CNC шлифовъчната машина е основна част от оборудването в съвременното прецизно производство. Структурата му интегрира прецизна механична структура, CNC система, задвижваща система, система за измерване и обратна връзка и спомагателни системи. Основните компоненти са както следва:
1. Тяло на машината (основна структура)
Легло:
"Скелетът" на машинния инструмент, поддържащ всички компоненти.
Изисквания: Висока твърдост, висока стабилност и отлично потискане на вибрациите (обикновено изработени от чугун или естествен гранит).
Вътрешните усилващи ребра често се проектират и състаряват, за да се елиминира вътрешното напрежение.
Работна маса:
Използва се за монтиране и поддържане на детайли или приспособления.
Видове: Правоъгълна работна маса (възвратно-постъпателно линейно движение), кръгла работна маса (въртеливо движение).
Задвижване: Обикновено се задвижва от серво мотор чрез сферичен винт или линеен двигател, постигайки прецизно движение по осите X/Y/Z.
Глава на шлифовъчен диск:
Основен компонент, монтиране и задвижване на шлифовъчното колело за високо{0}}скоростно ротационно шлайфане.
Включва:
Шпинделен модул за шлифовъчно колело: Шпиндел със свръх-висока{1}}прецизност (хидростатичен, аеростатичен, електрически и т.н.), изискващ изключително високи скорости, минимални вибрации, висока твърдост и термична стабилност.
Монтажен фланец на шлифовъчното колело: Използва се за затягане на шлифовъчното колело.
Устройство за балансиране: Автоматична или ръчна система за динамично балансиране на шлифовъчното колело елиминира вибрациите, причинени от ротационен дисбаланс.
Интерфейс на устройството за обличане: Използва се за монтиране на скрин тип диамантена ролка или писалка.
Движение: Може да се движи по оста X- (радиално подаване) и Z-ос (аксиално подаване). Някои машинни инструменти също позволяват на главата на шлифовъчния диск да се върти около оста B- (накланяне).
Главна и задна част (използвани основно във външни цилиндрични/универсални шлифовъчни машини):
Главна опора: Монтира шпиндела на детайла (въртящ се) и задвижва детайла (ос C-) за въртене. Шпинделът може да бъде оборудван с център или патронник. Съвременните CNC глави обикновено се задвижват със серво-задвижване, което позволява прецизен контрол на скоростта и ъгловата позиция (индексиране).
Задна част: Осигурява опора за другия край на детайла (центъра). Обикновено се движи по релсите на леглото, за да побере детайли с различна дължина и разполага с регулируема сила на затягане.
Водачи и слайдове:
Поддържа и насочва компоненти като работна маса и глава на шлифовъчен диск за прецизно линейно движение.
Видове: Ролкови/топкови водачи, хидростатични водачи и газови хидростатични водачи.
Изисквания: Висока точност, висока твърдост, ниско триене, без пълзене, висока устойчивост на износване и добра устойчивост на вибрации.
Механизъм на подаване:
Преобразува въртеливото движение на серво мотора в прецизно линейно движение.
Сърцевина: Прецизна сферична винтова връзка (най-често срещана) или линеен двигател (за приложения с висока точност и висока скорост на реакция).
Включва: серво мотор, съединител/зъбен ремък, водещ винт, корпус на гайка, опорни лагери и др.
Защитен капак:
Защита на движещи се компоненти (водещ винт, водач) от шлифовъчен прах и охлаждаща течност.
Предотвратява разпръскване на охлаждаща течност и остатъци от шлайфане, осигурявайки безопасна работа.
2. CNC система (CNC - "Мозък")
CNC контролер:
Основен компютър, управлява CNC софтуера.
Функции: Програмно въвеждане/редактиране/съхранение, декодиране, интерполация (изчисляване на траектории на движение на оста), генериране на команди за контрол на позицията, логическо управление и взаимодействие човек-машина.
Операционен панел (интерфейс човек-машина - HMI):
Включва дисплей (LCD/TFT) и входни устройства (клавиатура, ръчно колело, функционални бутони).
Използва се за въвеждане на операторска програма, настройка на параметри, наблюдение на състоянието и ръчна работа на машината.
PLC (програмируем логически контролер):
Управлява контрола на последователността на машината, логическия контрол и контрола на спомагателните функции.
Органи за управление: Старт/стоп на хидравличната станция, старт/стоп на помпата за охлаждаща течност, система за смазване, затягане/отпускане на детайла, отваряне/затваряне на защитна врата, светлинни индикатори, аларми и др.
Взаимодейства тясно с CNC, за да гарантира, че движенията на машината са координирани с CNC програмата.
Софтуер:
Операционна система: Основната платформа на CNC системата.
Софтуер на CNC ядрото: Изпълнява основни функции като интерполация и контрол на позицията.
Смилане-Специфичен софтуер: Осигурява оптимизирани функции за процеса на смилане, като например:
Цикъл на обработка на шлифовъчни дискове (автоматична компенсация, множество пътища на обработка).
Постоянно управление на линейната скорост (поддържа постоянна линейна скорост на повърхността на шлифовъчния диск).
Адаптивно управление (регулира скоростта на подаване в реално време въз основа на силата на смилане, мощността и други фактори).
Онлайн компенсация за измерване (интегрирана с измервателни системи).
Комплексно програмиране на контурно шлайфане (като колянов вал, разпределителен вал и заточване на инструменти).
База данни за процеса на смилане.
3. Задвижваща система ("Мускул")
Серво задвижване:
Получава команди за позиция/скорост/въртящ момент от ЦПУ и задвижва серво мотора.
Серво мотор:
Двигател на осите на подаване: Задвижва работната маса (оси X/Y/Z) и каретката на шлифовъчното колело (оси X/Z). Необходима е висока точност, висока чувствителност и широк диапазон на скоростта.
Двигател на шпиндела:
Двигател на шпиндела на шлифовъчното колело: Задвижва шлифовъчното колело с висока скорост. Обикновено се използва електрически шпиндел (интегриран двигател и шпиндел), който се задвижва директно и постига изключително високи скорости (десетки хиляди RPM). Двигател на шпиндела на детайла (ос C-): Задвижва въртенето на детайла (за външно цилиндрично шлифоване и др.). Изисква прецизен контрол на скоростта и позицията (индексиране, синхронизация).
Двигател на водещото колело (безцентрово шлайфане): Задвижва водещото колело.
Изисквания: Висока плътност на мощността, висока динамична реакция, ниски вибрации и ниско генериране на топлина.
Хидравлична/пневматична система (за някои машинни инструменти):
Осигурява мощност за спомагателни движения, като удължаване и прибиране на пинола на задната стойка, затягане на голям детайл и стабилна опора за покой.
IV. Система за измерване и обратна връзка ("Очи" и "Сензорни органи")
Устройство за откриване на позиция:
Откриване-в реално време на действителната позиция на всяка линейна ос (X/Y/Z) и въртяща се ос (B/C), предоставяйки обратна връзка към CNC системата за управление на затворен-контур.
Ключови компоненти: линейна скала (за линейни оси, най-висока точност), въртящ се енкодер (заден-край на двигателя/край на водещ винт, за полу-затворен контур или пълен затворен контур; ъглова позиция на шпиндела).
Изисквания: ултра{0}}висока разделителна способност, висока прецизност, висока стабилност и устойчивост на смущения.
Онлайн система за измерване (незадължителна, но все по-важна):
Устройство за измерване на детайла: като контактна сонда (тригер/скенер) или без{0}}контактна сонда (лазер), директно измерва размерите на детайла върху машинния инструмент, позволявайки компенсация в-процес/след-процес.
Устройство за измерване/мониторинг на шлифовъчно колело: Лазерен уред за измерване на диаметъра (следи промените в диаметъра на шлифовъчното колело), сензор за акустични емисии/AE (наблюдава състоянието на шлифоване, сблъсъци и счупване на шлифовъчно колело), мониторинг на мощността (индиректно отразява силата на шлифоване).
V. Спомагателни системи
Охлаждаща система:
Предназначение: Охлажда зоната на шлайфане (предотвратява изгаряния на детайла и шлифовъчния диск), смазва (намалява триенето) и отмива остатъците от шлифоването.
Компоненти: Резервоар за охлаждаща течност, помпа, тръбопроводи, дюзи, система за филтриране (хартиена/магнитна/вихрова/центробежна и т.н.-критично важно!), устройство за контрол на температурата (за високопрецизни мелници).
Система за смазване:
Предназначение: Осигурява непрекъснато смазване на движещи се части като направляващи, водещи винтове и лагери, намалявайки триенето и износването и осигурявайки точност и живот.
Тип: Автоматично времево и количествено смазване (масло или грес).
Хидравлична система (ако е необходима):
Осигурява мощност за затягане, балансиране и тежки движещи се части.
Система за отстраняване на стружки и прах:
Отстраняване на стружките: Транспортните ленти, спиралните транспортьори на стружките и др. отстраняват стружките от смилането от работната зона.
Отстраняване на прах: Устройствата за събиране на прах (особено за сухо или прецизно шлайфане) събират фин прах от въздуха, за да предпазят околната среда и точността на оборудването.
Предназначение: Възстановява точността на формата на шлифовъчния диск и ефективността на шлифоване.
Компоненти: дрегер (диамантена ролка, едно-точкова/много-точкова диамантена писалка, диамантен диск), стойка за дрегер, задвижващ мотор (ако се изисква въртене) и независим механизъм за прецизно подаване (често със серво-задвижване).
Процесът на обличане обикновено се управлява-програмно с ЦПУ, което позволява сложно контурно обличане.
Система за безопасност и защита:
Механична защита: Предпазител на машината, защитна врата (с ключ за блокиране).
Електрическа безопасност: Бутон за аварийно спиране, реле за безопасност, превключвател за светлинна бариера/предпазна врата.
