Что это такое станок ЧПУ: как расшифровывается

25.03.2020

1. Целесообразность применения
2. Особенности станков с ЧПУ: что это такое, в чем проявляются
3. Классификация станков с программным управлением: их характеристика и обозначения
4. Основные параметры
5. Принцип программирования
6. Станки фрезерные с ЧПУ
7. Как работает ЧПУ-станок токарного типа
8. Устройство станка ЧПУ многоцелевого типа
9. Что делают на станках с ЧПУ: сферы применения
10. Преимущества
11. Проблемы
12. Действия наладчика и оператора

Выбирая оборудование для проведения фрезерных, токарных и других подобных работ, каждое предприятие стремится найти максимально надежную, производительную, удобную модель. Стремясь облегчить эти поиски, подробно рассмотрим, что такое ЧПУ-станок: как он устроен, по каким принципам программируется и функционирует, каких видов может быть и так далее.

Максимум информации – чтобы вам было проще определиться и решить, вкладываться в такую технику или нет.

Сразу отметим: сегодня они востребованы, причем во всех основных отраслях. На них проводят металлообработку, вытачивая детали с особой точностью (даже если у заготовок сложная поверхность), изготавливают предметы мебели и деревянные панно, макеты, сувениры, игрушки из пластиков и многое другое. Активно используют их преимущества, в том числе и высокую производительность.

Отдельно скажем, как расшифровываются ЧПУ-станки: аббревиатура означает Числовое Программное Управление, то есть компьютеризированную систему, задающую условия нормального функционирования стола, суппорта, шпинделя в течение технологического процесса. Контроль осуществляется за счет специальных и своевременно поданных команд – кодов G и M-типа.

В результате 1 единица такого оборудования так же эффективна, как 5-6 обычных. Оператору остается только включить нужную схему, наладить ее и проследить за ее выполнением – ему необязательно быть квалифицированным токарем или фрезеровщиком.

Необходимо учитывать, что это сравнительно дорогостоящая техника. В условиях современного производства станок с числовым программным управлением выгодно покупать и эксплуатировать в следующих ситуациях:

• Изготавливаемые детали используются в особенно ответственных случаях – запчасти для авиатехники и транспорта, элементы медицинских аппаратов, лопатки или валы турбин для ГЭС.
• Выпускаемые заготовки отличаются сложностью поверхности, подразумевающей проведение целого ряда технологических операций в процессе механической обработки.
• Планируется, что изделия будут выходить регулярными и крупносерийными партиями.
• Актуально особо точное исполнение – в рамках одного из 6 первых квалитетов по допуску. Отклонения в этом случае устанавливает дискретный шаг привода, составляющий до 3 мкм.
• Существует вероятность внесения незначительных конструктивных изменений по ходу изготовления детали – путем корректировки программы с операторского пульта.

Возможности такого оборудования довольно широки, сферы применения тоже, поэтому и классификация достаточно разнообразна. Но практически все модели, вне зависимости от конструкции, обладают следующими отличительными характеристиками:

• Сравнительно мощный привод – может быть постоянного тока, с бесступенчатой регулировкой шпинделя, или переменного, трехфазный, с частотой вращения до 2000 об/мин, но обязательно от 20 до 40 кВт.
• Независимая установка и коррекция каждой из двух координат, в результате чего рабочие органы способны перемещаться по самым сложным траекториям, зачастую даже невозможным для других методов контроля.
• Повышенная жесткость конфигурации при прецизионной (или высокой) точности обработки заготовки.
• Скорость установочных передвижений суппорта 4,8-10 об/мин, что минимизирует время холостого хода.
• Широчайшие рамки регулировки подачи бесступенчатого привода – с изменением до 1200-10000 раз (с 1 до 1200 или даже до 10000 об/мин). Благодаря этому не проблема настроить оптимальный режим выпуска любой детали.
• Развитые и многофункциональные инструментальные системы – от 12 органов.

Маркировка выпускаемых моделей осуществляется с помощью букв и цифр. Они и формируют артикул, который отражает назначение оборудования, степень его автоматизации, класс его точности. Разделение ведется по нескольким глобальным признакам – рассмотрим каждый из них подробнее.

Технологические группы

По характеру выполняемых операций (основных) могут быть:

• фрезерные и сверлильно-расточные – сравнительно универсальные, также обеспечивающие зенкерование;
• токарные – для создания резьбовых соединений и сверления, для патронных и центровых, а также сложных деталей;
• зубообрабатывающие – для обеспечения необходимой геометрии шестеренок и подобных им элементов;
• шлифовальные – для зачистки и выравнивания поверхностей;
• многоцелевые – для комплексной обработки без перебазирования заготовки.

Каждой группе присваивается свой номер – обращайте внимание на первую цифру в артикуле станка ЧПУ, эта расшифровка помогает сразу сориентироваться.

Степень автоматизации

Все модели также подразделяют по следующим параметрам управляющей системы:

• назначение – с позиционным, непрерывным, прямоугольным, смешанным методом контроля;
• вариант привода – со ступенчатым, шаговым или регулируемым двигателем;
• характер загрузки программного обеспечения – с установкой через диск, ленту (перфорированную или магнитную), flash-носитель;
• количество одновременно управляемых координат и допустимые погрешности при их введении.

В артикуле степень автоматизированности указана в конце – как Ф с номером (или буквой).

Разберемся, что означает ЧПУ-станок со следующей маркировкой после Ф:

1 – с цифровой индикацией и данными, набираемыми на клавиатуре – для одного перемещения за кадр;

2 – с позиционным (для сверлильно-расточных) или прямоугольным (для фрезерных или токарных) методом контроля;

3 – с непрерывным или контурным управлением, для обработки особенно сложных деталей;

4 – с многооперационным оперированием, сочетающим вышеперечисленные возможности;

Ц – циклическая, отличающаяся дешевизной и простотой алгоритма, но весьма удобная для серийного выпуска однотипных заготовок.

Помимо этого, в маркировке также есть индексы АСИ, то есть устройств АвтоСмены Инструмента:

• Р – посредством поворота головки револьверного типа;
• М – из «магазина» – специально предназначенного барабана.

В артикуле эти литеры стоят перед ФN.

Взглянем, что такое станок с ЧПУ с точки зрения производства. Его ключевые характеристики зависят от того, к какой технологической группе он относится:

• для фрезерной это ширина поверхности рабочего стола;
• для сверлильно-расточной – максимально возможные диаметры сверла и шпинделя;
• для токарной – наибольшее из поддерживаемых сечение отверстия.

Любая модель рассматриваемого оборудования состоит из следующих функциональных узлов:

• память – постоянная и оперативная;
• шкаф, оснащенный операторским пультом;
• дисплей, на котором показываются результаты;
• контроллер – прибор, обрабатывающий введенные данные и отвечающий за функционирование приводов.

Все вместе они обеспечивают правильное выполнение команд, каждую из которых необходимо корректно составить. Сделать это можно одним из трех способов:

1. Вручную – технолог вводит числовые комбинации и таким образом задает все координаты для перемещения инструментов. Не самый удобный вариант, ведь для его реализации даже у опытного специалиста, знающего, как работать на станке с ЧПУ, уйдет много времени и сил, а выпускать удастся лишь простейшие детали.
2. С пульта оперативной системы – наладчик использует джойстик и сенсорный экран, в том числе и в диалоговом режиме (если оборудование довольно современное и у него есть эта опция). Уже более подходящий метод, также и потому, что команды можно протестировать и откорректировать.
3. С помощью САМ и САПР – запись происходит в несколько этапов, проводится сравнительно большое количество операций, зато в результате можно придумать эффективный алгоритм выпуска даже самого сложного элемента, а в дальнейшем видоизменять его для производства других деталей.

Вот как настроить ЧПУ-станок в последнем случае:

• Создать электронный чертеж заготовки в AutoCAD, Компасе, Solid или другом профильном графическом редакторе.
• Преобразовать получившийся файл в подходящий формат (HPGL, DXF, Gerber, Exeilon) и загрузить его в САМ (в качестве наиболее используемых CorelDraw, SheetCam, MeshCam, Kcam). После данного импорта задать траектории движения инструментов, введя числа, выбрав варианты обработки, присвоив значения соответствующим органам машины. Проконтролировать правильность визуализации (происходит параллельно).
• Сделать промежуточный Cl-файл, загрузить его в паспорт (постпроцессор), получить программу управления с G- и М- кодами.

Понятно, что создавать такое ПО сможет непростой токарь.

Очень популярны, предназначены не только для резки заготовок любой формы (и простой плоской, и сложной пространственной), но и для раскройки металлических листов, для выборки пазов, для загибания углов. Могут содержать до 300 инструментов в одном магазине. Также отличаются обширной классификацией.

По расположению шпинделя выделяют:

• вертикальные – вал устанавливается перпендикулярно столу и позволяет проводить обработку с одной стороны детали;
• горизонтальные – фиксация уже параллельная, что делает возможным многостороннее выполнение технических операций.

По конструкции модель бывает консольной и нет, с одним или несколькими деталями, с контролем по 2,3 и более координатам одновременно.

Теперь о том, что значит станок ЧПУ с точки зрения управления – по характеру команд фрезерный может быть:

• позиционным – для сверлильных работ;
• контурным – ориентированным на криволинейные поверхности сложной формы;
• смешанным (комбинированным) – для комплексных задач.

Конструктивные особенности

Сравнительно мощные корпус и станина – за счет ребер жесткости, также обеспечивающих повышенные показатели прочности шпинделя. В комплектацию таких устройств входят точные винты и рельсы – для быстрого перемещения инструментов по горизонтали.

Все это обеспечивает одинаково хорошее качество выполнения технических операций как при попутном, так и при встречном направлении движения.

То, что можно сделать на ЧПУ станке, зависит от конкретной его модели, а их в номенклатуре фрезерной группы сразу несколько сотен. Есть габаритные варианты, длина рабочего стола которых превышает 10 м. Или наоборот – миниатюрные, предназначенные для мелкосерийного производства и частных мастерских, выпускающих типовые заготовки из металла и пластика, дерева и других материалов. Обычно они маломощные (до 750 Вт), но все равно сравнительно надежные, оснащенные сервоприводом, поворотные во всех угловых направлениях, регулируемые по высоте. Естественно, в их базовую комплектацию также входит ПО для контроля, которое можно загрузить, подключив оборудование к персональному компьютеру.

Его основной орган – резец со сменными пластинами, зафиксированный в держателе, который может быть кассетным и совершенно точно является важной частью суппорт-узла, вместе с поворотной плитой и салазками. Деталь крепится в патроне, который расположен на вращающемся валу, приводные механизмы заставляют перемещаться инструменты (до 12 сразу), со скоростью вспомогательного хода выше, чем основного.

Классификация по характеру выполняемых задач

• центровые – для точения фасонных поверхностей, цилиндрических и конических заготовок;
• патронные – для зенкерования, создания резьбы, обтачивания под фланцы, диски, шестерни и втулки, как внешних, так и внутренних плоскостей;
• универсальные – эти виды станков с ЧПУ могут выполнять все технологические операции, актуальные для двух предыдущих типов;
• карусельные – для крупногабаритных и неправильных по своей форме элементов; бывают одностоечными (рассчитаны на диаметры до 2 м) и двухстоечными (для сечений до 15 м).

Конструктивные характеристики

Их компоновка обычно либо вертикальная, либо с крутым наклоном, благодаря чему из функциональной зоны проще удалить стружку. Сравнительно компактны, к ним не проблема подключить почти любое автозагрузочное устройство.

Несущие конструкции отличаются повышенной жесткостью, достижимой утолщением металла и введением дополнительных ребер. Оснащены сменными магазинами для инструментов и/или револьверными головками, устанавливаемыми на позицию держателя.

Это настоящие центры, выполняющие комплексную обработку заготовки (без перебазирования) и оборудованные комбинированными системами ПО. Они предназначены для нарезки фасок и резьбы, зенкерования, расточки, раскроя, фрезерования. Подходят для действий как с плоскими поверхностями, так и со сложными криволинейными формами.

Конструктивные особенности

Зачастую укомплектованные сменными магазинами, делающими доступной предварительную настройку инструментов. Обычно обладают поворотными столами, нужными для перемещения детали, а также переналаживаемыми вспомогательными устройствами-спутниками.

Принцип работы станков с ЧПУ многоцелевого типа базируется на универсальности операций, которая возможна благодаря высокомоментному, но малоинерционному двигателю с хорошим быстродействием. Даже на небольших частотах он развивает крутящий момент до серьезных величин, что позволяет обеспечить производительность труда.

По вариантам компоновки могут быть:

• вертикальные – с головкой шпинделя, способной двигаться вдоль обеих осей; на них техпроцессы можно проводить с 2-5 сторон;
• горизонтальные – для элементов больших габаритов, закрепленных на столе; действуют только в одной плоскости (если отсутствуют дополнительные поворотные приспособления).

Такое оборудование востребовано в следующих случаях:

• производство плит и других плоских элементов из дерева, например, корпусной мебели;
• выпуск пластиковых деталей всевозможных форм, включая криволинейные;
• шлифовка камней и подобных им твердых материалов природного происхождения;
• изготовление сложных металлических изделий, в том числе и ювелирных.

Все вышеперечисленные цели решаются путем операций резки, фрезерования, распила, гравировки, сверления.

Эксплуатация столь точного механизма позволяет быстро решать ранее неосуществимые задачи: наносить рельефные декоры, которые невозможно выполнить вручную. За счет компьютеризации и автоматизации оно дает возможность избежать ошибок, вызванных человеческим фактором. Если знать, как пользоваться ЧПУ-станками, риск возникновения брака стремится к нулю.

Для большинства заготовок это техника «полного цикла», которая минимизирует затраты на производство. Она также отличается надежностью (может бесперебойно функционировать в течение лет), гибкостью настройки, широтой опций.

Минусы – в нюансах постпроцессирования: даже несмотря на то, что G- и М- коды универсальны, каждый программист компонует их по-своему. Поэтому возможны нестыковки при запуске ПО, которые требуется отдельно отлаживать.

Зачастую сложна ситуация с кадрами. Молодые и начинающие специалисты прекрасно понимают, как работает станок с ЧПУ, но им неизвестны практические свойства дерева или металла. Опытные слесари, фрезеровщики и токари, наоборот, «на ты» с материалами, но почти не знают компьютера.

Первый должен:

• подобрать инструмент по карте, проверить его целостность и остроту;
• определить нужные размеры;
• зафиксировать рабочий орган и зажимной патрон, убедиться в надежности крепления;
• установить переключатель в позицию «от»;
• выполнить проверку на холостом ходу;
• убедиться в нормальном состоянии лентопротяжного механизма и ввести перфоленту;
• закрепить деталь, включить режим «по программе»;
• обработать первый элемент, измерить его геометрию, внести корректировки;
• повторить техпроцесс, сравнить габариты;
• переключить машину в позицию «автомат».

Здесь действия наладчика закончены, в дело вступает оператор, который обязан своевременно:

• менять смазочные материалы и намасливать патроны;
• очищать зону проведения операций;
• проверять гидравлику, пневматику, точность заданных показателей.

Также ему необходимо запустить тестовое ПО, а после убедиться в надежности всех креплений и отсутствии отклонений. Если все в порядке, можно:

• фиксировать заготовку;
• вводить программу;
• заправлять перфоленту;
• нажимать «Пуск»;
• замерять деталь, сравнивая с образцом.

На специальных курсах подробно расскажут и покажут, как научиться работать на станке с ЧПУ. На такую профильную подготовку просто необходимо отправить своих сотрудников, если вы хотите установить столь производительное оборудование на своем предприятии и эффективно использовать его преимущества.

Что такое станок с ЧПУ: виды, характеристики ✭ «ЧПУ24»

В современном мире автоматизация производства является не элементом роскоши, а осознанной необходимостью. Хотя в нашей стране стоимость человеческого труда достаточно низкая и нет предпосылок к увеличению ее стоимости в ближней и среднесрочной перспективе, ЧПУ станки даже в этой ситуации выигрывают у человека.

Станок не уходит в отпуск и декрет, ему не нужны выходные, он не опаздывает и не прогуливает, его работоспособность не зависит от настроения и вчерашней вечеринки с друзьями. Каждое предприятие заинтересовано во внедрении высокоэффективных технологий. Поэтому подбирает надежное, функциональное оборудование для выполнения таких работ как фрезерные, токарные, раскрой металла, дерева, фанеры с помощью лазера, нанесению маркировки и гравировки на изделия и многие другие.

В этой статье мы расскажем, про ЧПУ станки, их виды, устройство конструкции, принцип работы. Предоставим основную информацию, чтобы вы могли решить, нужна вам такая техника или нет.

Станки с ЧПУ: что это такое?

Давайте разберемся, что такое ЧПУ станок, и какая расшифровка аббревиатуры. ЧПУ это числовое программное управление. Представляет собой компьютеризированную систему, которая направлена на проведение расчетов и автоматизацию технических операций. Контроль выполняется специальными командами ‒ G-кодами. Систему можно запрограммировать с внешних носителей или подключить к компьютеру. 

Состоит из таких элементов:

• пульт оператора;
• дисплей;
• контроллер;
• ПЗУ ‒ память долговременного хранения;
• ОЗУ ‒ временное хранение программ, используемых в настоящий момент.

Многих интересует вопрос: что делает ЧПУ станок? Он относится к самому востребованному оборудованию основных сфер промышленности. Считается дорогой, инновационной техникой. На нем обрабатывают металл, обтачивают сложные заготовки, изготавливают корпусную мебель, пластиковые игрушки, сувениры. Устройство позволяет с высокой точностью выполнить даже самые сложные работы. Изготавливает детали, к которым выдвигаются самые строгие требования касаемо точности размеров и допусков. Компьютеризация и автоматизация исключает ошибки, присущие человеческому фактору. Если правильно пользоваться устройством, риск бракованной продукции снизится к нулю.

Возьмем для примера фрезерный станок и изготовление панно. 

Для того чтобы изготовить такое панно, раньше человек должен был обладать художественным видением, чтобы вручную или используя полуавтоматический инструмент отсечь от заготовки все лишнее. Если нужно было изготовить таких штук 10, то это превращалось из творческого процесса в некую рутину для мастера. Все изделия были разными и непохожими друг на друга. Человек мог заболеть или потерять интерес. Могла дрогнуть рука мастера и т.д. Сегодня, при наличии 3D модели такого панно, любой человек, даже не обладающий художественным видением с помощью ЧПУ станка способен изготавливать такие изделия. Творчество все равно присутствует т.к. создание 3D модели — это творческий процесс, доступный немногим и неважно, что на выходе у вас будет физическая модель, воплощенная дереве или на компьютере. После того как мы выбрали модель для изготовления, нам нужно «рассказать» станку что необходимо делать – составить управляющую программу (УП). В ней мы сообщаем станку, какого размера заготовка, каким инструментом мы это делаем, с какой скоростью, где начать и где закончить и т.д. Этим в зависимости от компании и организации рабочего процесса может заниматься как оператор станка, так и отдельный технолог. Также работа оператора заключается в установке заготовки и рабочего инструмента (при его наличии), запуске станка, съеме готового изделия. Необходимо вовремя менять смазочную жидкость, очищать зону выполнения операций. Один сотрудник может управлять несколькими аппаратами. Оператору не обязательно иметь специальность токаря или фрезеровщика. Достаточно научиться приемам управления программой и разбираться в особенностях применяемых инструментов.

Виды станков 

Оборудование делится на несколько групп, которые отличаются способностью выполняемых операций. Виды станков с ЧПУ по типу воздействия на обрабатываемый материал:

• фрезерные, сверлильные, расточные ‒ используют для резки заготовок, раскроя листов, загибания углов, сверления отверстий;
• токарные ‒ для обработки наружной и внутренней поверхности, выполняют нарезку резьбы, позволяют создавать любые контуры.
• зубообрабатывающие ‒ позволяют создать необходимую геометрию шестеренок и других деталей;
• шлифовальные ‒ зачищают и выравнивают поверхность на конечном этапе обработки;
• многоцелевые ‒ сочетают в себе возможность выполнения всех видов работ;
• электромеханические ‒ включают в себя плазменные, лазерные, электрохимические, электроэрозионные агрегаты.

Фрезерный станок применяют на производстве, где важно соблюдать параметры точности. Бывает с вертикальным и горизонтальным расположением шпинделя. Работает с высокой скоростью. Есть габаритные и компактные модели. 

Лазерный станок — это общее название станков, обработка материала на которых производится при помощи лазерного излучения (луча). Но источник этого излучения и соответственно его характеристики различаются. Например, источником луча может быть лазерная трубка с закаченной смесью различных газов основной из которых СО2. Это линейка станков применяется для обработки широкого спектра материалов, реже металла. Потому как длина волны лазерного излучения способна воздействовать на металл на мощности трубки от 100 вт. Обработка цветных металлов практически исключена. Для обработки металла, в том числе и цветного, используются лазеры с источниками на иттербиевого оптоволокна. Если мощность источника 10вт — 100вт, то их используют для маркировки и нанесения гравировки. Источники от 300вт используются для раскроя листового металла. Также на рынке можно встретить лазерное оборудование на твердотельных диодах. Из-за их несовершенства и низкого КПД используется, относительно, редко и в основном в хоббийных аппаратах. 

Плазменный предназначен для точного и качественного раскроя листов из металла любой толщины.

Основные характеристики

Те, кто знают, что такое ЧПУ в современных станках, уже давно оценили его преимущества. Оборудование значительно увеличивает производительность труда. Удешевляет себестоимость товаров. Один ЧПУ станок заменяет до 6 единиц обычных. Может бесперебойно работать многие годы, отменно выполняя заданные команды. Для обработки разных деталей нужно просто заменить программу. Устройство позволяет быстро изготовить спроектированное на компьютере изделие. Отличается надежностью, разнообразием функций, гибкостью настроек, точностью обработки. Благодаря данным характеристикам станки ЧПУ широко применяются на производствах, которые стремятся увеличить объемы выпускаемой продукции.

Что такое обработка с ЧПУ? | Полное руководство

Опубликовано Брайаном Хессом 22 мая 2017 г.

Содержание

• Как работает обработка с ЧПУ?
• Программирование станков с ЧПУ
• Различные типы станков с ЧПУ
• Что еще может станок с ЧПУ?
• Выберите Astro Machine Works для своих производственных нужд с ЧПУ

 

 

 

Обработка с числовым программным управлением (ЧПУ) — это производственный процесс, в котором предварительно запрограммированное компьютерное программное обеспечение определяет движение заводских инструментов и оборудования. Этот процесс можно использовать для управления рядом сложных машин, от шлифовальных и токарных станков до мельниц и фрезерных станков с ЧПУ. При обработке на станках с ЧПУ задачи трехмерной резки могут выполняться за один набор подсказок.

 Процесс ЧПУ работает в отличие от ограничений ручного управления и, таким образом, заменяет их, когда необходимы живые операторы, чтобы подсказывать и направлять команды обрабатывающих инструментов с помощью рычагов, кнопок и колесиков. Для стороннего наблюдателя система ЧПУ может напоминать обычный набор компьютерных компонентов, но программы и консоли, используемые в ЧПУ-обработке, отличают ее от всех других форм вычислений.

Если вы заинтересованы в использовании производства с ЧПУ для производства различных продуктов, узнайте больше о том, как работает обработка с ЧПУ и программирование ЧПУ. Возможно, вам также захочется узнать об основных типах станков с ЧПУ и видах работы, которые они могут выполнять, чтобы увидеть, могут ли они удовлетворить ваши потребности.

Что такое обработка с ЧПУ?

Когда система ЧПУ активирована, желаемые разрезы программируются в программном обеспечении и диктуются соответствующим инструментам и машинам, которые выполняют заданные размерные задачи, как робот.

При программировании ЧПУ генератор кода в системе счисления часто предполагает, что механизмы безупречны, несмотря на вероятность ошибок, которая выше, когда станок с ЧПУ направлен на резку более чем в одном направлении одновременно. Размещение инструмента в системе числового программного управления определяется серией входных данных, известных как программа обработки детали.

В машинах с числовым программным управлением программы вводятся с помощью перфокарт. Напротив, программы для станков с ЧПУ передаются на компьютеры через маленькие клавиатуры. Программирование ЧПУ сохраняется в памяти компьютера. Сам код пишется и редактируется программистами. Таким образом, системы ЧПУ предлагают гораздо более широкие вычислительные возможности. Лучше всего то, что системы ЧПУ ни в коем случае не являются статичными, поскольку новые подсказки могут быть добавлены к уже существующим программам с помощью пересмотренного кода.

Программирование станков с ЧПУ

В производстве с ЧПУ станки управляются с помощью числового программного управления, при этом программное обеспечение предназначено для управления объектом. Язык обработки с ЧПУ также называют G-кодом, и он написан для управления различными режимами соответствующего станка, такими как скорость, скорость подачи и координация.

По сути, обработка с ЧПУ позволяет предварительно запрограммировать скорость и положение функций станка и запускать их с помощью программного обеспечения в повторяющихся, предсказуемых циклах, и все это с минимальным участием человека-оператора. В процессе обработки с ЧПУ создается 2D- или 3D-чертеж САПР, который затем преобразуется в компьютерный код для выполнения системой ЧПУ. После того, как программа введена, оператор дает ей пробный запуск, чтобы убедиться в отсутствии ошибок в кодировании.

Благодаря этим возможностям этот процесс был принят во всех уголках производственного сектора, и производство с ЧПУ особенно важно в областях производства металла и пластика. Узнайте больше о типах используемых систем обработки и о том, как программирование станков с ЧПУ полностью автоматизирует производство с ЧПУ ниже:

Системы обработки с разомкнутым/замкнутым контуром

петлевая система. В первом случае сигнализация проходит в одном направлении между контроллером ЧПУ и двигателем. В системе с обратной связью контроллер может получать обратную связь, что делает возможным исправление ошибок. Таким образом, замкнутая система может скорректировать неравномерность скорости и положения.

При обработке с ЧПУ движение обычно направлено по осям X и Y. Инструмент, в свою очередь, позиционируется и направляется с помощью шаговых двигателей или серводвигателей, которые точно воспроизводят движения, определенные G-кодом. Если сила и скорость минимальны, процесс можно запустить с помощью управления без обратной связи. Для всего остального необходимо регулирование с обратной связью, чтобы обеспечить скорость, согласованность и точность, необходимые для промышленных применений, таких как металлообработка.

Обработка с ЧПУ полностью автоматизирована

В современных протоколах ЧПУ производство деталей с помощью предварительно запрограммированного программного обеспечения в основном автоматизировано. Размеры для данной детали устанавливаются с помощью программного обеспечения автоматизированного проектирования (САПР), а затем преобразуются в фактический готовый продукт с помощью программного обеспечения автоматизированного производства (CAM).

Для обработки любой детали могут потребоваться различные станки, такие как сверла и фрезы. Чтобы удовлетворить эти потребности, многие современные машины объединяют несколько различных функций в одну ячейку.

В качестве альтернативы установка может состоять из нескольких машин и набора роботизированных рук, которые переносят части из одного приложения в другое, но при этом всем управляет одна и та же программа. Независимо от настройки, процесс ЧПУ обеспечивает постоянство в производстве деталей, которое было бы трудно, если вообще возможно, воспроизвести вручную.

Самые ранние станки с числовым программным управлением относятся к 1940-м годам, когда двигатели впервые использовались для управления движением ранее существовавших инструментов. По мере развития технологий механизмы были усовершенствованы с помощью аналоговых компьютеров и, в конечном итоге, с помощью цифровых компьютеров, что привело к развитию обработки с ЧПУ.

Подавляющее большинство сегодняшних арсеналов ЧПУ полностью электронные. Некоторые из наиболее распространенных процессов с ЧПУ включают ультразвуковую сварку, пробивку отверстий и лазерную резку. К наиболее часто используемым станкам в системах ЧПУ относятся следующие:

Фрезерные станки с ЧПУ

Фрезерные станки с ЧПУ могут работать по программам, состоящим из числовых и буквенных подсказок, которые направляют детали на различные расстояния. Программирование, используемое для мельничного станка, может быть основано либо на G-коде, либо на каком-то уникальном языке, разработанном производственной командой. Базовые мельницы состоят из трехосевой системы (X, Y и Z), хотя большинство новых мельниц могут иметь три дополнительные оси.

Токарные станки

На токарных станках детали обрезаются по кругу с помощью сменных инструментов. Благодаря технологии ЧПУ резы, используемые на токарных станках, выполняются с точностью и высокой скоростью. Токарные станки с ЧПУ используются для производства сложных конструкций, которые были бы невозможны на версиях станков с ручным управлением. В целом функции управления фрезерных и токарных станков с ЧПУ аналогичны. Как и в случае с фрезерными станками с ЧПУ, токарные станки могут управляться G-кодом или уникальным собственным кодом. Однако большинство токарных станков с ЧПУ состоят из двух осей — X и Z.

Плазменные резаки

В плазменном резаке материал разрезается плазменной горелкой. Этот процесс в первую очередь применяется к металлическим материалам, но также может применяться и к другим поверхностям. Для получения скорости и тепла, необходимых для резки металла, плазма генерируется за счет комбинации сжатого воздуха и электрической дуги.

Электроэрозионные станки

Электроэрозионная обработка (ЭЭО) — попеременно называемая пробивкой штампов и электроискровой обработкой — представляет собой процесс, при котором заготовкам придают определенную форму с помощью электрических искр. При электроэрозионной обработке разряды тока происходят между двумя электродами, при этом удаляются участки заданной заготовки.

Когда расстояние между электродами становится меньше, электрическое поле становится более интенсивным и, следовательно, сильнее диэлектрического. Это позволяет току проходить между двумя электродами. Следовательно, части заготовки удаляются каждым электродом. Подтипы электроэрозионной обработки включают:

• Проволочная электроэрозионная обработка :  Проволочная электроэрозионная обработка использует искровую эрозию для удаления частей из электропроводящего материала.
• Sinker EDM: Sinker EDM использует электрод и заготовку, пропитанную диэлектрической жидкостью, с целью формирования детали.

В процессе, известном как промывка, мусор с каждой готовой заготовки уносится жидким диэлектриком, который появляется после прекращения тока между двумя электродами и предназначен для устранения любых дальнейших электрических зарядов.

Водоструйные резаки

При обработке на станках с ЧПУ водоструйные машины представляют собой инструменты, которые режут твердые материалы, такие как гранит и металл, с применением воды под высоким давлением. В некоторых случаях вода смешивается с песком или другим сильным абразивным веществом. С помощью этого процесса компании часто формируют заводские детали машин.

Водяные струи используются в качестве альтернативы охлаждению материалов, которые не могут выдерживать теплоемкие процессы на других станках с ЧПУ. Из-за их более прохладной природы несколько секторов, таких как аэрокосмическая и горнодобывающая промышленность, полагаются на струи воды, где они используют их для резьбы и резки, среди других функций. Компании также используют гидроабразивные резаки для приложений, требующих очень сложных разрезов материала, поскольку отсутствие тепла предотвращает любое изменение внутренних свойств материала, которое может произойти в результате резки металла по металлу.

Что еще может станок с ЧПУ?

Как показали многочисленные видеодемонстрации станков с ЧПУ, компании используют станки с ЧПУ для изготовления высокодетализированных вырезов из металлических деталей для промышленных аппаратных средств. Помимо вышеупомянутых машин, вы можете найти несколько других распространенных единиц оборудования, используемых в производстве с ЧПУ для производства высокодетализированных и точных изделий с ЧПУ. Некоторые из наиболее распространенных продуктов, производимых на станках с ЧПУ, включают стальные аэрокосмические детали, металлические автомобильные компоненты, деревянные украшения и пластмассовые потребительские товары.

Поскольку к этим изделиям с ЧПУ предъявляются уникальные требования, в станках с ЧПУ регулярно используются другие инструменты и компоненты. Ознакомьтесь с некоторыми из основных единиц оборудования, используемых в системах ЧПУ:

• Вышивальные машины
• Фрезы по дереву
• Револьверные перфораторы
• Станки для гибки проволоки
• Резак для пенопласта
• Лазерные резаки
• Круглошлифовальные станки
• 3D-принтеры
• Стеклорезы

Поскольку станки с ЧПУ могут использовать так много других инструментов и компонентов, вы можете доверять им в быстром и точном производстве почти безграничного разнообразия товаров. Например, когда на заготовке необходимо выполнить сложные надрезы на разных уровнях и под разными углами, все это можно сделать за считанные минуты на станке с ЧПУ.

Пока машина запрограммирована с правильным кодом, функции машины будут выполнять шаги, продиктованные программным обеспечением. При условии, что все закодировано в соответствии с дизайном, после завершения процесса должен появиться продукт с детализацией и технологической ценностью.

Выберите Astro Machine Works для своих нужд производства с ЧПУ

Если вам нужно лучшее оборудование и производство с ЧПУ, обращайтесь в Astro Machine Works. Нас подкрепляет наш более чем 35-летний опыт работы в обрабатывающей промышленности и штат опытных членов команды с сертификатами ЧПУ. Как компания, мы стремимся предоставлять исключительную ценность каждому клиенту, которого мы обслуживаем. Благодаря этому обязательству мы можем производить детали и компоненты для механической обработки на заказ, а также изготавливать оборудование на заказ, специально разработанное для нужд вашей компании.

Просмотрите наши прецизионные станки с ЧПУ сегодня, чтобы узнать, что мы можем сделать для вас. Если у вас есть какие-либо вопросы или вы готовы сотрудничать с нами, свяжитесь с нами.

Категории: Обработка с ЧПУ

Что такое станок с ЧПУ?

История станков с ЧПУ

Джон Т. Парсонс (1913–2007) из корпорации Parsons в Траверс-Сити, штат Мичиган, считается пионером в области числового программного управления, предшественником современного станка с ЧПУ. За свою работу Джона Парсонса называют отцом 2-й промышленной революции. Ему нужно было производить сложные лопасти для вертолетов, и он быстро понял, что будущее производства за подключением машин к компьютерам. Сегодня детали, изготовленные на станках с ЧПУ, можно найти практически в каждой отрасли. Благодаря станкам с ЧПУ у нас есть менее дорогие товары, более сильная национальная оборона и более высокий уровень жизни, чем это возможно в неиндустриальном мире. В этой статье мы рассмотрим происхождение станков с ЧПУ, различные типы станков с ЧПУ, программы для станков с ЧПУ и общие методы работы мастерских с ЧПУ.

Встреча машин с компьютером

В 1946 году слово «компьютер» означало вычислительную машину с перфокартой. Несмотря на то, что корпорация Parsons ранее производила только один воздушный винт, Джон Парсонс убедил Sikorsky Helicopter в том, что они могут производить чрезвычайно точные шаблоны для сборки и изготовления винтов. В конце концов он изобрел компьютерный метод с перфокартами для вычисления точек на лопасти несущего винта вертолета. Затем он попросил операторов повернуть колеса в этих точках на фрезерном станке в Цинциннати. Он провел конкурс на название этого нового процесса и дал 50 долларов тому, кто придумал «Числовое управление» или NC.

В 1958 году он подал заявку на патент на подключение компьютера к машине. Его патентная заявка поступила на три месяца раньше, чем в Массачусетском технологическом институте, который работал над начатой ​​им концепцией. Массачусетский технологический институт использовал его концепции для создания оригинального оборудования, а лицензиат г-на Парсонса (Bendix) передал сублицензию IBM, Fujitusu и GE, среди прочих. Концепция NC медленно приживалась. По словам г-на Парсонса, люди, продающие эту идею, были компьютерщиками, а не производителями. Однако к началу 1970-х армия США сама популяризировала использование компьютеров с ЧПУ, производя их и сдавая в аренду многочисленным производителям. Контроллер ЧПУ развивался параллельно с компьютером, повышая производительность и автоматизируя производственные процессы, особенно механическую обработку.

Что такое обработка с ЧПУ?

Станки с ЧПУ производят детали по всему миру практически для всех отраслей промышленности. Они создают вещи из пластика, металлов, алюминия, дерева и многих других твердых материалов. Слово «ЧПУ» означает числовое программное управление, но сегодня все называют его ЧПУ. Итак, как вы определяете станок с ЧПУ? Все автоматизированные машины управления движением имеют три основных компонента: функцию управления, систему привода/движения и систему обратной связи. Обработка с ЧПУ — это процесс использования станка с компьютерным управлением для изготовления детали из твердого материала различной формы

ЧПУ зависит от цифровых инструкций, обычно создаваемых в программах автоматизированного производства (CAM) или автоматизированного проектирования (CAD), таких как SolidWorks или MasterCAM. Программное обеспечение записывает G-код, который может прочитать контроллер станка с ЧПУ. Компьютерная программа на контроллере интерпретирует конструкцию и перемещает режущие инструменты и/или заготовку по нескольким осям, чтобы вырезать из заготовки желаемую форму. Автоматизированный процесс резки намного быстрее и точнее, чем ручное перемещение инструментов и заготовок, которое осуществляется с помощью рычагов и шестерен на старом оборудовании. Современные станки с ЧПУ содержат несколько инструментов и выполняют множество типов разрезов. Количество плоскостей движения (осей), а также количество и типы инструментов, к которым станок может обращаться автоматически в процессе обработки, определяют, насколько сложной заготовкой может быть обработано ЧПУ.

Как использовать станок с ЧПУ

Операторы станков с ЧПУ должны получить навыки как в программировании, так и в металлообработке, чтобы в полной мере использовать возможности станка с ЧПУ. Профессионально-технические училища и программы ученичества часто запускают студентов на ручных токарных станках, чтобы они почувствовали, как резать металл. Машинист должен уметь представлять все три измерения. Сегодня программное обеспечение делает изготовление сложных деталей проще, чем когда-либо, потому что форма детали может быть нарисована виртуально, а затем программа может предложить траектории движения инструмента для изготовления этих деталей.

Тип программного обеспечения, обычно используемого в процессе обработки с ЧПУ

Компьютерное черчение (САПР)

Программное обеспечение САПР является отправной точкой для большинства проектов с ЧПУ. Существует множество различных программных пакетов САПР, но все они используются для создания проектов. Популярные программы САПР включают AutoCAD, SolidWorks и Rhino3D. Существуют также облачные CAD-решения, и некоторые из них предлагают возможности CAM или интегрируются с программным обеспечением CAM лучше, чем другие.

Автоматизированное производство (CAM)

Станки с ЧПУ часто используют программы, созданные программным обеспечением CAM. CAM позволяет пользователям настраивать «дерево заданий» для организации рабочего процесса, задавать траектории движения инструментов и запускать симуляции резки до того, как станок начнет настоящую резку. Часто программы CAM работают как надстройки к программному обеспечению CAD и генерируют G-код, который сообщает инструментам ЧПУ и движущимся частям заготовки, куда двигаться. Мастера в программном обеспечении CAM упрощают программирование станков с ЧПУ. Популярное программное обеспечение CAM включает Mastercam, Edgecam, OneCNC, HSMWorks и Solidcam. Согласно отчету за 2015 год, на Mastercam и Edgecam приходится почти 50% рынка CAM-систем высокого класса.

Что такое распределенное числовое управление?

Прямое числовое управление, которое стало распределенным числовым управлением (DNC)

Прямое числовое управление использовалось для управления программами ЧПУ и параметрами станка. Это позволяло программам перемещаться по сети с центрального компьютера на бортовые компьютеры, известные как блоки управления машинами (MCU). Первоначально называвшийся «Direct Numeric Control», он обходился без бумажной ленты, но когда компьютер вышел из строя, все его машины вышли из строя.

Распределенное числовое управление использует сеть компьютеров для координации работы нескольких станков путем передачи программы на ЧПУ. В памяти ЧПУ хранится программа, и оператор может собирать, редактировать и возвращать программу.

Современные программы ЧПУ могут выполнять следующие действия:

• Редактирование — можно запускать одну программу ЧПУ, в то время как редактируются другие
• Сравнивать — сравнивать исходные и отредактированные программы ЧПУ рядом друг с другом и просматривать изменения
• Перезапуск — когда инструмент выходит из строя, программа может быть остановлена ​​и перезапущена с того места, где она была остановлена.
• Отслеживание заданий — операторы могут синхронизировать задания и отслеживать настройку и время выполнения, например обработка деталей
• Усовершенствованные экранные интерфейсы — обработка одним касанием
• Расширенное управление базой данных — организация и хранение данных в удобном для извлечения виде

Сбор производственных данных (MDC)

Программное обеспечение MDC может включать в себя все функции программного обеспечения DNC, а также собирать дополнительные данные и анализировать их на предмет общей эффективности оборудования (OEE). Общая эффективность оборудования зависит от следующего: Качество — количество продуктов, соответствующих стандартам качества, из всех произведенных продуктов Доступность — процент запланированного времени, в течение которого указанное оборудование работает или производит детали Производительность — фактическая скорость работы по сравнению с запланированной или идеальной работой скорость оборудования.

OEE = Качество x Доступность x Производительность

OEE является ключевым показателем производительности (KPI) для многих механических мастерских.

Решения для мониторинга машин

Программное обеспечение для мониторинга машин может быть встроено в программное обеспечение DNC или MDC или приобретаться отдельно. С помощью решений для мониторинга машин машинные данные, такие как настройка, время выполнения и время простоя, автоматически собираются и объединяются с человеческими данными, такими как коды причин, чтобы обеспечить как историческое, так и реальное время понимание того, как выполняются задания. Современные станки с ЧПУ собирают до 200 типов данных, а программное обеспечение для мониторинга станков может сделать эти данные полезными для всех, от цеха до верхнего этажа. Такие компании, как Memex, предлагают программное обеспечение (Tempus), которое берет данные с любого типа станков с ЧПУ и вводит в стандартизированный формат базы данных, который можно отображать в виде понятных диаграмм и графиков. Стандарт данных, используемый большинством решений для мониторинга машин, получивших распространение в США, называется MTConnect. Сегодня многие новые станки с ЧПУ оснащены средствами для предоставления данных в этом формате. Старые машины по-прежнему могут предоставлять ценную информацию с помощью адаптеров. Мониторинг станков для станков с ЧПУ стал популярным всего за последние несколько лет, и постоянно разрабатываются новые программные решения.

Какие существуют типы станков с ЧПУ?

Сегодня существует бесчисленное множество различных типов станков с ЧПУ. Станки с ЧПУ — это станки, которые режут или перемещают материал, как запрограммировано на контроллере, как описано выше. Тип резки может варьироваться от плазменной резки до лазерной резки, фрезерования, фрезерования и токарной обработки. Станки с ЧПУ могут даже поднимать и перемещать детали на сборочной линии.

Ниже приведены основные типы станков с ЧПУ:

Токарные станки: Этот тип ЧПУ поворачивает заготовку и перемещает режущий инструмент к заготовке. Базовый токарный станок является 2-осевым, но можно добавить гораздо больше осей, чтобы увеличить сложность резки. Материал вращается на шпинделе и прижимается к шлифовальному или резьбовому инструменту, который придает желаемую форму. Токарные станки используются для изготовления симметричных объектов, таких как сферы, конусы или цилиндры. Многие станки с ЧПУ многофункциональны и сочетают в себе все виды резки.

Фрезерные станки: Фрезерные станки с ЧПУ обычно используются для резки больших размеров дерева, металла, листов и пластика. Стандартные фрезерные станки работают с 3-осевыми координатами, поэтому они могут резать в трех измерениях. Однако вы также можете купить 4,5 и 6-осевые станки для прототипов моделей и сложных форм.

Фрезерование: Ручные фрезерные станки используют маховики и ходовые винты для соединения режущего инструмента с заготовкой. Вместо этого на фрезерном станке с ЧПУ ЧПУ перемещает высокоточные шарико-винтовые пары в точные запрограммированные координаты. Фрезерные станки с ЧПУ бывают самых разных размеров и типов и могут работать на нескольких осях.

Плазменные резаки : Плазменный резак с ЧПУ использует для резки мощный лазер. Большинство плазменных резаков вырезают запрограммированные формы из листа или пластины.

3D-принтер: 3D-принтер использует программу, чтобы сообщить ему, куда положить небольшие кусочки материала для создания желаемой формы. 3D-детали строятся слой за слоем с помощью лазера для затвердевания жидкости или питания по мере роста слоев.

Станок для захвата и размещения: Станок с ЧПУ для захвата и размещения работает аналогично фрезерному станку с ЧПУ, но вместо резки материала машина имеет множество небольших сопел, которые захватывают компоненты с помощью вакуума, перемещают их в нужное место и укладывают. их вниз. Они используются для изготовления столов, компьютерных материнских плат и других электрических сборок (среди прочего).

Станки с ЧПУ могут многое. Сегодня компьютерные технологии можно поставить на почти вообразимую машину. ЧПУ заменяет человеческий интерфейс, необходимый для перемещения деталей машины для получения желаемого результата. Сегодняшние ЧПУ способны начать с исходного материала, такого как блок стали, и изготовить очень сложную деталь с точными допусками и удивительной повторяемостью.

Собираем все воедино: как станки с ЧПУ изготавливают детали

Работа с ЧПУ включает в себя как компьютер (контроллер), так и физическую настройку. Типичный процесс механического цеха выглядит следующим образом:

Инженер-конструктор создает проект в программе САПР и отправляет его программисту ЧПУ. Программист открывает файл в программе CAM, чтобы выбрать необходимые инструменты и создать программу ЧПУ для ЧПУ. Он или она отправляет программу ЧПУ на станок с ЧПУ и предоставляет оператору список правильной настройки инструментов.