Что такое система чпу станком

Что такое ЧПУ станок

Содержание:

Системы ЧПУ для станков: просто о сложном

О том, как избавиться от однообразной и монотонной работы, и поручить ее каким-либо «умным» механизмам, человечество задумалось давно. Задолго до появления кибернетики и электронно-вычислительных машин. Еще в начале XVIII века прообраз станка с ЧПУ создал изобретательный француз Жозеф Жаккар. Изготовленный им механизм ткацкого станка управлялся куском картона, в котором в нужных местах были сделаны отверстия. Чем не перфокарта с программой?

Немного истории

Улучшать представленную их вниманию конструкцию сотрудники институтской лаборатории сервомеханики не стали, и про Пэрсонса быстро забыли. А про его идеи – нет. Создав собственную конструкцию, они инициировали покупку институтом компании, которая выпускала фрезерные станки. После чего руководство Массачусетского технологического института заключило контракт с Военно-воздушными силами США. В контракте шла речь о создании высокопроизводительных станков нового типа для обработки пропеллеров фрезерованием.

Управление работой фрезерного станка, который собрали сотрудники лаборатории в 1952 году, производилось по программе, считываемой с перфоленты. Эта конструкция оказалась слишком сложной, и желаемый результат достигнут не был. Однако история получила огласку, сведения о новой разработке попали в печать и вызвали большой интерес конкурентов. Свои разработки в данном направлении одновременно начали несколько известных фирм.

Наибольшего успеха добились конструкторы компании BendixCorporation. Выпущенное компанией Bendix NC-устройство c 1955 года пошло в серию и уже реально применялось для управления работой фрезерных станков. Новинка приживалась трудно, но благодаря заинтересованности и финансовой помощи военного ведомства, за два года было выпущено более 120 станков ЧПУ, которые существенно повысили производительность труда и точность выполнения станочных работ.

Уже тогда были отмечены бесспорные преимущества NC-системы числового управления станками: существенный прирост производительности труда и значительно более высокая точность обработки поверхностей. Но по-настоящему революционные изменения в области станков с ЧПУ состоялись, когда в качестве «умного» модуля, управляющего работой станков, были использованы специально разработанные микропроцессоры и микроконтроллеры. Технический термин «CNC», которым стали обозначать эти системы за рубежом, является аббревиатурой английских слов ComputerNumericalControl.

NC – это не Norton Commander

Изучая историю совершенствования «умных» ЧПУ станков, которые за рубежом когда-то обозначались аббревиатурой латинских букв «NC», студенты прошлых лет часто путали это понятие с популярной в те годы компьютерной программой-оболочкой. На самом деле сокращение NC произошло от английских слов NumericControl. Числовое управление было тогда весьма примитивным, и программа действий станка могла выглядеть как множество специальных штекеров, расположенных на контактном наборном поле.

Кстати, одна из первых советских транзисторных вычислительных машин для инженерных расчетов «Проминь», появившаяся в начале 60-х годов прошлого века, программировалась подобным образом. В то время управляющий модуль ЧПУ станка не мог должным образом реагировать на отклонения процесса обработки от расчетного, если такая ситуация происходила. Управляющие адаптивные микропроцессорные системы появились значительно позднее.

Со временем, по мере того, как совершенствовались электроника и вычислительная техника, в помощь новому поколению станков были приданы «думающие» управляющие модули на микропроцессорах и микроконтроллерах. Вот они-то и смогли обеспечить гибкое многовариантное управление процессом резания. И не только это. Такие системы получили более звучный титул «CNC», что по-английски звучит как ComputerNumericalControl. Наш термин ЧПУ оказался более универсальным, и его менять не пришлось.

Классификация современных систем ЧПУ

Системы управления и станки с числовым программным обеспечением настолько сложны, что их невозможно классифицировать по какому-то одному признаку. Основные характеристики систем ЧПУ позволяют систематизировать их следующим образом:

1.В зависимости от способа управления исполнительными механизмами станка:

● Позиционные. Здесь инструмент в соответствии с программой ЧПУ движется от одной точки, в которой производится необходимая операция с заготовкой, к другой, где также выполняется обработка, Во время перемещения инструмента никакие другие операции не выполняются.

● Контурные, в которых обработка может производиться по всей траектории движения инструмента.

● Универсальные – системы ЧПУ, в которых могут применяться оба принципа управления.

2.По возможностям и способу позиционирования:

● Абсолютный отсчет – местоположение подвижного механизма станка ЧПУ всегда определяется по расстоянию от начала координат.

● Относительный отсчет при позиционировании осуществляется приращением дополнительного пути к координатам предыдущей точки, которая временно принимается за начало координат. Затем началом координат считается следующая достигнутая точка.

3. По наличию или отсутствию обратной связи в контуре управления ЧПУ:

● Разомкнутые – («открытого» типа). Перемещение исполнительных элементов производится по командам, содержащимся в программе. Информация о фактически достигнутых координатах отсутствует.

● Замкнутого типа (закрытые). В системах ЧПУ этого типа координаты положения исполнительных механизмов постоянно контролируется.

● Самонастраивающиеся («закрытые» повышенной точности). Более совершенная система, которая запоминает поступающие сведения о расхождении заданных и фактических координат исполнительного элемента, отрабатывает их, и корректирует новые команды с учетом изменившихся условий.

4.Поколение. В зависимости от технического уровня используемых микропроцессоров, микроконтроллеров или управляющих ПК, различают системы ЧПУ 1-го, 2-го и 3-го поколения.

5. Количество координатных осей. Различные станки, оборудованные ЧПУ, могут поддерживать режимы работы с различным количеством координатных осей – от двух до пяти. Например, если при движении заготовки на фрезерном станке (3 координаты – X,Y,Z), она одновременно может поворачиваться вокруг своей оси, такой станок называют 4-координатным. Простейшие сверлильные и односуппортные токарные станки имеют две координатные оси.

Его величество компьютер нуждается в программе

При работе станков с ЧПУ используется два вида программ:

● Системные (служебные) программы, которые хранятся в ПЗУ (постоянном запоминающем устройстве системы). Они обеспечивают начальный этап работы контроллера после включения, отвечают за настройку станка и всей системы ЧПУ, ее способность понимать команды оператора и взаимодействовать с внешними устройствами.

● Управляющие – внешние программы. Содержат набор команд и инструкций для исполнительных органов станка. Управляющие программы (УП) в контроллер может пошагово вводить оператор, возможен ввод с внешних носителей информации, а в современных системах программы могут поступать прямо с компьютеров разработчиков ПО через компьютерную сеть предприятия.

Заменив человека, который до наступления эры станков с ЧПУ сам успешно справлялся с изготовлением нужных деталей, программируемый блок управления, он же – контроллер, должен обеспечить требуемый результат, пошагово включая и выключая механизмы передвижения стола, заготовки и инструментального магазина, меняя режимы вращения или скорость поступательного движения заготовки. В результате выполнения программы должна быть получена деталь, полностью соответствующая заданию по размерам и чистоте обработки поверхностей.

Компании, которые стояли у истоков разработки и производства систем CNC, на первом этапе программировали свои станки при помощи собственных, специально разработанных команд. Если бы при таком подходе на производство попали станки с ЧПУ от разных производителей, подготовка программ для их работы была бы трудно выполнимой задачей. Чтобы попытаться обеспечить программную и техническую совместимость оборудования различных брендов, язык создания программ для станков с ЧПУ был унифицирован.

Базовым управляющим кодом для подготовки программ стал набор команд, разработанный специалистами компании Electronic Industries Alliance в 60-е годы прошлого столетия. Это так называемый язык «G» и «M» кодов, который чаще называют просто G-кодом (G-code). Принятые в этом языке обозначения подготовительных и основных функций начинаются с латинской буквы «G», а обозначение дополнительных – технологических команд – с буквы «M».

«G»« и «M» коды в программах для станков с ЧПУ

По стандарту все команды, код которых начинается с буквы «G», предназначены для линейного или кругового передвижения рабочих органов станка ЧПУ, выполнения определенных последовательностей действий, функций управления инструментами, сменой параметров координат и базовой плоскости. Синтаксис команды обычно состоит из наименования G-кода, координат или адресов перемещений (X, Y, Z) и заданной скорости движения рабочего органа, обозначаемой буквой «F».

В команду ЧПУ может быть включен параметр, описывающий продолжительность паузы, так называемую выдержку – «P», указание о параметрах вращения шпинделя – «S», значение радиуса – «R», функцию коррекции инструмента – «D», а также параметры дуги «I», «J» и «K».

Например: G01 X0 Y0 Z110 F180; G02 X20 Y20 R5 F200; G04 P1000.

Технологические команды, обозначаемые буквой «M», отвечают за включение или отключение определенных систем станка ЧПУ, смену инструмента, начало или окончание какой-либо специальной подпрограммы, другие вспомогательные действия.

Например: M3 S2000; M98 P101; M4 S2000 M8.

Здесь в первом примере указана команда о начале вращения шпинделя со скоростью «S». Во втором – распоряжение о вызове указанной подпрограммы «P». Третий пример описывает команду о включении основного охлаждения (M8) при вращении шпинделя со скоростью (S) в направлении против часовой стрелки (M4).

Методы создания и структура управляющих программ

Современное оборудование позволяет создавать программы для работы станков с ЧПУ несколькими способами:

● Написание программы вручную или в текстовом редакторе ПК. Необходимый этап в подготовке специалистов для работы на станках с ЧПУ. Подходит также как основной способ программирования на производствах, где в течение длительного времени выпускают несколько простых деталей, не прибегая к перестройке оборудования.

● Составление и ввод программы на стойке ЧПУ. Пульт управления большинства современных систем управления содержит клавиатуру и дисплей, что позволяет программировать и просматривать виртуальную имитацию процесса обработки непосредственно на рабочем месте. Многие системы позволяют производить ввод программ в «фоновом» режиме, когда станок занят обработкой заданной детали.

● Использование возможностей CAD-CAM систем компьютеризированной подготовки производства. Специальное программное обеспечение позволяет создать трехмерную модель детали, рассчитать и подготовить программу для ее производства. А также виртуально «изготовить» требуемую деталь, используя реальные данные о кинематике конкретного станка ЧПУ. Этот метод позволяет создавать управляющие программы быстро и точно, практически исключить ошибки программирования и связанную с этим порчу заготовок. Особенно высока эффективность данного способа при создании УП для изготовления особо сложных деталей.

Структурно программа в G-кодах состоит из кадров. Так называют группы команд, которые предназначены для совершения какого-либо завершенного действия. Кадры могут состоять и из одной команды. Об окончании каждого «кадра» сообщает знак перевода строки (ПС/LF). Каждая программа начинается с пустого «кадра», который состоит их знака «%», а заканчивается кодами М02 или М30, обозначающими соответственно финиш программы ЧПУ или окончание имевшегося в памяти информационного блока.

Указанная структура и язык подготовки программ для оборудования с ЧПУ закреплены в международных стандартах RS2740, ISO-6983-1.82, а также ГОСТ СССР 20999-83. Отечественные профильные специалисты часто используют обозначение «ИСО-7 бит», которое закрепилось за программами в G-кодах еще со времен СССР. Программисты компаний, которые разрабатывают и производят станки с ЧПУ, при подготовке программного обеспечения обязаны придерживаться требований мировых стандартов.

В некоторых случаях, когда разработчики наделяют свои системы дополнительными возможностями и некоторыми специальными функциями, могут иметь место определенные отклонения программного обеспечения от стандарта создания программ в G и M кодах. В таких случаях следует внимательно изучить документацию, которая должна быть предоставлена производителем оборудования.

Системы ЧПУ всемирно признанных лидеров отрасли

Программное обеспечение для цифровой управляющей системы SINUMERIK, которую выпускает всемирно известная корпорация SIEMENS AG, также базируется на G и M кодах, но содержит и некоторые дополнительные команды, не включенные в стандарт. Современные полностью цифровые системы ЧПУ на базе платформы Sinumerik 840D используются на самых сложных процессах металлообработки, требующих высокой точности и быстродействия.

Многовариантность и гибкость программирования в G и M кодах учтена создателями программных станций и передовых систем ЧПУ HEIDENHAIN. Эта немецкая компания успешно работает в направлении модернизации устаревших станков NC за счет установки новых управляющих систем. Универсальные программные станции от компании Heidenhaih позволяют не только создавать необходимые программы обработки на персональных компьютерах, но и тестировать ПО, подготовленное при помощи CAD-CAM систем.

Успешно работает в России и странах СНГ испанская компания FAGOR AUTOMATION. Ее последние разработки, к которым относится ЧПУ FAGOR CNC 8070, полностью совместимы с
персональным компьютером, имеют феноменальные возможности и могут управлять самыми сложными станками. Возможно управление по 28 (!) интерполируемым осям (4 канала одновременно), может поддерживать по 4 шпинделя и инструментальных магазина. Создатели системы гарантируют скоростную обработку, нанометрическую точность и высочайшую чистоту обработки поверхности.

Приятно отметить, что наряду с иностранными компаниями на рынке разработки и производства систем управления для станков с ЧПУ с 1998 года успешно работает российская компания «БАЛТ-СИСТЕМ». Специалисты считают, что при модернизации устаревшего оборудования выгоднее всего устанавливать системы от «Балт-Систем», так как они в несколько раз дешевле импортных, вполне надежны и функциональны. На российских предприятиях успешно работают и отлично себя зарекомендовали устройства ЧПУ NC-210, NC-220, NC-230. Самые сложные обрабатывающие центры и высокоскоростные многосуппортные станки могут работать под управлением стойки NC-110, которая на сегодня является лучшей в соотношении цена-качество.

Станки с ЧПУ прочно вошли в нашу жизнь и стали незаменимыми помощниками человека в производственной деятельности. Без этих систем было бы невозможно изготавливать многие, успевшие стать привычными и обыденными вещи. Причем все необходимые детали станки под управлением ЧПУ обрабатывают быстро и качественно, с недостижимой ранее точностью, а при массовом производстве – невероятно низкой себестоимостью. Дальнейшее развитие систем ЧПУ идет по пути объединения отдельных станков в производственные комплексы, удешевления процесса подготовки производства и снижения стоимости управляющих систем. Пожелаем разработчикам успеха!

Источник

Классификация станков с ЧПУ, их виды и возможности

Введение

Станки с ЧПУ (числовым программным управлением) – это автоматизированные станки-роботы, которые могут производить операции по заданной программе без непосредственного участия человека. Такие станки являются важной частью современной автоматизации, применение которой необходимо для сохранения рентабельности и получения прибыли предприятиями, так как является важным условием обеспечения качества и скорости производства.

В этой статье мы рассказываем о том, какие бывают станки с ЧПУ, приводим классификацию их видов и описываем возможности.

Станок с ЧПУ – это сложная программно-аппаратная система, которая может преобразовать блок сырьевого (исходного) материала в сложную деталь для дальнейшего использования в более крупном механизме или машине.

Содержание

Что такое станок с ЧПУ и как он работает?

Фрезерный станок с ЧПУ, фото: etsy.com

Самыми простыми словами станок с ЧПУ – это станок с компьютерным управлением.

Аббревиатура ЧПУ обозначает числовое программное (компьютерное) управление. В ЧПУ-станке обрабатывающий инструмент и заготовка исходного материала управляются с помощью компьютерной программы.

Полный процесс обработки с ЧПУ зависит от CAD и CAM. CAD означает автоматизированное проектирование, а слово CAM — автоматизированное производство.

С помощью CAD-программы создается трехмерный дизайн объекта, который станок должен изготовить, и с помощью CAM-программы эта виртуальная модель превращается в реальный трехмерный объект.

Современные станки с ЧПУ отличаются высокой точностью воспроизведения и могут значительно сократить сроки поставок.

Обычно, когда речь заходит о станках с ЧПУ, имеются в виду станки используемые в сфере промышленного производства. Эти машины создают вещи которые мы используем каждый день. Примеры станков с ЧПУ многочисленны — сюда входят фрезеры, лазерные резаки, граверы, станки электроэрозионной резки, токарные станки, плазмотроны, водорезы и многие другие.

Гидроабразивный станок (водорез) с ЧПУ, фото: r-gar.net

Формально в их число входят и 3D-принтеры, но аддитивное и экстрактивное производство принято разделять, потому — когда мы говорим о станках с ЧПУ, то имеем в виду механизмы, создающие деталь вычитанием лишнего материала из заготовки, а не добавлением нового. Экстрактивные процессы в производстве принято называть механической обработкой, сокращенно — механобработкой.

Наряду с 3D-печатью обработка на станке с ЧПУ является наиболее распространенным методом для создания прототипов из файла цифрового программного обеспечения.

Подобно 3D-печати, ЧПУ использует цифровые модели объектов из файла Computer Aided Manufacturing (CAM) или Computer Aided Design (CAD). Станок с ЧПУ работает, как робот, которому необходимо предоставить инструкции, которые он анализирует и выполняет.

Сначала создается двухмерная или трехмерная цифровая модель будущего объекта из файла CAD (автоматизированное проектирование), затем кодируется компьютерная программа, которую станок с ЧПУ сможет понять.

Когда код загружен, оператор станка выполняет тест, чтобы убедиться что в коде нет ошибок. Этот процесс известен как «пневматический подвод инструмента». Выполнение этой процедуры имеет большое значение, поскольку любая ошибка, которая теоретически может снизить скорость или точность обработки заготовки, будет обнаружена и исправлена.

Как только отладка завершена, программа вводится в постпроцессор, который преобразует ее в G-код (код, понятный машине — набор инструкций). G-код управляет всеми параметрами производимой операции, такими как координация, скорость подачи, местоположение и скорость инструмента.

Основные компоненты станков с ЧПУ

Любой станок с ЧПУ, по существу, состоит из следующих компонентов:

Основные типы станков с ЧПУ

Станки с ЧПУ обычно подразделяются по способам обработки материала.

Станки с числовым программным управлением могут работать практически с любым сырьем: алюминий, латунь, медь, сталь, титан, дерево, стекловолокно, пластмассы, полипропилен.

Классификация станков с ЧПУ по типу движения

ЧПУ-станки с точечным типом движения

Сверлильный станок с ЧПУ, фото: geetajam.com

Для некоторых станков (например, сверлильных, буровых, гайкорезных) необходимо, чтобы режущий инструмент и обрабатываемая деталь были размещены относительно друг друга в определенных зафиксированных позициях, в которых они должны оставаться, пока резак выполняет свою работу. Эти станки известны как машины с позиционной обработкой, а аппаратура контроля, которая регулирует работу станка, осуществляет управление по принципу “от точки к точке”.

Скорости подачи не нужно программировать. В этих станках каждая ось приводится в движение отдельно. В системе движения «от точки к точке» информация о размерах, которая должна передаваться станку, будет представлять собой последовательность требуемых положений двух шпинделей.

Пример работы станка с с точечным типом движения:

ЧПУ-станки с контурным типом движения

Станок с ЧПУ с контурным типом движения — фрезерный. Фото: 3dcncafrica.com

Другой тип ЧПУ-станков подразумевает движение заготовки относительно режущего инструмента во время обработки. Эти станки включают фрезеровальные, фрезерно-модельные станки и т. д. и известны как станки с контурным типом движения, по-английски так и называются — CNC router, буквально — “ЧПУ-маршрутизатор”, что говорит о том, что маршрут инструмента в них полностью задается программой. Механизм регулирования, необходимый для их управления, называется устройством контурного управления.

Контурные станки также могут использоваться в качестве станков с точечным типом движения, но их использование будет выгодным, если только заготовка также не требует выполнения контурной операции. Эти машины требуют одновременного управления осями. В контурных станках относительно расположение заготовки и режущего инструмента должно постоянно контролироваться. Система управления должна быть способна принимать информацию о скоростях и положениях шпинделя машины. Скорости подачи должны быть запрограммированы.

Пример работы ЧПУ-станка с контурным типом движения:

Классификация станков по системе управления

ЧПУ-станки с разомкнутой системой

ЧПУ-станок с разомкнутой системой управления. Источник: kanabco

Запрограммированные инструкции подаются в блок управления через устройство ввода данных. Затем блок управления преобразует эти инструкции в электрические импульсы (сигналы) и отправляет их в сервоусилитель для пуска сервомоторов.

Основным недостатком ЧПУ-станков в с разомкнутой системой управления является отсутствие системы обратной связи, которая бы проверяла точность и скорость режущего инструмента. Если производительность системы зависит от нагрузки, температуры, влажности или смазки, то фактическая мощность может отличаться от требуемой. По этим причинам разомкнутая система управления обычно используется в точечных ЧПУ-станках, где требования к точности не являются критическими. Очень немногие машины с контурным типом движения с непрерывным движением используют разомкнутое управление.

Системы с разомкнутым контуром обычно устанавливаются в бурильных станках.

Пример работы ЧПУ-станка с разомкнутой системой управления:

ЧПУ-станки с замкнутой системой управления

ЧПУ-станок с замкнутой системой управления. Источник: kanabco

ЧПУ-станки с замкнутым контуром оснащены системой обратной связи для контроля фактической производительности и исправления расхождений с запрограммированными данными. Система обратной связи может быть либо аналоговой, либо цифровой. Аналоговые системы измеряют изменение физических переменных, таких как положение и скорость, с точки зрения уровней напряжения.

Цифровые системы контролируют изменения производительной мощности с помощью электрических импульсов. Различные датчики контроля положения используются для управления динамическими характеристиками и координатным положением шпинделя станка. Большинство систем ЧПУ работают от сервомеханизма, то есть, по принципу замкнутого контура. Если обнаруживается несоответствие между тем, где должен быть инструмент машины согласно заданной инструкции, и тем, где он на самом деле находится, датчик-измеритель подает сигнал приводному блоку для исправления, переводя передвижной компонент станка в нужное место.

Станки с замкнутым контуром — очень мощные и точные, потому что они способны контролировать рабочие параметры с помощью систем обратной связи и автоматически вносить нужные исправления в процесс обработки в режиме реального времени.

Пример работы ЧПУ-станка с замкнутой системой управления:

Классификация станков по количеству осей

ЧПУ-станки с 2 и 3 осями

Токарные станки являются идеальным примером ЧПУ-машин с двумя осями.

То есть, такая машина имеет две оси, вдоль которых происходит движение. Шпиндель будет двигаться в продольном направлении по платформе станка (ось Z), а поперечный суппорт будет перемещаться перпендикулярно к шпинделю (вдоль оси X). В трехосных станках будет еще одна ось, перпендикулярная двум указанным осям. Благодаря одновременному управлению всеми 3 осями, ЧПУ-станки способны обрабатывать геометрически сложные поверхности.

Демонстрация работы ЧПУ-станка с двумя осями:

Демонстрация работы ЧПУ-станка с тремя осями:

ЧПУ-станки с 4 и 5 осями

ЧПУ-станки с 4 и 5 осями обеспечивают многоосевые возможности обработки заготовки помимо стандартных 3-осевых траекторий перемещений режущего инструмента. 5-осевой фрезерный центр включает в себя три оси: X, Y, Z, в то время как ось A, является поворотным наклонным механизмом шпинделя, а ось B служит многопозиционным поворотным столом ЧПУ-станка.

Демонстрация работы ЧПУ-станка с 4-мя осями:

Демонстрация работы ЧПУ-станка с 5-ю осями:

Важность многоосных ЧПУ-станков заключается в том, что они позволяют сократить производственный цикл за счет обработки сложных деталей с одного установа. В дополнение к экономии времени может быть достигнута и повышенная точность обработки сырьевого материала, поскольку ошибки позиционирования автоматически устраняются между установами.

Кроме того, многоосные ЧПУ-станки обеспечивают улучшенную обработку поверхности изделия и имеют высокий срок эксплуатации благодаря тому, что способны поддерживать оптимальный контакт режущего инструмента с деталью.

Также многоосные станки могут использовать более короткие режущие инструменты, так как головка может быть опущена в направлении работы, а режущий инструмент — в направлении поверхности. В результате достигается более высокая скорость обработки, а вибрация машины — уменьшается.

Классификация станков с ЧПУ по типу привода

Основная функция станка с ЧПУ состоит в том, чтобы обеспечить автоматическое и точное управление движений его элементов, таких как платформа, шпиндель и т. д. Приводы используются для обеспечения управляемого движения компонентов станка с ЧПУ. Приводная система состоит из приводных двигателей и шарико-винтовых передач. Блок управления посылает интенсивные управляющие сигналы для активации приводных двигателей, которые, в свою очередь, вращают шарико-винтовые передачи, чтобы установить платформу станка в требуемое положение или вызвать вращение шпинделя.

Приводы, используемые в станках ЧПУ, бывают разных типов, таких как

электрические, гидравлические и пневматические.

Гидравлические станки с ЧПУ

Гидравлические приводы имеют большую габаритную мощность и обеспечивают плавное и сверхточное движение режущего инструмента. Но моторы с гидравлическим приводом сложно обслуживать, и они большие по объему. Как правило, такие двигатели используют гидравлическое масло на нефтяной основе, которое может воспламеняться при высоких рабочих температурах. Также гидравлические приводы нуждаются в специальной обработке для защиты от коррозии.

Демонстрация работы гидравлического ЧПУ-станка:

Электрические станки с ЧПУ

Электрический привод представляет собой серводвигатель постоянного или переменного тока. Такие двигатели очень малы и просты в управлении.

Демонстрация работы ЧПУ-станка с электрическим приводом:

Пневматические ЧПУ-станки

Эти приводы используют воздух в качестве рабочего вещества, которое общедоступно и является пожаробезопасным. Пневматические приводы просты по конструкции и относительно недороги. Однако эти приводы маломощные, довольно шумные и имеют меньшую точность позиционирования по сравнению с другими типами приводов.

Демонстрация работы пневматического ЧПУ-станка:

Преимущества станков с ЧПУ для бизнеса

Станки с компьютерным числовым программным управлением (ЧПУ) являются экономически выгодным способом повышения операционной эффективности и качества продукции. Они сокращают накладные расходы, а также улучшают финансовые показатели компании благодаря более быстрому производству и более высокому качеству выпускаемой продукции.

Широко используемые в обрабатывающей промышленности, станки с ЧПУ все чаще заменяют машины с ручным управлением, такие как вертикальные фрезерные станки, строгальные станки, центровые токарные станки.

Благодаря компьютерному обеспечению станки с ЧПУ способны резать, формировать и обрабатывать исходный материал со скоростью и точностью, которых невозможно достичь при использовании традиционных способов производства.

В отличие от станков с ручным управлением, станки с ЧПУ способны производить объекты любой сложности и геометрии.

Станки с ЧПУ обеспечивают точность многократного воспроизведения в процессе производства, значительно сокращая отходы сырья.

Еще одним важным преимуществом является способность станков с ЧПУ работать круглосуточно и без остановки. Они способны автоматически переключать инструменты для каждой стадии процесса производства и могут работать одновременно на нескольких осях, радикально сокращая сроки поставок.

Станки с ЧПУ также намного безопаснее, чем станки с ручным управлением, потому что оператор не взаимодействует напрямую с режущими/обрабатывающими инструментами.

Наконец, производственным предприятиям, использующим станки с ЧПУ, требуется меньше сотрудников, что снижает трудозатраты, не влияя на качество продукции. Изменения в производственном процессе достигаются путем применения обновлений программного обеспечения, а не дорогостоящих курсов обучения персонала.

Но, наряду с очевидными преимуществами, станки с ЧПУ имеют несколько недостатков:

Правда в том, что рабочие, привыкшие к станкам с ручным управлением, естественным образом заканчивают карьеру и выходят на пенсию, а специалистов по работе с автоматизированным оборудованием подготавливается не больше, чем необходимо, так что безработица им не грозит.

Реальное применение станков с ЧПУ

ЧПУ-станки могут быть полезны любому предприятию, которое производит или нуждается в высокоточно обработанных деталях и компонентах. Сокращение времени разработки, улучшенное управление запасами товаров и более высокое качество выпускаемой продукции, оптимизация операционных расходов, повышение производительности и, как следствие, увеличение прибыли — гарантированные преимущества использования машин с ЧПУ в бизнесе.

Станки с компьютерным числовым программным управлением производят сложные детали для любого применения, быстро и с очень высоким уровнем точности.

Процессы компьютерного проектирования легко преобразуются в физические товарные продукты, что экономит время и деньги в процессе разработки.

На смену традиционным 3-осевым машинами с ЧПУ, которые предназначаются для работы в трехмерном пространстве плоскостей x, y и z, пришли 4 и 5-осные станки. Добавление поворотного движения к двум основным осям позволяет создавать более сложные компоненты с невероятной точностью и достоверностью, наряду с дополнительными преимуществами, заключающимися в сокращении времени наладки станка, повышении эффективности процесса и улучшении конечной обработки поверхности готового изделия.

Внедрение механической обработки с ЧПУ способно улучшить каждый аспект производственного процесса; однако, есть отрасли промышленности, где использование ЧПУ-станков является наиболее целесообразным и выгодным.

Аэрокосмическая индустрия

Обработка с ЧПУ широко используется в аэрокосмической промышленности, в которой часто необходимы высокоточные детали со сложной геометрией из редких или труднообрабатываемых материалов. В этом секторе обрабатываемые с ЧПУ аэрокосмические детали часто имеют критически важное значение и поэтому должны изготавливаться с наивысшим уровнем точности и аккуратности.

Компоненты для аэрокосмического оборудования должны отвечать строгим требованиям по плоскостности, закругленности, цилиндричности, в то время как допустимые отклонения не должны превышать 0,00004 дюйма (или 1 микрона). Все эти требования к компонентам могут быть выполнены только с помощью компьютерной обработки. Иногда геометрия детали настолько сложна, что ее можно достичь только с помощью пятиосевой системы обработки с ЧПУ.

Типичные примеры деталей произведенных на ЧПУ-станках для аэрокосмической отрасли, включают:

Многие различные материалы могут быть использованы в аэрокосмической обработке с ЧПУ-обработкой; алюминий, нержавеющая сталь, латунь, никель, бронза, керамика, пластик, магний, титан и различные сплавы.

Станки с ЧПУ используют все известные производители самолетов, вертолетов и космических аппаратов, включая аэрокосмические корпорации и национальные космические агентства разных стран.

Демонстрация производства авиакрыла посредством ЧПУ-обработки:

Электросвязь

Высокоточная обработка на станках с ЧПУ также повсеместно применяется в телекоммуникационном секторе. Как и в случае с аэрокосмическими компонентами, телекоммуникационные части часто используются в критически важных приложениях, в которых отказ просто невозможен. Достижение этого уровня надежности часто требует использования деталей, которые соответствуют невероятно малому допустимому отклонению.

Обычно используемые материалы в этом секторе включают алюминий, нержавеющую сталь и латунь.

Примеры телекоммуникационных деталей, которые часто производятся на станках с ЧПУ:

Мировые телекоммуникационные компании, использующие ЧПУ-обработку в своем производстве: Deutsche Telekom AG, America Movil, China Telecom, Verizon Communications Inc.

Здравоохранение

В медицинской промышленности использование станков с ЧПУ имеет важное значение для микрообработки мельчайших деталей, изготовленных из различных видов материалов для поддержания здоровья и спасения жизни. Медицинское применение ЧПУ-обработки с включает производство:

Демонстрация работы ЧПУ-станка в медицинской промышленности:

Автомобилестроение

ЧПУ-станки в автомобильной промышленности пользуются большим спросом, так как производители стремятся извлечь выгоду из многих преимуществ процесса, включая скорость, автоматизацию, повторяемость и возможность производить компоненты по индивидуальным требованиям.

ЧПУ-обработка также используется в автомобильной промышленности для изготовления прототипов. ЧПУ-станки позволяют создавать высококачественные функциональные прототипы, которые можно тестировать и проверять перед началом серийного производства.

Благодаря широкому разнообразию поддерживаемых материалов, ЧПУ-обработка может использоваться для изготовления всевозможных прототипов для транспортных средств, включая металлические или пластиковые детали для применения под капотом или для демонстрации конструктивных особенностей автомобильных интерьеров. Компоненты освещения, такие как крышки фар, например, могут быть быстро изготовлены с помощью ЧПУ и прозрачных акриловых материалов.

В автомобильной промышленности на станках с ЧПУ чаще всего производят:

Автоконцерны, использующие ЧПУ-станки в своем производстве: Rolls-Royce, Mercedes-Benz, Mazda, Nissan.

Демонстрация работы ЧПУ-станка в производстве автомобильных компонентов:

Использование ЧПУ-обработки не ограничивается только этими отраслями. Машины с числовым программным управлением также широко применяются в:

Лучшие компактные станки с ЧПУ

Оптимальные станки для небольшой мастерской и общего знакомства с технологией.

3D фрезер SolidCraft CNC-3040 Light

Миниатюрный станок для работ по дереву, пластику, полимерным и композитным материалам. Легко поместится на верстак в любой мастерской. Идеален для создания сувениров, небольших декоративных и рекламных изделий.

Пример изделия, произведенного на станке SolidCraft:

Также выпускается в модификации 6090, с увеличенной до 60 на 90 см площадью обработки. Фрезера с ЧПУ с такой площадью хватит на более внушительные изделия.

Лазерный гравер LaserSolid 530

Лазерный гравер-резак для работы с листовым материалом незаменим, когда требуется с высокой точностью вырезать множество мелких деталей, что может быть применено где угодно — в рекламном производстве, в искусстве, в производстве сувениров и игрушек, создании предметов быта — украшений интерьера, деталей осветительных приборов.

Образец изделий, изготовленных на ЧПУ-станке LaserSolid:

Характеристики:

Закрытый настольный станок, обеспечивающий защиту пользователя от шума и опилок, используется как правило ювелирами.

Образец изделия, изготовленного на ЧПУ-станке Roland SRM-20:

Выводы

Станки с ЧПУ быстро окупаются, сокращая операционные расходы и уменьшая влияние на производство человеческого фактора. Они не требуют постоянного присутствия оператора, что позволяет одному сотруднику обслуживать десятки станков, уменьшая количество необходимого персонала и расходы на оплату труда.

Уменьшение доли ручного труда также повышает безопасность производства, снижая вероятность травмирования человека до мизерных величин.

Главные преимущества станков с ЧПУ — скорость и точность работы, непрерывный режим 24/7, стабильность качества результата, недоступная человеку.

Наконец, ЧПУ-станки предлагают поразительную эксплуатационную гибкость. Машина с ЧПУ может выполнять разные программы для производства значительно отличающихся друг от друга продуктов, не требуя при этом значительной переоснастки. Это дает станкам с ЧПУ большое преимущество перед другими методами производства, так как позволяет изменять роль станка на линии за несколько минут.

Заключение

ЧПУ-обработка активно используется в самых разных отраслях, поскольку позволяет производителям повысить свои прибыли, за счет улучшения качества продукции и увеличения производительности предприятий.

Станки с ЧПУ для любых производственных нужд и любого бюджета выбирайте в Top3DShop.

Источник