Шліфувальний верстат з ЧПК є основним обладнанням сучасного точного виробництва. Його структура об’єднує прецизійну механічну структуру, систему ЧПК, систему приводу, систему вимірювання та зворотного зв’язку та допоміжні системи. Основні компоненти такі:
1. Корпус машини (базова структура)
ліжко:
«Кістяк» верстата, що підтримує всі вузли.
Вимоги: Висока жорсткість, висока стабільність і відмінне поглинання вібрації (зазвичай виготовляється з чавуну або натурального граніту).
Внутрішні ребра підсилення часто розробляють і старіють для усунення внутрішньої напруги.
Робочий стіл:
Використовується для кріплення та підтримки заготовок або пристосувань.
Типи: Прямокутний робочий стіл (зворотно-лінійний рух), круговий робочий стіл (обертальний рух).
Привід: зазвичай приводиться в дію серводвигуном через кульковий гвинт або лінійний двигун, що забезпечує точне переміщення по осях X/Y/Z.
Головка шліфувального круга:
Основний компонент, кріплення та привод шліфувального круга для високошвидкісного ротаційного шліфування.
Включає:
Шпиндельний блок шліфувального круга: надзвичайно{0}}високо{1}}точний шпиндель (гідростатичний, аеростатичний, електричний тощо), який потребує надзвичайно високих швидкостей, мінімальної вібрації, високої жорсткості та термічної стабільності.
Монтажний фланець шліфувального круга: використовується для затискання шліфувального круга.
Пристрій балансування: автоматична або ручна система динамічного балансування шліфувального круга усуває вібрацію, викликану дисбалансом обертання.
Інтерфейс обробного пристрою: Використовується для кріплення алмазного ролика або ручки-.
Рух: може рухатися вздовж осі X- (радіальна подача) і осі Z- (осьова подача). Деякі верстати також дозволяють головці шліфувального круга обертатися навколо осі B- (нахил).
Передня і задня бабки (в основному використовуються в зовнішніх циліндричних/універсальних шліфувальних верстатах):
Передня бабка: кріпить шпиндель заготовки (обертається) і приводить заготовку (вісь C-) для обертання. Шпиндель може бути оснащений центром або патроном. Сучасні головки ЧПК зазвичай мають серво-привід, що дозволяє точно контролювати швидкість і кутове положення (індексація).
Задня бабка: забезпечує підтримку іншого кінця заготовки (центру). Зазвичай він переміщується вздовж рейок станини для розміщення заготовок різної довжини та має регульовану силу затиску.
Направляючі та слайди:
Підтримує та направляє такі компоненти, як робочий стіл і головка шліфувального круга, для точного лінійного руху.
Типи: роликові/кулькові напрямні, гідростатичні напрямні та газові гідростатичні напрямні.
Вимоги: висока точність, висока жорсткість, низьке тертя, відсутність повзучості, висока зносостійкість і хороша стійкість до вібрації.
Механізм подачі:
Перетворює обертовий рух серводвигуна в точний лінійний рух.
Сердечник: прецизійний кульковий гвинт (найпоширеніший) або лінійний двигун (для застосування з високою точністю та високою швидкістю відгуку).
Включає: серводвигун, муфту/ремінь ГРМ, ходовий гвинт, корпус гайки, опорні підшипники тощо.
Захисне покриття:
Захист рухомих компонентів (ходовий гвинт, напрямна) від шліфувального пилу та охолоджувальної рідини.
Запобігає розбризкуванню охолоджуючої рідини та шліфувального сміття, забезпечуючи безпечну роботу.
2. Система ЧПК (CNC - "Мозок")
Контролер ЧПК:
Основний комп’ютер, запускає програмне забезпечення ЧПК.
Функції: введення програм/редагування/збереження, декодування, інтерполяція (обчислення траєкторій руху осі), генерація команд керування положенням, логічне керування та взаємодія людини-машини.
Панель керування (інтерфейс людини-машини - HMI):
Включає дисплей (LCD/TFT) і пристрої введення (клавіатура, маховик, функціональні кнопки).
Використовується для введення програми оператора, налаштування параметрів, моніторингу стану та ручного керування машиною.
PLC (програмований логічний контролер):
Керує послідовністю керування машиною, логічним керуванням і керуванням допоміжними функціями.
Управління: пуск/зупинка гідравлічної станції, пуск/зупинка насоса охолоджуючої рідини, система змащення, затискання/розтискання заготовки, відкривання/закривання захисних дверей, світлові індикатори, сигналізація тощо.
Тісно взаємодіє з ЧПК, щоб забезпечити координацію рухів машини з програмою ЧПК.
програмне забезпечення:
Операційна система: базова платформа системи ЧПК.
Програмне забезпечення ядра CNC: реалізує основні функції, такі як інтерполяція та керування положенням.
Спеціальне програмне забезпечення-для шліфування: надає оптимізовані функції для процесу шліфування, як-от:
Цикл правки шліфувального круга (автоматична компенсація, кілька шляхів правки).
Регулювання постійної лінійної швидкості (підтримує постійну лінійну швидкість на поверхні шліфувального круга).
Адаптивне керування (регулює швидкість подачі в реальному часі на основі сили шліфування, потужності та інших факторів).
Онлайн-компенсація вимірювань (інтегрована з вимірювальними системами).
Комплексне програмування контурного шліфування (таких як колінчастий вал, розподільний вал і заточування інструменту).
База даних процесу шліфування.
3. Система приводу ("М'язи")
Сервопривід:
Отримує команди положення/швидкості/крутного моменту від ЧПК і приводить в дію серводвигун.
Серводвигун:
Двигун осі подачі: приводить в рух робочий стіл (осі X/Y/Z) і каретку шліфувального круга (осі X/Z). Потрібна висока точність, висока чутливість і широкий діапазон швидкостей.
Двигун шпинделя:
Двигун шпинделя шліфувального круга: приводить у рух шліфувальний круг на високій швидкості. Як правило, використовується електричний шпиндель (двигун і шпиндель інтегровані) з прямим приводом і досягає надзвичайно високих швидкостей (десятки тисяч об/хв). Двигун шпинделя заготовки (вісь C-): забезпечує обертання заготовки (для зовнішнього циліндричного шліфування тощо). Вимагає точного контролю швидкості та положення (індексація, синхронізація).
Двигун направляючого колеса (безцентрове шліфування): приводить в рух напрямне колесо.
Вимоги: висока питома потужність, високий динамічний відгук, низька вібрація та низьке виділення тепла.
Гідравлічна/пневматична система (для деяких верстатів):
Забезпечує потужність для допоміжних рухів, таких як висування та втягування пінолі задньої бабки, затискання великої заготовки та стійка опора.
IV. Система вимірювання та зворотного зв'язку («Очі» та «Органи чуття»)
Пристрій визначення положення:
Визначення-фактичного положення кожної лінійної осі (X/Y/Z) і поворотної осі (B/C) у реальному-часі, надаючи зворотний зв’язок із системою ЧПК для-керування замкнутим циклом.
Ключові компоненти: лінійна шкала (для лінійних осей, найвища точність), поворотний кодер (задній-кінець двигуна/кінець ходового гвинта, для напів-замкнутого або повного замкнутого контуру; кутове положення шпинделя).
Вимоги: над-висока роздільна здатність, висока точність, висока стабільність і перешкодостійкість.
Онлайн-система вимірювання (необов’язкова, але все більш важлива):
Пристрій для вимірювання заготовки: такий як контактний зонд (тригер/сканер) або без{0}}контактний зонд (лазер), безпосередньо вимірює розміри заготовки на верстаті, уможливлюючи компенсацію-процесу/після-процесу.
Пристрій вимірювання/моніторингу шліфувального круга: лазерний вимірювач діаметра (відстежує зміни діаметра шліфувального круга), датчик акустичної емісії/AE (відстежує стан шліфування, зіткнення та поломку круга), моніторинг потужності (опосередковано відображає силу шліфування).
V. Допоміжні системи
Система охолодження:
Призначення: охолоджує зону шліфування (запобігає опікам заготовки та шліфувального круга), змащує (зменшує тертя) і змиває сміття від шліфування.
Компоненти: резервуар для охолоджуючої рідини, насос, трубопроводи, форсунки, система фільтрації (паперова/магнітна/вихрова/відцентрова тощо.-критично важливо!), пристрій контролю температури (для високоточних шліфувальних машин).
Система змащення:
Призначення: забезпечує безперервне змащування рухомих частин, таких як напрямні, ходові гвинти та підшипники, зменшуючи тертя та знос, забезпечуючи точність і довговічність.
Тип: автоматичне змащування за часом і кількісним навантаженням (масло або мастило).
Гідравлічна система (якщо потрібно):
Забезпечує потужність для затискання, балансування та важких рухомих частин.
Система видалення стружки та пилу:
Видалення стружки: конвеєрні стрічки, спіральні транспортери стружки тощо видаляють шліфувальну стружку з робочої зони.
Видалення пилу: Пристрої для збору пилу (особливо для сухого або точного шліфування) збирають дрібний пил з повітря для захисту навколишнього середовища та точності обладнання.
Система правки шліфувального круга:
Призначення: Відновлює точність форми шліфувального круга та продуктивність шліфування.
Компоненти: правка (алмазний валик, одно-/багато{1}}точкова алмазна ручка, алмазний диск), кріплення правки, приводний двигун (якщо потрібне обертання) і незалежний прецизійний механізм подачі (часто з серво-приводом).
Процес пов’язування зазвичай керується програмою-ЧПК, що дає змогу виконати складне контурне оформлення.
Система безпеки та захисту:
Механічний захист: кожух машини, захисні дверцята (з блокувальним вимикачем).
Електрична безпека: кнопка аварійної зупинки, реле безпеки, світловий бар'єр/перемикач захисних дверей.
