Новые разработки в области конструирования станков с ЧПУ потребовали обеспечить позиционирование режущих инструментов и обрабатываемых деталей с очень высокой точностью. Это, в свою очередь, привело к тому, что стали широко использовать гидростатические направляющие и направляющие качения для станков, а также устройство передачи ходовой винт-гайка.
При конструировании и расчете новых элементов конструкции станков проводят испытания на моделях для получения данных чтобы определить оптимальную жесткость станка.
Принцип агрегатирования в конструировании станков
Большее влияние на конструирование станков оказывает идея создания семейства или гаммы станков, в которых бы комбинировались одни и те же узлы и только в отдельных случаях использовались оригинальные узлы. Принцип агрегатного построения не только является экономически выгодным с точки зрения стоимости производства, но и позволяет создать целый ряд вариантов станков, отвечающих индивидуальным требованиям покупателя. Примером такой конструкции могут служить обрабатывающие центры на базе токарных станков с ЧПУ серии «Red Century» (рис. 1), выпускаемый компанией Churchill-Redman (Англия). В серию также входят токарный станок с ЧПУ для обработки деталей типа валов, а также автоматический станок с цикловым управлением (с помощью штекерного коммутатора) для обработки в патроне.
Рис. 1. Один из станков серии «Red Century» компании Churchill Redman
Менее сложные станки - более популярны
Широкоуниверсальные станки с ЧПУ и с автоматической сменой инструментов очень дороги. Для многих потребителей оказывается более выгодным применять менее сложные станки типа токарный, фрезерный, сверлильный и расточной станок. Это могут быть сверлильные и фрезерные станки с револьверными головками (с ограниченным числом закрепленных инструментов), или фрезерные, расточные и сверлильные станки с одним вертикальным или горизонтальным шпинделем с использованием быстросъемных вручную инструментов, предварительно выставленных на размер. В оборудовании используют различные системы управления станком, обеспечивающими разную степень координации, от позиционирования по двум осям (2P) до контурной обработки по трем осям (3С), а в отдельных случаях по четырем и пяти осям (4С и 5С). Большинство станков, которые были проданы в Европе и Америке, относятся к станкам указанного типа. Например, сверлильные станки (рис. 2) составляют по стоимости от 40 до 50% от общей стоимости проданных станков. По числу проданных станков они составляют около 75%. Второе место занимают одношпиндельные фрезерные станки, включая станки для фрезеровки штампов, с системой ЧПУ для контурной обработки по двум или трем-пяти осям. За ними следуют горизонтально-расточные, фрезерно-расточные с вертикальными салазками и координатно-расточные станки.
Рис. 2. Сверлильный станок компании Cincinnati (США)
На что могут в этих условиях рассчитывать обрабатывающие центры с ЧПУ? Как ни странно, станки, относящиеся к этой категории, сегодня имеют больше шансов, чем их конкуренты; до некоторой степени это объясняется тем, что изготовители более простых станков тоже присваивают своим изделиям название «обрабатывающий центр». Правы они или нет - вопрос очень спорный. Все зависит от того, относить ли термин «обрабатывающий центр» к самому принципу организации производства и технологии или же к конкретному типу станка с ЧПУ. Наблюдается тенденция относить этот термин только к станкам у которых имеется автоматическая система смены инструмента. Если же подразумевается новый подход к технологии и организации производства, то распространение этого принципа, несмотря на его неопределенность, является, безусловно, положительным явлением. Такой принцип содержит в себе идею использования ЧПУ в условиях, где его применение может уменьшить производственные расходы при обработке деталей небольшими партиями. На этой основе были разработаны и сконструированы конкретные станки и системы, отвечающие требованиям большого числа потребителей.
Некоторые станкостроительные фирмы предлагают не один универсальный обрабатывающий центр, а многооперационные станки с ЧПУ составляющие целую гамму. Наиболее важными требованиями к таким станкам следует считать условия того, чтобы в пределах одного производства на каждой детали с одной установки выполнялся максимально возможный объем обработки, при этом использовалась простейшая оснастка и резание на станке (машинное время) занимало максимально возможную долю времени его работы.
