Jak zbudowana jest frezarka CNC?

Frezarki CNC zrewolucjonizowały produkcję wielu przedmiotów – od skomplikowanych części maszyn, do rzeczy używanych codziennie. Wyręczają zarówno pracowników ogromnych fabryk, jak i drobnych rękodzielników.

Sterowana komputerowo obrabiarka jest urządzeniem wysoko zaawansowanym technicznie i wymaga fachowej obsługi. Nie znaczy to jednak, że tylko specjalista jest w stanie zrozumieć zasadę jej działania i znać jej budowę. Zachęcamy do bliższego zapoznania się z podstawowymi informacjami o obróbce CNC i frezarkach. Niniejszy tekst odnosi się do urządzeń 3-osiowych (o 3 stopniach swobody) pracujących w układzie kartezjańskim (oś obrotowa wrzeciona nie jest liczona do łańcucha kinematycznego). Budowa maszyny może wyglądać różnie w zależności od jej typu:

• Nieruchomy stół i wrzeciono poruszające się w 3 osiach;
• Stół ruchomy w 1 osi i wrzeciono ruchome w 2 osiach;
• Stół ruchomy w 2 osiach i wrzeciono ruchome w 1 osi;
• Stół ruchomy w 3 osiach i nieruchome wrzeciono – ten typ jest praktycznie niespotykany.
   

Budowa frezarki CNC

Oto najważniejsze elementy składowe frezarki CNC:

• Rama główna (nazywana także szkieletem lub korpusem głównym) - zespół elementów, który jest ustawiony lub przytwierdzony do podłoża. Znajdują się na niej pozostałe części składowe.
• Suporty osi – mniejsze moduły umożliwiające realizację ruchów. Suport składa się z kilku części. Są to: baza/podstawa, układ prowadnic, element realizujący ruch, np. śruba napędowa, siłownik lub listwa zębata, element ruchomy tzw. wózek, który wykonuje ruch względem bazy i do którego montowane są inne elementy składowe.
  Na przykład, w układzie maszyny, w którym stół roboczy porusza się w 2 osiach, na suporcie osi X znajduje się suport osi Y, na którym znajduję się wspomniany stół. W tym układzie suport osi Z z jednej strony zamocowany jest do ramy głównej, a z drugiej strony przymocowane jest do niego wrzeciono.
• Stół roboczy – element żeliwny, do którego mocowany jest obrabiany element lub narzędzie pomocnicze np. imadło;
• Wrzeciono – zespół, który realizuje napęd narzędzia skrawającego – w klasycznym przypadku jest to korpus, wewnątrz którego znajduje się ułożyskowany wał napędowy. Z jednej strony wału mocuje się narzędzia, a z drugiej strony znajduje się zespół napędowy. Jeżeli oś wrzeciona jest jednocześnie osią silnika napędowego, to zespół ten nazywany jest „elektrowrzecionem” w innej sytuacji silnik napędzający przekazuje moment obrotowy na wał wrzeciona za pośrednictwem przekładni (zębatej, pasowej, hydraulicznej itd.)
• Napędy i sterowanie
   - Silniki realizujące napęd poszczególnych osi wraz z aparaturą sterującą i kontrolno-pomiarową. Do napędu osi stosuje się tzw. serwonapędy. Są to 2 osobne urządzenia. Jednym jest serwonapęd lub, mówiąc potocznie, serwo, czyli jednostka sterująca umiejscowiona w szafie sterowniczej. Drugim jest serwomotor lub silnik serwo, potocznie również nazywany serwem. Silnik serwo to silnik elektryczny ze zintegrowanym układem pomiarowym np. enkoderem lub rezolwerem. Cały układ serwonapędu (sterownik + silnik) działa w zamkniętej pętli sprzężenia zwrotnego w czasie rzeczywistym.
   - Reszta aparatury sterującej: jednostka sterująca CPU, sterowniki PLC, sterowniki NC, elementy kontrolno-pomiarowe (dodatkowe enkodery, liniały, czujniki), zasilacze, falowniki, bezpieczniki, przekaźniki itp.) oraz panel kontrolny (panel operatorski).

W zależności od modelu, funkcji i zadań które realizować ma maszyna mogą pojawić się inne usprawnienia i wyposażenia.