Dôvod, prečo obrábacie centrá môžu vykonávať efektívne a presné obrábanie zložitých dielov v modernej výrobe, spočíva v ich vysoko integrovanej a modulárnej vnútornej štruktúre. Celková štruktúra pozostáva z tela obrábacieho stroja, CNC systému, pohonnej a prevodovej jednotky, automatickej výmeny nástrojov, pomocných systémov a zariadení na detekciu a spätnú väzbu. Tieto diely spolupracujú na dosiahnutí vysokej-rýchlosti, vysokej{3}}presnosti a viac{4}}procesného automatizovaného obrábania.
Telo obrábacieho stroja je základná konštrukcia, ktorá podporuje a umiestňuje proces obrábania. Zvyčajne pozostáva z-vysokopevného lôžka, stĺpa, klzáku, pracovného stola a zostavy vodiacej koľajnice. Posteľ je väčšinou vyrobená z-kvalitnej liatiny alebo zváranej ocele a prechádza procesom starnutia, aby sa eliminovalo vnútorné pnutie a zabezpečila sa rozmerová stálosť pri-dlhodobom používaní. Stĺpik a posúvač tvoria vertikálny a horizontálny nosný systém, zatiaľ čo vodiace koľajnice používajú valivé alebo posuvné typy, doplnené o predbežné uťahovacie a mazacie štruktúry, aby sa zabezpečilo nízke trenie a vysoká tuhosť pohyblivých častí. Pracovný stôl je možné rozdeliť na pevné a vymeniteľné podnosy v závislosti od konštrukčného tvaru, aby vyhovoval potrebám kontinuálneho obrábania viacerých obrobkov. Bežné rozloženia CNC zahŕňajú vertikálne, horizontálne a portálové typy. Vertikálne rozloženia sú kompaktné a vhodné na obrábanie malých až stredne{10}}súčiastok, horizontálne rozloženia uľahčujú viac{11}}obrábanie a portálové rozloženia s veľkým zdvihom a vysokou tuhosťou sú vhodné pre veľké súčasti.
CNC systém je riadiacim centrom obrábacieho centra, ktorý pozostáva z hardvéru a softvéru ovládača. Interpretuje pokyny programu obrábania a generuje trajektórie pohybu pre každú súradnicovú os a príkazy riadenia rýchlosti vretena. Moderné CNC systémy často obsahujú viac{2}}osové prepojenie, vysokorýchlostnú interpoláciu, dohľad-dopredné ovládanie a možnosti grafickej simulácie, čo im umožňuje zvládať-výpočtové požiadavky v reálnom čase pre zložité povrchy a-vysokorýchlostné obrábanie. Jeho integrácia s rozhraním človek{8}}stroj (HMI) umožňuje operátorom jednoducho upravovať programy, nastavovať parametre a monitorovať stav.
Pohonná a prevodová jednotka obsahuje servopohony a mechanizmy na prenos posuvu. Servopohon prijíma príkazy z CNC systému a prostredníctvom uzavretej{1}}slučky riadenia prúdových, rýchlostných a polohových slučiek poháňa servomotor, aby sa dosiahol vysoký-presný posun a rýchlostná odozva. Pohony posuvu sa bežne dodávajú v dvoch formách: páry guľôčkových skrutiek a lineárne motory. Guličkové skrutky premieňajú rotačný pohyb na lineárny pohyb a sú známe svojou spoľahlivosťou a vyspelosťou. Lineárne motory eliminujú medziľahlé prenosové články, poskytujú vyššiu rýchlosť a zrýchlenie, vďaka čomu sú vhodné na vysokorýchlostné-obrábanie. Pohonná jednotka vretena riadi hlavný motor, aby sa dosiahla plynulá regulácia otáčok a konštantný výstupný výkon, čo spĺňa potreby rôznych materiálov a rezných podmienok.
Automatický menič nástrojov (ATC) je kľúčovým komponentom v obrábacích centrách na dosiahnutie koncentrácie procesov. Skladá sa zo zásobníka nástrojov a mechanizmu výmeny nástrojov. Zásobníky nástrojov možno klasifikovať podľa kapacity a formy vrátane klobúkového-typu, disku-typu, reťaze{4}}typu a typu matrice-, s kapacitou od desiatok do stoviek nástrojov. Mechanizmus výmeny nástrojov, poháňaný robotickým ramenom alebo vačkou, rýchlo a presne vymieňa nástroje medzi vretenom a zásobníkom nástrojov podľa naprogramovaných pokynov počas obrábania, čím sa výrazne skracuje čas bez{7}}obrábania a zlepšuje sa využitie zariadenia. Štandardizovaná konštrukcia držiaka nástroja a oja zaisťuje spoľahlivosť a kompatibilitu výmeny nástroja.
Pomocné systémy zahŕňajú podsystémy, ako je chladenie a mazanie, odstraňovanie triesok, hydraulika a pneumatika. Systém chladenia a mazania znižuje teplotu nástroja a obrobku reznou kvapalinou alebo mikro-mazaním, odplavuje triesky a zlepšuje kvalitu povrchu. Zariadenie na odstraňovanie triesok rýchlo dopravuje triesky vznikajúce počas obrábania do zbernej oblasti, čím udržuje oblasť obrábania čistú a zabraňuje sekundárnym škrabancom. Hydraulické a pneumatické systémy poskytujú výkonovú podporu pre upínacie zariadenie, menič nástrojov a ochranné dvierka, čím zaisťujú rýchlu a presnú prevádzku.
Detekčné a spätnoväzbové zariadenia zahŕňajú prvky na detekciu polohy a snímače monitorujúce stav. Vysoko presné{1}}zariadenia na zisťovanie polohy, ako sú lineárne váhy, kódovače a rotačné transformátory, tvoria úplne uzavretý-slučkový alebo polo{3}}uzavretý-systém spätnej väzby, ktorý zaisťuje presnosť polohovania a opakovateľnosť súradnicových osí. Snímače teploty, snímače vibrácií a zariadenia na detekciu zaťaženia môžu v reálnom čase monitorovať prevádzkový stav vretena a podávacieho systému, čím poskytujú základ pre preventívnu údržbu a inteligentnú diagnostiku.
Stručne povedané, konštrukčný návrh obrábacieho centra sa zameriava na vysokú tuhosť, vysokú presnosť a vysokú automatizáciu. Rôzne funkčné moduly tvoria organický celok, pokiaľ ide o mechanickú nosnosť-, riadenie pohybu, správu nástrojov a zabezpečenie procesov. Táto integrovaná štruktúra nielenže podporuje dokončenie zložitých procesov v jedinom nastavení, ale poskytuje aj solídny fyzický a technický základ pre vysoko-rýchlostné, vysoko{4}}precízne a inteligentné obrábanie, vďaka čomu sú obrábacie centrá nepostrádateľným základným vybavením modernej výroby.