Konstrukcja maszyny CNC

28th październik 2009

Prowadnice urządzeń to części znajdujące się pomiędzy współpracującymi ze sobą fragmentami korpusów. Do lat siedemdziesiątych głównie stosowane były prowadnice styczne ślizgowe, gdzie prowadnicę tworzyły utwardzone termicznie, styczne elementy korpusów. Rozwiązania takie był mocno uciążliwe, gdyż zużycie się prowadnic, a naprawdę elementów korpusu, powodowało drogi i czasochłonny przestój naprawczy. W teraźniejszych urządzeniach zakłada się prowadnice liniowe. Pełny zestaw tworzy się z szyny, którą przykręca się do jednego elementu korpusu tokarki CNC i z wózka, który będzie przesuwał się po tej szynie, a przykręcony zostanie do drugiej części korpusu tej maszyny CNC. Na dodatek aby powiększyć długość pracy takiego układu, w wózku umieszczane są łańcuszki z kulkami bądź walcami, które biorą udział w przemieszczaniu. Eliminuje to tarcie i wydzielanie się strat termicznych. Rozwiązanie to jest optymalne z uwagi na koszt, małą trudność i szybkość trwającego procesu naprawy tokarki CNC. Gdy zniszczeniu poddadzą się szyny lub wózki to zwyczajnie odkręca się je od frezarki CNC i przykręca się nowy zestaw.

Jako silniki śrub w centrach CNC wykorzystuje się zwykle serwomotory wyposażone w enkodery. Silnik obrabiarki CNC winien być bezszczotkowy co zapewnia mu długą i bezobsługową pracę. Stosowania enkoderów absolutnych z kodami tarczowymi przekazuje do sterowania jednoznaczne informacje o położeniu wirnika, dzięki temu kod nadzorujący pracą maszyny CNC, stale ma aktualną pozycję. Obrabiarka CNC nie musi zaczynać pracy od ustawienia się w miejscu bazowym. Aktualnym rozwiązaniem są napędy liniowe, w których stator i stojan nie są cylindryczne tylko płaskie i dostarczana moc zamieniana jest bezpośrednio na ruch liniowy. W napędach tego typu zupełnie wykluczono ruch obrotowy i z tej przyczyny nie ma potrzeby stosowania śrub pociągowych.

Korpusy obrabiarek takich jak np. frezarki CNC, powinny odznaczać się odpowiednią sztywnością i eliminowaniem wibracji. Najpopularniejsze są korpusy odlewane z żeliwa. Niezbędność ich sezonowania, nakłania producentów do znajdowania nowszych rozwiązań. Odmienną grupę korpusów wykorzystywanych przy projektowaniu tokarki CNC stanowią korpusy stalowe. Wyróżnia je swoboda formowania, brak konieczności sezonowania ale za to słabsza odporność na wibracje. Następną grupę wyznaczają korpusy z polimerobetonu. Są całkiem tanie, dobrze tłumią drgania i posiadają odpowiednią sztywność ale przy dość sporej masie. Średnio można powiedzieć, że korpus kompozytowy o takich właściwościach co z żeliwa, będzie od niego 5 razy grubszy.

Obrabiarki CNC cechuje modułowa konstrukcja. Wszystkie części potrzebne do konstrukcji tokarki CNC wytwarzane są przez odrębnych wytwórców. Różnorodność fabryk śrub kulowych, silników serwo, prowadnic liniowych oraz sterowań CNC jest bardzo duża. Z uwagi na to projektanci maszyn otrzymali wiele alternatyw w wyborze odpowiedniego dystrybutora elementów.

Śruby pociągowe są powszechnie używane w wytwarzaniu urządzeń CNC. Powszechne jest stosowanie kulowych śrub tocznych z drugą nakrętką wprowadzającą napięcie wstępne. Zalecane też staje się układanie kulek nakrętki w koszykach, które odseparowują kulki. Minimalizuje to opory na styku i zapobiega nadmiernemu ścieraniu się przekładni oraz powstawaniu się energii cieplnej. Przy budowie frezarki CNC wykorzystywane są też układy z ruchomą nakrętką i napiętą śrubą. Napięcie wstępne jest wówczas na śrubie, a nieruchoma śruba jest skręcona na stałe w oprawach. Wykluczenie łożysk zwiększa sztywność i dokładność układu frezarki CNC.