Основные требования к конструкции станков с ЧПУ

Для точной обработки заготовки деталей на станках с ЧПУ необходима высокая точность изготовления всех его деталей, узлов и станка в целом.

1) Точность станка определяется точностью изготовления его деталей и узлов (особенно направляющих корпусных деталей, несущих инструмент и заготовку), точностью изготовления приводов механизмов, качеством сборки станка, жесткостью его элементов, зазорами в сопрягаемых деталях, условиями трения в направляющих при перемещении рабочих органов и др.

2) Жесткость шпинделя и других ответственных узлов станка должна превосходить жесткость аналогичных узлов, предназначенных для традиционных станков.

3) Минимизация люфтов в соединениях. При трогании с места исполнительный орган начинает движение не одновременно с действием управляющего сигнала, а только после того, как будут выбраны зазоры в передачах. Поэтому особые требования ходовым винтам. Они являются важнейшими звеньями в кинематических цепях подач станков с ЧПУ. Поэтому в станках ЧПУ используют шарико-винтовые пары, отличающиеся высокими точностью, износостойкостью и жесткостью. Высокая жесткость достигается благодаря применению гаек с предварительным натягом и большему диаметру ходового винта. Ходовой винт жестко крепится в осевом направлении. Для этого используются упорные подшипники с предварительным натягом. В станках с ЧПУ, по сравнению с традиционными станками, кинематические цепи, передающие движение от двигателя к исполнительному механизму, значительно короче. Это достигается применением автономных приводов для всех рабочих движений. Такие конструктивные особенности позволяют значительно увеличить статическую и динамическую жесткость привода.

4) Точность срабатывания механизмов останова: электромагнитных муфт, электродвигателей, тормозных устройств. Для уменьшения времени торможения и пуска конструкторы стремятся уменьшить маховые массы вращающихся деталей и электромеханическую постоянную времени привода.

5) Минимальная дискретность (цена импульса). Дискретность - это перемещение исполнительного органа, соответствующее одному импульсу управляющей программы. Дискретность перемещения определяет значение ошибки, обусловленной представлением траектории движения в цифровой форме. Чтобы снизить эту погрешность, необходимо уменьшать дискретность. Однако это приводит к увеличению управляющей частоты для обеспечения требуемой скорости перемещения. При возрастании частоты усложняются устройство ЧПУ, привод подач и измерительные преобразователи обратной связи. Кроме того, снижение дискретности не везде является оправданным, так как система станок - деталь может вносить существенно большие погрешности. Для станков нормальной точности в станках фрезерной и сверлильной групп в большинстве случаев принимается дискретность 10 мкм. Для многоцелевых, координатно-расточных, шлифовальных, электроэрозионных вырезных станков дискретность составляет 0,5-1 мкм. В токарных и фрезерных станках повышенной точности дискретность не должна превышать 1 мкм.