Lý do khiến các trung tâm gia công có thể đảm nhận việc gia công hiệu quả và chính xác các bộ phận phức tạp trong sản xuất hiện đại nằm ở cấu trúc bên trong mang tính mô-đun và tích hợp cao. Cấu trúc tổng thể bao gồm thân máy công cụ, hệ thống CNC, bộ truyền động và truyền động, bộ thay dao tự động, hệ thống phụ trợ cũng như các thiết bị phát hiện và phản hồi. Các bộ phận này phối hợp với nhau để đạt được gia công tự động-tốc độ cao, độ chính xác-cao và đa{4}}quy trình tự động.
Thân máy công cụ là khung cơ bản hỗ trợ và định vị quá trình gia công. Nó thường bao gồm một-bàn có độ cứng cao, cột, cầu trượt, bàn làm việc và cụm ray dẫn hướng. Giường hầu hết được làm bằng-gang hoặc thép hàn chất lượng cao và trải qua quá trình xử lý lão hóa để loại bỏ ứng suất bên trong, đảm bảo độ ổn định về kích thước trong quá trình sử dụng-lâu dài. Cột và thanh trượt tạo thành một hệ thống hỗ trợ theo chiều dọc và ngang, trong khi ray dẫn hướng sử dụng loại lăn hoặc trượt, được bổ sung bằng các cấu trúc- siết chặt và bôi trơn trước để đảm bảo độ ma sát thấp và độ cứng cao của các bộ phận chuyển động. Bàn làm việc có thể được chia thành các khay cố định và có thể trao đổi, tùy thuộc vào dạng kết cấu, để đáp ứng nhu cầu gia công liên tục nhiều phôi. Bố cục CNC phổ biến bao gồm các loại dọc, ngang và cổng. Bố cục dọc nhỏ gọn và phù hợp để gia công các bộ phận có kích thước{10}nhỏ đến trung bình, bố cục ngang hỗ trợ gia công nhiều mặt, còn bố cục giàn với hành trình lớn và độ cứng cao phù hợp cho các bộ phận lớn.
Hệ thống CNC là trung tâm chỉ huy của trung tâm gia công, bao gồm phần cứng và phần mềm điều khiển. Nó diễn giải các hướng dẫn chương trình gia công và tạo ra các quỹ đạo chuyển động cho từng lệnh điều khiển trục tọa độ và tốc độ trục chính. Các hệ thống CNC hiện đại thường có tính năng liên kết nhiều-trục, nội suy tốc độ- cao, điều khiển-phía trước và khả năng mô phỏng đồ họa, cho phép chúng xử lý các nhu cầu tính toán-theo thời gian thực đối với các bề mặt phức tạp và gia công-tốc độ cao. Việc tích hợp với giao diện người{8}}máy (HMI) cho phép người vận hành dễ dàng chỉnh sửa chương trình, đặt tham số và theo dõi trạng thái.
Bộ truyền động và truyền động bao gồm các bộ truyền động servo và cơ cấu truyền động cấp liệu. Bộ truyền động servo nhận lệnh từ hệ thống CNC và thông qua điều khiển vòng-đóng của các vòng dòng điện, tốc độ và vị trí, điều khiển mô tơ servo đạt được-độ chính xác cao và phản hồi tốc độ. Bộ truyền động cấp liệu thường có hai dạng: cặp vít bi và động cơ tuyến tính. Vít bi chuyển đổi chuyển động quay thành chuyển động tuyến tính và được biết đến với độ tin cậy và độ chín. Động cơ tuyến tính loại bỏ các liên kết truyền động trung gian, mang lại tốc độ và hiệu suất tăng tốc cao hơn, khiến chúng phù hợp với-gia công tốc độ cao. Bộ truyền động trục chính điều khiển động cơ chính để đạt được tốc độ điều chỉnh vô cấp và công suất đầu ra không đổi, đáp ứng nhu cầu của các vật liệu và điều kiện cắt khác nhau.
Bộ thay dao tự động (ATC) là bộ phận quan trọng trong các trung tâm gia công để đạt được mức độ tập trung quy trình. Nó bao gồm một ổ chứa dao và một cơ cấu thay dao. Các tạp chí công cụ có thể được phân loại theo dung lượng và hình thức, bao gồm loại mũ, loại đĩa, loại chuỗi và loại ma trận, với dung lượng từ hàng chục đến hàng trăm công cụ. Cơ cấu thay dao, được điều khiển bởi cánh tay rô-bốt hoặc cam, trao đổi dao giữa trục chính và ổ dao một cách nhanh chóng và chính xác theo các hướng dẫn được lập trình trong quá trình gia công, giúp giảm đáng kể thời gian không-cắt và cải thiện việc sử dụng thiết bị. Thiết kế tiêu chuẩn của giá đỡ dụng cụ và thanh kéo đảm bảo độ tin cậy và khả năng tương thích của việc thay dụng cụ.
Các hệ thống phụ trợ bao gồm các hệ thống con như làm mát và bôi trơn, loại bỏ phoi, thủy lực và khí nén. Hệ thống làm mát và bôi trơn làm giảm nhiệt độ của dụng cụ và phôi thông qua chất lỏng cắt hoặc chất bôi trơn vi mô-, loại bỏ phoi và cải thiện chất lượng bề mặt. Thiết bị loại bỏ phoi nhanh chóng vận chuyển phoi được tạo ra trong quá trình gia công đến khu vực thu gom, giữ cho khu vực gia công sạch sẽ và ngăn ngừa các vết trầy xước thứ cấp. Hệ thống thủy lực và khí nén cung cấp nguồn điện hỗ trợ cho thiết bị kẹp, bộ thay dụng cụ và cửa bảo vệ, đảm bảo vận hành nhanh chóng và chính xác.
Các thiết bị phát hiện và phản hồi bao gồm các phần tử phát hiện vị trí và cảm biến giám sát trạng thái. Các thiết bị phát hiện vị trí-có độ chính xác cao như thang đo tuyến tính, bộ mã hóa và máy biến áp quay tạo thành một hệ thống phản hồi vòng lặp-đóng hoặc bán{3}}đóng-đóng hoàn toàn, đảm bảo độ chính xác định vị và khả năng lặp lại của trục tọa độ. Cảm biến nhiệt độ, cảm biến rung và thiết bị phát hiện tải có thể theo dõi trạng thái hoạt động của trục chính và hệ thống cấp liệu trong thời gian thực, tạo cơ sở cho việc bảo trì phòng ngừa và chẩn đoán thông minh.
Tóm lại, thiết kế cấu trúc của trung tâm gia công hướng tới độ cứng cao, độ chính xác cao và tính tự động hóa cao. Các mô-đun chức năng khác nhau tạo thành một tổng thể hữu cơ về khả năng chịu tải cơ học-, điều khiển chuyển động, quản lý công cụ và đảm bảo quy trình. Cấu trúc tích hợp này không chỉ hỗ trợ hoàn thành các quy trình phức tạp trong một thiết lập duy nhất mà còn cung cấp nền tảng vật lý và kỹ thuật vững chắc cho tốc độ-cao, độ chính xác cao-và gia công thông minh, biến các trung tâm gia công trở thành thiết bị cốt lõi không thể thiếu trong sản xuất hiện đại.