Высокая-точность и высокая-эффективность автоматизированной обработки токарных станков с ЧПУ обусловлены их строгой и комплексной структурной системой. Вся машина состоит из механического корпуса, системы ЧПУ, привода, блока обнаружения и обратной связи и вспомогательных систем. Эти модули имеют четко определенные функции, но при этом тесно взаимодействуют друг с другом, образуя аппаратную основу для современной точной обработки.
Механический корпус является основной структурой, которая выполняет задачи обработки, в основном включая станину, шпиндельную коробку, инструментальную стойку, заднюю бабку и механизм подачи. Станина в основном изготовлена из высокопрочного-чугуна или сварной стали и подвергается старению для устранения внутренних напряжений, что обеспечивает геометрическую стабильность при длительном-использовании. В шпиндельной коробке находится шпиндель и механизм переключения скоростей. Точность вращения шпинделя напрямую влияет на округлость заготовки и качество поверхности. В его подшипниковой конфигурации часто используются прецизионные радиально-упорные шарикоподшипники-или гидростатические подшипники для подавления радиального и осевого биения. Стойка инструмента имеет решающее значение для многопроцессной обработки; распространенные типы включают квадратные стойки для инструментов или револьверные головки с приводом, приводимые в движение серводвигателями для обеспечения быстрой смены инструмента и точной индексации, отвечая требованиям токарной обработки сложных контуров. Задняя бабка поддерживает другой конец заготовок с длинным-валом. Движение втулки контролируется гидравлическим или сервомеханизмом для обеспечения равномерного усилия зажима. Механизм подачи, состоящий из пары шариковых винтов и линейных направляющих, преобразует команды системы ЧПУ в плавное перемещение стойки инструмента или задней бабки. Точность и жесткость его передачи определяют повторяемость движения подачи.
Система ЧПУ является «мозгом» токарного станка и обычно состоит из блока управления, человеко-машинного интерфейса (ЧМИ) и программируемого логического контроллера (ПЛК). Блок управления анализирует команды программы обработки и формирует импульсные сигналы; ПЛК координирует вспомогательные действия станка (такие как охлаждение, смазка и удаление стружки), чтобы обеспечить правильную работу всех компонентов. Система привода включает в себя привод шпинделя и привод подачи. В первом часто используется регулирование скорости с переменной частотой или серводвигатели для достижения бесступенчатого регулирования скорости и постоянной выходной мощности; последний с помощью серводвигателя и привода точно контролирует скорость движения и положение стойки инструмента или задней бабки.
Блок обнаружения и обратной связи, состоящий из энкодеров, линейных шкал и т. д., собирает такие данные, как скорость шпинделя и положение стойки инструмента, в режиме реального времени и передает их обратно в систему ЧПУ, образуя замкнутый-контур управления, который значительно повышает точность обработки. Вспомогательная система включает в себя охлаждение и смазку, удаление стружки и защиту, а также пневматические зажимные устройства, что обеспечивает экологическую гарантию непрерывной и стабильной обработки.
Конструктивное проектирование токарных станков с ЧПУ всегда сосредоточено на «точном обслуживании» и «динамическом реагировании», а точная координация каждого модуля делает его незаменимым обрабатывающим инструментом в современном производстве.