Причината, поради която машинните центрове могат да извършват ефективна и прецизна обработка на сложни части в съвременното производство, се крие в тяхната силно интегрирана и модулна вътрешна структура. Цялостната структура се състои от корпус на машинния инструмент, CNC система, задвижващ и трансмисионен блок, автоматичен инструмент за смяна на инструменти, спомагателни системи и устройства за откриване и обратна връзка. Тези части работят заедно, за да постигнат висока-скорост, висока-прецизност и много-процесна автоматизирана обработка.
Корпусът на машинния инструмент е основната рамка, която поддържа и позиционира процеса на обработка. Обикновено се състои от легло с висока-твърдост, колона, плъзгач, работна маса и монтаж на направляваща релса. Леглото е изработено предимно от високо-качествен чугун или заварена стомана и е подложено на обработка за стареене, за да се елиминира вътрешното напрежение, осигурявайки стабилност на размерите при дългосрочна-използване. Колоната и плъзгачът образуват вертикална и хоризонтална опорна система, докато водещите релси използват търкалящи се или плъзгащи се типове, допълнени от структури за предварително затягане и смазване, за да осигурят ниско триене и висока твърдост на движещите се части. Работната маса може да бъде разделена на фиксирани и сменяеми тави, в зависимост от структурната форма, за да отговори на нуждите от непрекъсната обработка на множество детайли. Общите CNC оформления включват вертикални, хоризонтални и портални типове. Вертикалните оформления са компактни и подходящи за обработка на малки до средни-части, хоризонталните оформления улесняват много{11}}фасетната обработка, а порталните оформления, с техния голям ход и висока твърдост, са подходящи за големи компоненти.
CNC системата е командният център на обработващия център, съставен от контролен хардуер и софтуер. Той интерпретира инструкциите на програмата за обработка и генерира траектории на движение за всяка координатна ос и команди за управление на скоростта на шпиндела. Съвременните системи с ЦПУ често включват много-осово свързване, високо-скоростна интерполация, поглед-напред контрол и възможности за графична симулация, което им позволява да се справят с-изчислителни изисквания в реално време за сложни повърхности и високо-скоростна обработка. Интегрирането му с интерфейса човек-машина (HMI) позволява на операторите лесно да редактират програми, да задават параметри и да наблюдават състоянието.
Устройството за задвижване и предаване включва серво задвижвания и механизми за предаване на подаване. Серво задвижването получава команди от CNC системата и чрез управление на затворен-контур на контури за ток, скорост и позициониране задвижва серво мотора за постигане на преместване с висока{2}}прецизност и скоростна реакция. Задвижващите устройства обикновено се предлагат в две форми: двойки със сферични винтове и линейни двигатели. Сферичните винтове преобразуват въртеливото движение в линейно и са известни със своята надеждност и зрялост. Линейните двигатели премахват междинните предавателни връзки, осигурявайки по-висока скорост и производителност на ускорение, което ги прави подходящи за високо{6}}скоростна обработка. Задвижващият модул на шпиндела управлява главния двигател, за да постигне безстепенно регулиране на скоростта и постоянна изходна мощност, отговаряйки на нуждите от различни материали и условия на рязане.
Устройството за автоматична смяна на инструменти (ATC) е ключов компонент в обработващите центри за постигане на концентрация на процеса. Състои се от магазин за инструменти и механизъм за смяна на инструменти. Магазините за инструменти могат да бъдат класифицирани по капацитет и форма, включително шапка-тип, диск-тип, верижен-тип и матричен-тип, като капацитетът варира от дузина до стотици инструменти. Механизмът за смяна на инструменти, задвижван от роботизирана ръка или гърбица, бързо и точно обменя инструменти между шпиндела и магазина за инструменти според програмирани инструкции по време на обработка, като значително намалява времето без рязане и подобрява използването на оборудването. Стандартизираният дизайн на държача на инструмента и теглича гарантира надеждността и съвместимостта на смяната на инструмента.
Спомагателните системи включват подсистеми като охлаждане и смазване, отстраняване на стружки, хидравлика и пневматика. Системата за охлаждане и смазване намалява температурата на инструмента и детайла чрез флуид за рязане или микро-смазване, отмива стружките и подобрява качеството на повърхността. Устройството за отстраняване на стружки незабавно транспортира стружки, генерирани по време на обработката, до зоната за събиране, поддържайки зоната на обработка чиста и предотвратявайки вторични драскотини. Хидравличните и пневматичните системи осигуряват захранване на затягащото устройство, устройството за смяна на инструменти и защитните врати, осигурявайки бърза и прецизна работа.
Устройствата за откриване и обратна връзка включват елементи за откриване на позиция и сензори за наблюдение на състоянието. Устройствата за откриване на позиция с висока-прецизност като линейни скали, енкодери и ротационни трансформатори образуват система за обратна връзка с напълно затворен-контур или полу-затворен-контур, осигурявайки точността на позициониране и повторяемостта на координатните оси. Температурни сензори, сензори за вибрации и устройства за откриване на натоварване могат да наблюдават работния статус на шпиндела и захранващата система в реално време, осигурявайки основа за превантивна поддръжка и интелигентна диагностика.
В обобщение, структурният дизайн на обработващия център има за цел висока твърдост, висока прецизност и висока автоматизация. Различните функционални модули образуват едно органично цяло по отношение на носеща способност-на механично натоварване, контрол на движението, управление на инструменти и осигуряване на процеса. Тази интегрирана структура не само поддържа завършването на сложни процеси в една настройка, но също така осигурява солидна физическа и техническа основа за висока-скорост, висока-прецизност и интелигентна обработка, което прави машинните центрове незаменимо основно оборудване в съвременното производство.