Одним из направлений автоматизации обработки металлов в мелкосерийном и серийном производстве, обеспечения резкого по­вышения производительности труда, снижения стоимости и повы­шения качества продукции является внедрение станков с числовым программным управлением (ЧПУ).

Основными преимуществами станков с ЧПУ являются: оконча­тельная обработка деталей на одном станке без переналадки и переустановки, сокращение потребности в специальной оснастке и инструменте, устранение разметки, сокращение брака и повышение качества обработки. Широкое применение станков с ЧПУ вызыва­ет значительные изменения в общей организации производства благодаря возможности многостаночного обслуживания, быстрой переналадки на производство новых изделий, интенсификации и качественного улучшения производственного процесса и сокраще­ния цикла обработки изделий.

Станки с ЧПУ развивались сначала в направлении оснащения системами ЧПУ серийных универсальных станков, а затем созда­ния их модификаций и разработки специальных станков с ЧПУ, обладающих повышенной точностью, жесткостью, высокой сте­пенью автоматизации в результате автоматической смены инстру­мента, изменения режимов резания и т. д., т. е. числового про­граммного управления не только геометрией перемещений, но и по управлению собственно циклом обработки (технологическими операциями). Появилась новая группа станков — обрабатывающих центров, которые позволяют осуществить полную комплексную об­работку детали с минимальным количеством переустановок и пе­ремен базовых поверхностей, выполнять разнородные технологиче­ские операции десятками инструментов с применением инструмен­тальных магазинов и автоматических рук (манипуляторов).

Такие станки применяются в мелкосерийном и серийном про­изводстве с большой номенклатурой изготовляемых изделий при обработке точных и сложных деталей, с большим количеством опе­раций и при обработке с нескольких сторон многими инструмента­ми. Применение расточных станков с ЧПУ особенно выгодно, так как растачивание корпусных деталей сопряжено с большим чис­лом переходов и требует применения специальных устройств для установки и выверки детали при ее обработке в различных положе­ниях.

Если на обычных станках доля машинного времени составляет 25—30% от общего фонда рабочего времени, то для расточ­ных станков с ЧПУ удельный вес машинного времени составляет 60%.

При обработке нескольких отверстий на горизонтально-расточ­ных станках или координатно-расточных станках, расстояние меж­ду которыми должно выдерживаться с очень высокой точностью, измеряемой микронами, перестановка инструментов или изделия из одного положения в другое требует большого внимания, време­ни и высокой квалификации рабочего или специальных приспособ­лений, кондукторов, шаблонов. От рабочего, обслуживающего ста­нок с программным управлением, не требуется высокое искусство, какое было нужно при работе на универсальном станке. Для того чтобы обработать новую деталь, достаточно заменить перфокарту или перфоленту.

В станке с программным управлением необходимо иметь наря­ду с совершенными механизмами программного управления и со­вершенную прямую цепь управления, чтобы точность и чувстви­тельность исполнительных органов станка были соизмеримы с точ­ностью и чувствительностью его измерительных органов. Для этого необходимо, чтобы погрешность обработки изделия вследст­вие зазоров, упругости, трения, температурных деформаций в от­ветственных передачах и узлах станка были достаточно малы. С этой целью в станках с программным управлением применяются шариковые винты с предварительным натягом, роликовые направ­ляющие, гидростатические направляющие (когда смазка подается на направляющие под давлением), применяются меры для повы­шения жесткости и точности обработки и сборки основных узлов и деталей всей системы станок — деталь — инструмент, а также уменьшения температурных деформаций узлов станка.

Основные принципы построения и работы станков с программ­ным управлением. Сущность числового программного управления металлорежущими станками заключается в следующем.

По чертежу обрабатываемой детали рассчитывают программу перемещений режущего инструмента относительно заготовки. Про­грамму кодируют, т. е. координаты опорных точек траектории за­писывают в виде чисел в двоичной, десятичной или смешанной си­стемах счисления.

Поскольку программу задают в абстрактном виде, как совокуп­ность определенных чисел, без создания в каком-либо масштабе материального аналога обрабатываемой детали (копира, шаблона, кулачков, упоров и т. п.) и программа однозначно определяет по­следовательную совокупность положений рабочих органов станка, поэтому она называется системой числового программного управ­ления.

Числовые обозначения программы переносят на перфокарту, перфоленту, магнитную или киноленту.

Программу вводят в «считывающее» устройство станка, кото­рое преобразует числовые обозначения в соответствующие команд­ные импульсы (электрические, электромеханические, фотоэлектри­ческие, пневматические).