Чпу что это такое
Чпу что это такое
Что такое ЧПУ станок. Основные понятия.
От создания прототипов до создания произведений искусства и производства изделий, обработка, в целом, стала более точной и эффективной с появлением станков с ЧПУ. В дополнение к ускорению производства, эти инструменты автоматизировали многие высокотехнологичные процессы обработки и открыли дверь для изготовления изделий, которые невозможно изготовить вручную. Аббревиатура «ЧПУ» означает «числовое программное управление».
Основные понятия
Считывая цифровые коды из программ автоматизированного проектирования, или автоматизированного производства, станки с CNC могут следовать по пути с управляемым компьютером инструментом, когда они режут или гравируют заготовку, чтобы превратить дизайн в реальность. Во время данного проекта заготовка обычно прижимается к рабочему столу с помощью зажимов или вакуума, чтобы удерживать его на месте при резке, а жесткая рама станка сводит вибрации к минимуму. В зависимости от задания можно использовать несколько режущих инструментов с приводом от шпинделя, который запрограммирован на одной или нескольких осях. По сравнению с ручной обработкой, станки с ЧПУ режут со значительно большей скоростью и обеспечивают более гладкую обработку кромок.
Преимущества станков с числовым программным управлением
Когда дело доходит до выполнения сложных конструкций, данные управляемые машины имеют много преимуществ. Одним из наиболее очевидных достоинств является то, что они чрезвычайно точны. Поскольку машины работают на основе цифрового кода, подаваемого на них с компьютера, они выполняют запрограммированные задания с почти идеальной точностью. Программисты также могут быстро и легко исправить любые ошибки, вместо того, чтобы пытаться делать это вручную.
Для предприятий, в частности, оборудования с ЧПУ значительно повышают эффективность, так как они обеспечивают более быстрое производство. Они не только автоматизируют процессы, которые являются трудоемкими и занимают много времени, когда выполняются вручную. Такие станки могут более точно создавать копии готового продукта с высокой скоростью. Это, в свою очередь, позволяет производить больше товаров по более низкой цене.
Еще одним преимуществом, которое часто упускается из виду, является снижение затрат на продукт за счет повышения эффективности использования материалов.
История станков с ЧПУ
Первые станки с числовым программным управлением появились в 1940-х годах. Сильно отличающиеся от оборудования с ЧПУ, как мы его знаем сегодня, эти ранние модели включали инструменты, которые затем использовалась в качестве формы хранения данных. К 1960-м годам внедрение мини компьютеров привело к падению цен, что вызвало распространение станков с ЧПУ. В последующие годы расширилась доступность, сделав ЧПУ популярным среди отечественных производителей инструментов к концу 80-х годов. Сегодня станки с числовым программным управлением широко используются не только в промышленном производстве и в бизнесе, но и любителями.
Обработка на машинах с программным управлением является, пожалуй, самым значительным производственным процессом XXI века, а его функциональные возможности способствуют технологическому прогрессу во всем мире. Это профессия, которая идет в ногу с ростом технологий, и машинисты по всей планете меняют мир, благодаря своим навыкам обработки на станках с CNC (computer numerical control).
Понравилась статья пишите в комментарии или на форум. Подписывайтесь на мой канал на Youtube и вступайте в группы в Вконтакте и Facebook.
Понравилась статья? Поделитесь ею с друзьями:
Чпу что это такое
Числовое программное управление (ЧПУ) — компьютеризованная система управления, управляющая приводами технологического оборудования, включая станочную оснастку. Оборудование с ЧПУ может быть представлено:
Несколько станков с ЧПУ могут объединиться в гибкую автоматизированную производственную систему (ГПС), которая в свою очередь может быть дополнена гибким автоматизированным участком (ГАУ) и войти в состав автоматической линии (производства масштаба участка либо цеха), ГАП.
Содержание
История
Изобретателем первого станка с числовым (программным) управлением (англ. Numerical Control, NC ) является Джон Пэрсонс (John T. Parsons), работавший инженером в компании своего отца Parsons Inc, выпускавшей в конце Второй мировой войны пропеллеры для вертолетов. Он впервые предложил использовать для обработки пропеллеров станок, работающий по программе, вводимой с перфокарт.
В 1949 году ВВС США профинансировали Parsons Inc разработку станка для контурного фрезерования сложных по форме деталей авиационной техники. Однако, компания не смогла самостоятельно выполнить работы и обратилась за помощью в лабораторию сервомеханики Массачусетского технологического института (MIT). Сотрудничество Parsons Inc с MIT продолжалось до 1950 года. В 1950 году MIT приобрел компанию по производству фрезерных станков Hydro-Tel и отказался от сотрудничества с Parsons Inc, заключив самостоятельный контракт с ВВС США на создание фрезерного станка с программным управлением.
В сентябре 1952 года станок был впервые продемонстрирован публике – про него была напечатана статья в журнале Scientific American. Станок управлялся с помощью перфоленты.
Первый станок с ЧПУ отличался особой сложностью и не мог быть использован в производственных условиях. Первое серийное устройство ЧПУ было создано компанией Bendix Corp. в 1954 году и с 1955 года стало устанавливаться на станки. Широкое внедрение станков с ЧПУ шло медленно. Предприниматели с недоверием относились к новой технике. Министерство обороны США вынуждено было на свои средства изготовить 120 станков с ЧПУ, чтобы передать их в аренду частным компаниям.
Первыми отечественными станками с ЧПУ промышленного применения являются токарно-винторезный станок 1К62ПУ и токарно-карусельный 1541П. Эти станки были созданы в первой половине 1960-х годов. Станки работали совместно с управляющими системами типа ПРС-3К и другими. Затем были разработаны вертикально-фрезерные станки с ЧПУ 6Н13 с системой управления «Контур-ЗП». В последующие годы для токарных станков наибольшее распространение получили системы ЧПУ отечественного производства 2Р22 и Электроника НЦ-31.
Числовое программное управление также характерно для систем управления современными промышленными роботами.
Аббревиатура ЧПУ соответствует двум англоязычным — NC и CNC, — отражающим эволюцию развития систем управления оборудованием.
Возможна реализация модели с централизованным автоматизированным рабочим местом (например, ABB Robot Studio, Microsoft Robotics Developer Studio) с последующей загрузкой программы посредством передачи по промышленной сети.
Аппаратное обеспечение
Структурно, в состав ЧПУ входят:
Важной характеристикой CNC-контроллера является количество осей (каналов), которые он способен синхронизировать (управлять) — для этого требуется высокая производительность и соответствующее ПО.
В качестве исполнительных механизмов используются сервоприводы, шаговые двигатели.
Для передачи данных между исполнительным механизмом и системой управления станком обычно используется промышленная сеть (например, CAN, Profibus, Industrial Ethernet).
Программное обеспечение
После того как составлена управляющая программа, оператор при помощи программатора вводит ее в контроллер. Команды управляющей программы размещаются в ОЗУ. В процессе создания или после ввода управляющей программы оператор (в данном аспекте выполняющий роль программиста) может отредактировать ее, включив в работу системную программу редактора и выводя на дисплей всю или нужные части управляющей программы и внося в них требуемые изменения. При работе в режиме изготовления детали управляющая программа кадр за кадром поступает на выполнение. В соответствии с командами управляющей программы контроллер вызывает из ПЗУ соответствующие системные подпрограммы, которые заставляют работать подключенное к ЧПУ оборудование в требуемом режиме — результаты работы контроллера в виде электрических сигналов поступают на исполнительное устройство — приводы подач, либо на устройства управления автоматикой станка.
Управляющая система считывает инструкции специализированного языка программирования (например, G-код) программы, который затем интерпретатором системы ЧПУ переводится из входного языка в команды управления главным приводом, приводами подач, контроллерами управления узлов станка (например, включить/выключить подачу охлаждающей эмульсии).
Разработка управляющих программ в настоящее время выполняется с использованием специальных модулей для систем автоматизированного проектирования (САПР) или отдельных систем автоматизированного программирования (CAM), которые по электронной модели генерируют программу обработки.
Для определения необходимой траектории движения рабочего органа в целом (инструмента/заготовки) в соответствии с управляющей программой используется интерполятор, рассчитывающий положение промежуточных точек траектории по заданным в программе конечным.
В системе управления, кроме самой программы, присутствуют данные других форматов и назначения. Как минимум, это машинные данные и данные пользователя, специфически привязанные к конкретной системе управления либо к определенной серии (линейке) однотипных моделей систем управления.
Программа для станка (оборудования) с ЧПУ может быть загружена с внешних носителей например, магнитной ленты, перфорированной бумажной ленты (перфоленты), дискеты или флеш-накопителей в собственную память либо временно, до выключения питания — в оперативную память, либо постоянно — в ПЗУ, карту памяти или другой накопитель: жёсткий диск или твердотельный накопитель. Помимо этого, современное оборудование подключается к централизованым системам управления посредством заводских (цеховых) сетей связи.
Наиболее распространенный язык программирования ЧПУ для металлорежущего оборудования описан документом ISO 6983 Международного комитета по стандартам и называется «G-код». В отдельных случаях — например, системы управления гравировальными станками — язык управления принципиально отличается от стандарта. Для простых задач, например, раскроя плоских заготовок, система ЧПУ в качестве входной информации может использовать текстовый файл в формате обмена данными — например DXF или HPGL.
Что такое станок с ЧПУ: устройство и принцип работы
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.
Целесообразность применения
Необходимо учитывать, что это сравнительно дорогостоящая техника. В условиях современного производства станок с числовым программным управлением выгодно покупать и эксплуатировать в следующих ситуациях:
Особенности станков с ЧПУ: что это такое, в чем проявляются
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:
Классификация станков с программным управлением: их характеристика и обозначения
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:
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:
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:
В артикуле эти литеры стоят перед ФN.
Основные параметры
Взглянем, что такое станок с ЧПУ с точки зрения производства. Его ключевые характеристики зависят от того, к какой технологической группе он относится:
Принцип программирования
Любая модель рассматриваемого оборудования состоит из следующих функциональных узлов:
Все вместе они обеспечивают правильное выполнение команд, каждую из которых необходимо корректно составить. Сделать это можно одним из трех способов:
Вот как настроить ЧПУ-станок в последнем случае:
Понятно, что создавать такое ПО сможет непростой токарь.
Станки фрезерные с ЧПУ
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:
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:
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.
Как работает ЧПУ-станок токарного типа
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
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.
Устройство станка ЧПУ многоцелевого типа
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:
Что делают на станках с ЧПУ: сферы применения
Такое оборудование востребовано в следующих случаях:
Все вышеперечисленные цели решаются путем операций резки, фрезерования, распила, гравировки, сверления.
Преимущества
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.
Проблемы
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.
Действия наладчика и оператора
Здесь действия наладчика закончены, в дело вступает оператор, который обязан своевременно:
Также ему необходимо запустить тестовое ПО, а после убедиться в надежности всех креплений и отсутствии отклонений. Если все в порядке, можно:
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: устройство и принцип работы
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.
Целесообразность применения
Необходимо учитывать, что это сравнительно дорогостоящая техника. В условиях современного производства станок с числовым программным управлением выгодно покупать и эксплуатировать в следующих ситуациях:
Особенности станков с ЧПУ: что это такое, в чем проявляются
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:
Классификация станков с программным управлением: их характеристика и обозначения
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:
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:
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:
В артикуле эти литеры стоят перед ФN.
Основные параметры
Взглянем, что такое станок с ЧПУ с точки зрения производства. Его ключевые характеристики зависят от того, к какой технологической группе он относится:
Принцип программирования
Любая модель рассматриваемого оборудования состоит из следующих функциональных узлов:
Все вместе они обеспечивают правильное выполнение команд, каждую из которых необходимо корректно составить. Сделать это можно одним из трех способов:
Вот как настроить ЧПУ-станок в последнем случае:
Понятно, что создавать такое ПО сможет непростой токарь.
Станки фрезерные с ЧПУ
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:
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:
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.
Как работает ЧПУ-станок токарного типа
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
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.
Устройство станка ЧПУ многоцелевого типа
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:
Что делают на станках с ЧПУ: сферы применения
Такое оборудование востребовано в следующих случаях:
Все вышеперечисленные цели решаются путем операций резки, фрезерования, распила, гравировки, сверления.
Преимущества
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.
Проблемы
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.
Действия наладчика и оператора
Здесь действия наладчика закончены, в дело вступает оператор, который обязан своевременно:
Также ему необходимо запустить тестовое ПО, а после убедиться в надежности всех креплений и отсутствии отклонений. Если все в порядке, можно:
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.
Системы ЧПУ для автоматизации станков
Автоматизация производственных процессов шагнула на новую ступень развития. Компьютеры в системе управления стали обычным явлением. Большинство современных людей уже знает, что такое CNC, а производством оборудования с таким управлением занимаются многие известные компании. Разобраться с предложениями поможет более глубокое знание данного вопроса.
Что такое CNC: все о станках с ЧПУ
Computer numerical control или сокращенно CNC представляет собой современное направление в разработке техники различного назначения, базирующееся на использовании цифровых электронных устройств в системе управления. В России оно известно, как числовое программное управление (ЧПУ).
По сути, ЧПУ – это компьютеризированный комплекс, управляющий рабочими органами оборудования и контролирующий исполнение задания. Любые перемещения исполнительных органов задаются специальной управляющей программой (УП) для данного станка. Она составляется из необходимых команд, записанных на языке программирования ЧПУ (G- и М-коды). Компьютер сохраняет в своей памяти УП, и оператор всегда может ей воспользоваться для выполнения конкретной работы.
Современная система CNC существенно расширила возможности ранее используемой системы NC. Базой для нее служат микроконтроллеры, программируемые логические контроллеры, компьютеры на микропроцессорах.
Целесообразность использования
Система ЧПУ значительно повышает производительность труда и способствует сокращению работников, но для ее внедрения необходимы значительные затраты и специально подготовленные работники, что не всегда экономически оправдано. Использование ЧПУ целесообразно в следующих обстоятельствах:
Важно! Автоматизация производства – это современный подход к его организации, но она требует экономического обоснования.
Функции
Система ЧПУ способна выполнять следующие функции:
Некоторое оборудование обеспечивается централизованными, автоматизированными рабочими местами, когда нужная программа устанавливается через промышленную сеть. В этом случае ЧПУ позволяет контролировать работу не одного станка, а всего участка, цеха (ABB Robot Studio, Microsoft Robotics Developer Studio).
Особенности
Станки с ЧПУ обладают рядом привлекательных особенностей:
Важно! Станки с ЧПУ отличаются универсальностью и способны заменить 4–5 простых машин. При этом не надо искать опытных рабочих по конкретной специальности, достаточно подготовить оператора оборудования с ЧПУ.
Классификация
Станки с ЧПУ подразделяются на несколько категорий. Это отражается в буквенно-цифровом обозначении марки. По назначению оборудования устанавливается технологическая категория. Она определяется по возможности проведения основных операций. Основные виды: токарные станки (номер группы – 1), фрезерные (номер 6), сверлильные и расточные станки (номер 2), многоцелевое оборудование (номер 9). Эта цифра стоит первой в маркировке.
По степени автоматизации устанавливаются такие типы:
Производится классификация станков и по способу смены рабочего инструмента. В маркировке могут выделяться такие варианты:
Указанная маркировка свидетельствует о наличии устройства автоматической смены инструмента (АСИ). Помимо указанных модификаций, станки различаются по типу регулирования привода: шаговый, ступенчатый, плавно регулируемый.
Основные параметры
При выборе оборудования с ЧПУ основное внимание следует уделить таким параметрам:
В зависимости от назначения оборудования могут задаваться и другие важные параметры, которые необходимо учитывать при организации производства.
Принцип программирования
Работа станка с ЧПУ зависит от УП. Она может базироваться на следующих принципах программирования:
Программа на станок может загружаться в готовом виде с внешних носителей (дискеты, флеш-носители, магнитные ленты, перфоленты). Она помещается в оперативную память, карту памяти, жесткий диск или твердотельный накопитель.
Конструктивные особенности
Функционирование системы ЧПУ обеспечивают следующие основные узлы:
В качестве контроллеров могут служить промышленные готовые модели, встраиваемые устройства на основе микропроцессоров, программируемый контроллер логического типа, промышленный компьютер. Роль исполнительных механизмов исполняют сервоприводы и шаговые двигатели.
Виды станков с ЧПУ
К наиболее распространенному оборудованию с ЧПУ можно отнести фрезерные и токарные станки, а также многоцелевые агрегаты. Они выбираются с учетом того, какие работы планируется производить и в каких объемах.
Фрезерные станки
Фрезерные станки с ЧПУ могут использоваться только для фрезерования или с расширенным функционалом (сверление, раскрой листов, обработка под разным углом, формирование пазов и т. п.). Основные разновидности:
Оба типа станков могут иметь 1 или 2 шпинделя. Управление обеспечивается по 3–5 координатам. По способу управления различаются такие варианты: с позиционным, контурным, комбинированным управлением. Основные параметры станков: размеры рабочего стола, глубина фрезерования, мощность, скорость вращения шпинделя, тип передачи.
Среди конструктивных особенностей следует выделить наличие мощной станины, корпуса с ребрами жесткости, шпинделя с повышенной жесткостью для устранения вибраций, высокоточные направляющие рельсы. Для повышения производительности устанавливаются АСИ в виде шпиндельной головки револьверного типа или инструментального магазина. Выпускается большое количество разнообразных моделей для обработки дерева, металла, пластика и других материалов.
Токарные
На токарном станке с ЧПУ используются резцы со сменными пластинами. Инструмент крепится в резцедержателе, расположенном в узле суппорта. Для проведения разнообразных процессов часто применяются резцедержатели кассетного типа с возможностью закрепления до 12 разных резцов.
Наиболее популярные разновидности:
Конструктивными особенностями токарных станков с ЧПУ являются: вертикальная или наклонная компоновка, повышенная жесткость элементов, система АСИ.
Многоцелевые
Комплексная обработка деталей осуществляется на многоцелевых станках (обрабатывающих центрах) с ЧПУ. Для них применяются специальные смешанные УП. Станки обеспечивают такие операции: фрезерование, зенкерование, растачивание, раскрой, нарезание резьбы и фасок. Они могут относиться к сверлильно-расточной или токарно-шлифовальной группе.
Многоцелевые станки различаются по типам:
Среди конструктивных особенностей выделяются: наличие инструментальных магазинов для АСИ, поворотные столы для перемещения заготовки, приспособления для смены заготовок. Чаще всего применяются высокомоментные электродвигатели малой инерционности.
Мастер ЧПУ что это за должность?
Мастер или оператор станков с ЧПУ – это человек, работающий на данном оборудовании и обеспечивающий его обслуживание. Помимо него, необходим наладчик ЧПУ, который вводит и корректирует УП. Эти специальности могут совмещаться – мастер-наладчик.
Операторы имеют такие должностные обязанности: обслуживание станка, контроль процесса, проверка и испытание готовых изделий, устранение небольших неполадок, подналадка узлов, подготовка рабочего инструмента. Действует он на основании должностной инструкции, которая утверждается самим предприятием. Мастер может обслуживать одновременно несколько станков. Наладчик ЧПУ осуществляет следующие работы: разработку УП, ввод ее в станок и отработка, наладка оборудования на конкретные процессы.
Обучение операторов и наладчиков обеспечивается в колледжах (техникумах) или на специальных курсах по специальности «Технология машиностроения». Для того чтобы стать профессионалом, работник должен получить такие знания: строение и особенности станков с ЧПУ, технология обработки, основы программирования ЧПУ, принципы работы с компьютеризированными системами, признаки неисправностей оборудования с ЧПУ, особенности различных инструментов и материалов. При работе оператор обязан строго соблюдать технику безопасности.
Станки с ЧПУ (CNC) все активнее внедряются в производство. Они способны обеспечить высокую точность обработки деталей на больших скоростях. В то же время следует учитывать экономическую целесообразность их использования. На российском рынке предлагается множество высококачественных моделей и надо выбирать оптимальный вариант для конкретных условий.
Что такое станки с ЧПУ, и какие технологические операции они выполняют
Что такое станки с ЧПУ, и какие технологические операции они могут выполнять. Когда, в условиях производства, выгодно приобретать оборудование с программным управлением? Устройство и автоматизация станков на программном управлении. Написание управляющей программы для ЧПУ.
Что такое ЧПУ и как расшифровать эту аббревиатуру? Это сокращенное обозначение Числового Программного Управления — компьютеризованной системы, которая контролирует работу исполнительных органов (суппорта, шпинделя, поворотного стола) на производственных станках.
Приводы, получив команду от системы ЧПУ, начинают перемещать рабочий орган по траектории описанной в управляющей программе (УП) станочного оборудования. УП это, по сути, набор команд в виде G и М-кодов — языке программирования ЧПУ. УП остается в памяти системы, и оператор (обученный токарь или механик) всегда может ее отредактировать, скопировать, или составить новую из блоков.
Станки с числовым программным управлением используются практически в каждой отрасли народного хозяйства. С их помощью делают изысканные деревянные панно и мебель, изготавливают рекламные сувениры и макеты, вытачивают игрушки. Но их основное назначение — это, конечно же, металлообработка.
У этого оборудования много плюсов. Высокая производительность — один станок с ЧПУ заменяет собой 5-6 обычных машин. Управление ЧПУ станками сводится к наладке и контролю по заданной схеме, поэтому потребность в грамотных токарях и квалифицированных фрезеровщиках сразу падает. Но за преимущества приходится платить, а в случае как со станком ЧПУ сэкономить не удастся.
Целесообразность применения
Когда, в условиях производства, выгодно приобретать оборудование с программным управлением?
Классификация станков ЧПУ, их характеристика и обозначения
Для расшифровки обозначений моделей станков используются буквенно-цифровые обозначения, поэтому вы должны знать, какую букву (цифру) используют для определения степени автоматизации, класса точности, назначения станка.
Технологические группы
Если проводить классификацию станочного оборудования по виду основных операций, то их можно разделить на следующие технологические группы:
Этой же классификацией каждой из групп присвоен свой номер. У токарных станков — 1-й номер, фрезерных — 6-й, сверлильных и расточных — 2-й, у разных станков — 9-й. Когда приходится расшифровывать маркировку, обращайте внимание на первую цифру. Именно она означает технологическую группу оборудования.
Степень автоматизации
В управляющих системах СЧПУ, которыми оборудуются станки с программным обеспечением, тоже есть свои схемы классификации. Здесь разделение идет по следующим параметрам:
Степень автоматизации оборудования обозначается Ф «N», и в его маркировке стоит на последнем месте.
В маркировку обязательно вводятся индексы, отражающие наличие устройств автоматической смены инструмента (АСИ). Обозначаются они буквами: «Р» — смена и фиксация инструмента, осуществляются поворотом револьверной головки, «М» — смена инструмента из специального барабана, так называемого, инструментального магазина. В маркировке моделей отечественных станков ЧПУ это буквенное обозначение ставят перед видом системы программного управления Ф «N».
Основные параметры станков ЧПУ
Для сверлильной группы это — самый большой диаметр сверления, для расточной — диаметр шпинделя, для фрезерной — ширина рабочей поверхности стола, оборудование токарной группы характеризует максимально возможный диаметр обрабатываемого отверстия.
Как расшифровывается маркировка модели станка? Например, у нас есть станок 1А616Ф3. Расшифровка будет следующей: станок токарный (1 группа), усовершенствованный (после номера группы добавлена буква А), относится к типу токарных и лобных станков (6 тип), у оборудования 16 типоразмер (выбирается по максимальному диаметру обрабатываемой детали), с установленной контурной системой СЧПУ.
Принцип программирования
Что такое ЧПУ? Если говорить о комплектации, то система состоит из:
В первую очередь работа этих устройств направлена на оперативное и корректное выполнение команд управляющей программы (УП). Но кто, и как ее пишет? Если вы хотите знать все о станках с ЧПУ, без этой информации не обойтись.
Для создания управляющей программы можно воспользоваться одним из предложенных методов:
А) Ручное программирование. Программная часть УП пишется технологом, который путем ввода числовых данных задает координаты перемещения рабочего органа вручную. Это трудоемкий и кропотливый процесс, поэтому его применение оправдано только если на производстве всего несколько автоматизированных станков, и они ориентированы на изготовление простых деталей.
Б) Программирование с пульта оперативной системы числового программного управления (shop-floor). УП пишется с использованием сенсорного экрана и джойстика, расположенных на стойке станка. Модели пятого поколения при вводе управляющей программы могут использовать диалоговый режим. Оператор ЧПУ, в любой момент, может протестировать программу или провести ее коррекцию.
В) Метод программирования с помощью систем САПР и CAM. Используется при написании программ для изготовления сложных деталей, с большим количеством задействованных операций. Программные средства управления пишутся в несколько этапов.
Требования к подобному программному обеспечению, как вы понимаете, довольно высоки. УП стоит тысячи долларов и токарем она не пишется.
Станки фрезерные с ЧПУ
Основное назначение станков этой группы — фрезерование, как простых плоских деталей, так и изделий сложной пространственной формы. Современные фрезерные станки с ЧПУ ориентированы на выполнение большого числа технологических операций. Кроме фрезерования на них можно раскраивать листовой металл, обрабатывать заготовку под разными углами, выбирать пазы. Чтобы расширить спектр работ эти металлорежущие механизмы оснащаются устройствами АСИ — револьверными шпиндельными головками или инструментальным магазином.
Количество хранимых в одном магазине инструментов впечатляет — есть магазины на 300 инструментов!
Промышленностью выпускаются следующие виды фрезерных станков:
Из-за конструктивного разнообразия классификация фрезерных станков с ЧПУ становится затруднительной. Независимо от того, к какому из видов (вертикальная или горизонтальная компоновка), относится фрезерный станок ЧПУ, он может быть консольным или бесконсольным, иметь один или несколько шпинделей, управлять одновременно движением по трем (и более) координатам.
Согласно установленной на станке СЧПУ выделяют следующие типы фрезерных станков:
Конструктивные особенности фрезерного станка с ЧПУ
Номенклатура фрезерных металлорежущих станков исчисляется сотнями моделей. Здесь не редкость оборудование длиной 10 м и более. Но есть в этой группе и настоящие «малютки» — мини фрезерные станки с программным управлением, которые помещаются на обычный стол. Таким станком с ЧПУ пользуются в основном владельцы небольших мастерских — для мелкосерийного производства однотипных деталей из металла, дерева, стекла, пластика. И хотя мощность такого станка не превышает 750 Вт, а габарит — одного метра, его конструкция в целом аналогична крупным заводским станкам.
Мини станки с ЧПУ оборудуются шаговым приводом (сервоприводом) для перемещения каретки, шпинделем, который поворачивается в любом угловом направлении, регулируемым по высоте столом. Управляющая программа, как правило, идет в комплекте с оборудованием и подключается через обычный ПК.
Станки токарные с ЧПУ
На токарном станке обработка производится резцом со сменными пластинами. Он закрепляется в резцедержателе, который вместе с салазками и поворотной плитой входит в узел суппорта. Токарный станок с ЧПУ может быть оборудован кассетным резцедержателем (вмещает до 12 инструментов). Заготовка зажимается в токарном патроне, закрепленном на вращающемся шпинделе. Рабочие органы токарного станка приводятся в движение приводными механизмами, причем скорость вспомогательного хода практически всегда делается выше скорости рабочего.
Классификация токарных станков с ЧПУ по виду выполняемых работ
На сегодняшний день широко используется несколько типов этого оборудования:
Конструктивные характеристики
Многоцелевые станки (обрабатывающие центры)
Многоцелевые станки на числовом программном управлении обеспечивают комплексную обработку детали без ее перебазирования. МЦС оборудуются комбинированными (смешанными) системами программного управления. С ЧПУ что устанавливается на этом оборудовании, можно зенкеровать, растачивать, раскраивать, фрезеровать, нарезать резьбу на металлических заготовках, нарезать фаски на торцах труб. Если обрабатывается заготовка плоской детали или детали корпуса, то используют МЦ сверлильно-расточной группы.
Для металлообработки заготовок валов, втулок, фланцев и шестерен потребуется МЦ токарно-шлифовальной группы.
Конструктивные особенности
По компоновке МЦС подразделяются на:
Проблемы
Хотите узнать все о станках ЧПУ? Что же, тогда промолчать о проблемах будет некорректным. Есть определенные сложности на этапе постпроцессирования СПУ. По идее G и М-коды должны быть универсальны для всех станков, и если программист пишет в УП код M5, то предполагает, что эта команда остановит шпиндель, а не запустит цикл сверления. Но, по факту, зачастую возникает масса нестыковок, и станок не может правильно отработать запрограммированные перемещения. Еще одна проблема — недостаток квалифицированных наладчиков и технологов-операторов.
Для молодых специалистов программное управление станками — открытая книга, но они плохо разбираются в технологии обработки металла или дерева. Опытные токаря и слесаря, напротив, не знают компьютера, и их приходится обучать работе с фрезерным, расточным или токарным станком буквально заново, с нуля. Словом, проблема, о которой говорили уже давно, (в стране не хватает грамотных токарей и программистов) распространяется и на эту сферу производства.
Что же, проблемы есть, но главное — они решаемы. Тот, кто хоть раз видел, что такое ЧПУ, и как работает станок по программному управлению, уверен — за автоматизированным оборудованием будущее, и в этом сомнений нет.
ЧПУ-станки: преимущества, классификация, сферы применения
Программы для станка создаются одним из трех методов: ручным программированием, программированием с пульта оперативной системы ЧПУ, при помощи САD- и СAM-систем. Аббревиатурой CAD обозначают процесс автоматизированного проектирования, CAM — автоматизированного производства. В CAD-программах создают трехмерный дизайн изготавливаемых объектов, посредством CAM-программ превращают виртуальные модели в трехмерные предметы.
Что такое станок ЧПУ и как расшифровывается аббревиатура?
Аббревиатура ЧПУ расшифровывается как числовое программное управление. Такие станки оснащены компьютеризированными системами, обеспечивающими оптимальное функционирование столов, суппортов и шпинделей на протяжении технологического процесса. Операторы контролируют процесс специальными командами — кодами M- и G-типа.
Программы для станка создаются одним из трех методов: ручным программированием, программированием с пульта оперативной системы ЧПУ, при помощи САD- и СAM-систем. Аббревиатурой CAD обозначают процесс автоматизированного проектирования, CAM — автоматизированного производства.
В CAD-программах создают трехмерный дизайн изготавливаемых объектов, посредством CAM-программ превращают виртуальные модели в трехмерные предметы.
Из каких компонентов состоит система ЧПУ?
В систему ЧПУ входят следующие компоненты:
Одно из запоминающих устройств является оперативным, второе постоянным.
Назначение станков с ЧПУ и целесообразность применения
Станки с ЧПУ востребованы для металлообработки, шлифовки камней и прочих твердых природных материалов, изготовления мебели, производства ювелирных украшений, выпуска пластиковых деталей, игрушек и сувениров (в том числе с криволинейными формами). Но стоят такие устройства недешево — поэтому там, где можно обойтись без ЧПУ, на них экономят.
Насущная потребность в ЧПУ возникает в следующих случаях:
В большинстве случаев ЧПУ-станки закупают для выпуска регулярных или крупносерийных партий изделий.
Принцип работы современного станка с системой ЧПУ
Микроконтроллер выдает на исполнительные механизмы станка управляющее воздействие, то есть электрические импульсы определенной продолжительности. В роли исполнительных механизмов выступают электродвигатели привода, электромотор шпинделя, вспомогательные системы. Также контроллер обеспечивает движение режущих инструментов по поверхности детали в соответствии с заданной программой обработки.
Классификация оборудования с числовым программным управлением
В зависимости от способа обработки материала, ЧПУ-станки бывают:
ЧПУ-станки применяются для обработки обширного разнообразия материалов: стали, дерева, титана, меди, латуни, алюминия, стекловолокна, полипропилена, пластмассы.
Фрезерный станок с ЧПУ
Фрезерные ЧПУ-станки способны заменить собой до 300 инструментов. Они режут заготовки любых форм, в том числе сложных пространственных, раскраивают металлические листы, выбирают пазы, загибают углы. Расположение шпинделя у них бывает горизонтальным либо вертикальным. Станки для фрезеровки могут быть консольными либо нет, с одной или несколькими деталями. Контроль может осуществляться одновременно по двум, трем или более координатам. На позиционных фрезерных станках выполняют сверлильные работы, на контурных — обрабатывают криволинейные поверхности сложных форм, с помощью комбинированных — решают комплексные задачи.
ЧПУ-станки для фрезеровки обладают мощными корпусами и станинами. Ребра жесткости придают их шпинделям повышенную прочность. Чтобы инструменты быстро перемещались по горизонтали, в комплекте к таким устройствам идут рельсы и точные винты.
В группе фрезерных ЧПУ-станков насчитывается несколько сотен моделей: от компактных с мощностью менее 750 Вт до габаритных, с 10-метровыми рабочими столами.
Токарный станок с ЧПУ
Такие устройства оснащены резцами со сменными пластинами. На центровых токарных станках точат фасонные поверхности, конические и цилиндрические заготовки. На патронных — зенкеруют, создают резьбу, обтачивают внутренние и внешние плоскости под втулки, диски, шестерни и фланцы. На универсальных моделях выполняют операции, свойственные обоим вышеперечисленным типам станков. На карусельных — обрабатывают крупногабаритные и неправильные по форме элементы. Компоновка станков бывает вертикальной или с крутым наклоном.
Шлифовальный станок с ЧПУ
С помощью таких станков различные поверхности подвергают обработке абразивными материалами. При шлифовке снимается гораздо больший объем металла или иного вещества, чем при обтачивании и фрезеровке. Только такой способ обработки позволяет выполнять хрупкие детали для электронных и точных вычислительных приборов.
Зубообрабатывающий станок с ЧПУ
На таких станках нарезают и отделывают зубья для колес различных передач. Колеса нарезаются методом следа или обкатки. Зубообрабатывающие станки для мелкосерийного производства автоматизированы в большей степени, чем модели для серийного выпуска деталей.
Многоцелевой станок с ЧПУ
Такие устройства предназначены для комплексных обработок заготовок и оснащены комбинированными системами программного обеспечения. Они одинаково успешно обработают как плоскую, так и сложную криволинейную форму, нарежут фаски и резьбу, выполнят расточку и раскрой, осуществят фрезерование. Ради облегчения предварительной настройки инструментов многоцелевые станки укомплектовывают сменными магазинами. Компоновка таких устройств может быть горизонтальной либо вертикальной.
Степень автоматизации
В управляющих системах ЧПУ-станков выделяют следующие ключевые параметры:
Та цифра, что идет в артикуле станка после буквы Ф, характеризует степень автоматизированности устройства:
Если вместо цифры стоит буква «Ц», это означает «циклический тип». Алгоритм у таких станков дешевый и простой, но этого достаточно для производства серий заготовок одинакового типа.
Преимущества систем с ЧПУ
Системы ЧПУ являются техникой полного цикла. Она исключительно надежная, обладает обширным функционалом, поддается гибкой настройке, рассчитана на длительную интенсивную эксплуатацию. Производственные затраты и процент брака минимизируются.
С помощью таких устройств удается выполнять чрезвычайно точную и сложную обработку, которая ранее была не под силу ни предыдущим поколениям станков, ни мастерам ручного труда. Производительность ЧПУ-станка в 5 раз выше, чем аналога без ЧПУ. Наладить и запустить нужную схему сможет даже оператор без профильного образования токаря или фрезеровщика.
Как новичку выбрать ЧПУ станок?
Основные виды ЧПУ станков. Какой выбрать?
Что такое ЧПУ? Какие бывают виды станков с ЧПУ и как они работают?
В этом разделе мы ответим на все эти вопросы и сравним механическую обработку при помощи ЧПУ станков с другими технологиями производства, чтобы помочь вам найти лучшее решение для себя.
Что такое ЧПУ
Это принципиально иной способ изготовления по сравнению с аддитивной 3D-печатью или технологией литья. Механизм выборки материала имеет как конструктивные ограничения, так и свои преимущества. Подробнее об этом, ниже.
Обработка на ЧПУ оборудовании – это в первую очередь цифровая технология. С её помощью, можно производить высокоточные детали с превосходными физическими свойствами непосредственно из файла CAD. Благодаря высокому уровню автоматизации, ЧПУ обработка является конкурентоспособной по цене, как для изготовления единичных деталей, так и для организации мелкосерийного производства.
Основной процесс ЧПУ обработки можно разбить на 3 этапа. Сначала инженер проектирует модель CAD детали. Затем оператор станка превращает файл CAD в G-код и настраивает станок. Наконец, система ЧПУ выполняет все операции обработки. Конечно, для этого требуется некий контроль за выполняемыми действиями машины.
Краткая история ЧПУ станков
Виды станков с ЧПУ
3-х осевые станки с ЧПУ
Фрезерные и токарные станки с ЧПУ служат примерами 3-осевых систем. Эти «базовые» станки позволяют перемещать режущий инструмент по трем линейным осям относительно заготовки (влево-вправо, назад-вверх и вверх-вниз).
Фрезерные с ЧПУ
Доступ к инструменту, при фрезеровке с ЧПУ ограничен конструкцией. Поскольку есть только три оси для работы, некоторые области заготовки могут быть недоступны. В целом – это не большая проблема, если заготовку нужно вращать только один раз. Но если требуется несколько вращений, затраты на обработку могут быстро увеличиться.
Токарные станки с ЧПУ
Заготовка удерживается на шпинделе при вращении с высокой скоростью.
Режущий инструмент или центральное сверло обрабатывает внешний или внутренний периметр детали, образуя геометрию.
Инструмент не вращается. Он движется радиально и продольно.
Токарные станки с ЧПУ широко используются, потому что с их помощью можно производить детали с гораздо большей скоростью и с меньшими затратами на единицу, чем на таких же станках без поворотного устройства. Это особенно актуально для больших объемов работы.
Основное ограничение конструкции токарных станков с ЧПУ заключается в том, что они могут изготавливать только детали с цилиндрическим профилем (например, винты или шайбы). Чтобы преодолеть это ограничение, детали часто подвергаются фрезерной обработке с ЧПУ на отдельном этапе. В качестве альтернативы, используются 5и-осевые токарно-фрезерные станции с ЧПУ. С их помощью можно добиться нужных результатов за один процесс.
5-осевая обработка с ЧПУ
Многоосевые станки с ЧПУ бывают трех вариантов: 5-осевые индексированные фрезерные станки, 5-осевые фрезерные станки с непрерывной обработкой и токарно-фрезерные с рабочим инструментом.
Эти системы, по сути, являются станками с дополнительными степенями свободы. Например, 5-осевые фрезерные станки с ЧПУ позволяют вращать станину станка или головку инструмента (возможно, сразу всё вместе), в дополнение к трем линейным осям перемещения.
Широкие возможности этих машин влекут за собой их повышенную стоимость. Они требуют как специализированной техники, так и операторов с экспертными знаниями. Для очень сложных или оптимизированных по топологии металлических деталей приоритетнее будет 3D печать.
Индексируемое 5-осевое фрезерование с ЧПУ
Индексированные 5-осевые фрезерные системы с ЧПУ также известны как 3+2 фрезерные станки. Они используют две дополнительные степени свободы, только между операциями обработки для вращения заготовки.
Основным преимуществом этих систем является то, что они устраняют необходимость ручного перемещения заготовки.Таким образом, детали с более сложной геометрией могут быть изготовлены быстрее и с большей точностью, чем на 3-осевом станке с ЧПУ. Хотя им не хватает возможностей для непрерывных операций.
Непрерывное 5-осевое фрезерование с ЧПУ
5-осевые фрезерные системы с ЧПУ, работающие непрерывно, имеют архитектуру, аналогичную индексируемым 5-осевым фрезерным станкам. Однако они позволяют перемещать все пять осей одновременно во время всех операций обработки.
Таким образом, можно изготавливать детали со сложной, органичной геометрией, которые невозможно изготовить с таким уровнем точности при помощи другой технологии. Эти передовые возможности стоят дорого, так как не дёшево само оборудование, и для работы на нём требуются высококвалифицированные кадры.
Фрезерные токарные станции с ЧПУ
В токарных станках используются преимущества, как высокой производительности токарной обработки, так и геометрической гибкости фрезерования. Они идеально подходят для изготовления деталей с «рыхлой» осевой симметрией (например, распредвалы и центробежные рабочие колеса) при гораздо более низкой стоимости, чем другие 5-осевые системы обработки.
Что такое станок с ЧПУ: устройство и принцип работы
На большинстве производственных заводов и цехов, где нужно точное и быстрое выполнение задач, используют автоматизированную технику, которая по своим характеристикам и набором функций отличается от классических установок. В статье мы поговорим о станках с ЧПУ, расскажем, что это такое и как они работают.
Числовое программное управление – о чем речь
В условиях высокой конкуренции производители обязаны поставлять на рынок высококачественные изделия большими объемами. Сделать их вручную, когда человеческий фактор влияет на скорость и производительность труда, на возможность ошибки и неровностей, а в ряде случаев не позволяет осуществить задуманное, сложно. Но с применением компьютерных технологий процесс происходит намного продуктивнее. В частности, увеличиваются показатели темпа производства, а также повышенной точности. Классическое оборудование в цехах управляется человеком. Он отвечает за направление движений основных частей машины. Но станки с ЧПУ оснащены компьютеризированной системой, которая сама регулирует все передвижения, а также позволяет производить мельчайшие корректировки. Управляющая команда дает числовые коды всем элементам. Программирование происходит на ПО, с ним работают инженеры, дизайнеры мебели, проектировщики. Один язык обеспечивает точную передачу требований. Так как задача остается в памяти, то можно в любой момент выбирать один из командных наборов, чтобы переходить с производства одной детали на другую. Дадим расшифровку термина: станки с ЧПУ – это «умное» заводское оборудование с числовым программным управлением. Они постепенно вытесняют классические агрегаты на больших производственных цехах, но из-за своей дороговизны и трудностей в обращении (необходимы знания и основы программирования, проектирования в софте типа «Автокад») они не распространены в частном использовании.
Принцип работы и краткое описание системы
Это линейная последовательность, которая состоит из следующих промежуточных действий:
В результате получается выполненная цель, над достижением которой работал искусственный разум вместе с человеком. За аппаратурой постоянно смотрит операционист, он может внести коррективы в деятельность машины, приостановить ее, увидеть и исправить неполадки, а также переоснастить ее под новые задачи. В основном программой задаются следующие параметры:
Конструкция и устройство станка ЧПУ
Классические элементы агрегата (они могут незначительно изменяться в зависимости от специфики производственного процесса):
В одной из бабок находится система с переключением скоростей, это позволит вращать заготовку с нужным ускорением. Вторая необходима только для прочной фиксации и связана с инструментарием. Принцип работы таких станков – автоматизированное управление всей этой конструкцией. Команды подаются прямо на коробку подач, откуда уже происходят механические силы, оказывающие воздействие на все остальные детали.
Характеристика
Особенность работы на таком оборудовании состоит в том, что все действия производятся с точностью и минимальным влиянием человека. Это обусловлено факторами:
Основы числового программного управления
Рассмотрим классификацию с тремя подсистемами:
Особенности станков с числовым программным управлением
Первая уникальная характеристика – это большое значение компьютерного проектирование. На этом уровне реализуется основная деятельность инженера, затем он может только проверять правильность выполнения команд и передать всю последующую работу наладчикам и операционистам. Оцифровка графической модели в язык программирования, поддерживаемый системой ЧПУ, происходит автоматически. Два основных действия специалистов – это наладка (переналадка) оснащения и присмотр за деятельностью станка.
Сферы применения
Фактически можно сделать большинство операций, которые подвластны классическим агрегатам с ручным управлением. Можно производить обработку:
Для каждого представленного типа изделий необходимо производить переоснастку. Основные отличия – то, как будет закрепляться заготовка, и то, какими резцами и инструментами будет оснащен механизм. Программа дает множество команд, в числе которых:
Так как станок с ЧПУ работает по различным материалам, то и применяют его в разных промышленных зонах – от лесопилки до ювелирного дела и машиностроения.
Преимущества
Достоинств множество, среди них:
При большом количестве заказов, потребности в постоянной многочасовой работе, а также при внедрении дизайнерских решений покупка станка с ЧПУ – экономически выгодна. Но для мелкосерийного производства часто затраты превышают прибыль.
Некоторые ограничения
Если операции происходят на старом оборудовании, то в их код не заложены многие возможности, например, движение может быть только поступательное или вращательное, но не фигурное. Это обусловлено ограниченностью координатных осей. Чем старше и бюджетнее модель, тем меньше у нее скорость обработки информации, подачи команд, а вместе с тем и полного завершения цикла. Лучше приобретать современные агрегаты, если вы не хотите скудного функционала. Также обр с ними смогут не все инженеры, а только специально обученные люди.
Общепринятые термины, используемые при описании устройств
В станкооборудовании есть слова, обозначающие узкие понятия. Разберемся с ними:
В статье мы рассказали, что такое станки с ЧПУ, как расшифровывается аббревиатура. Будьте аккуратны при работе с этой техникой. Предлагаем ознакомиться с нашим ассортиментом ленточнопильных изделий. Компания «Рокта» уже 15 лет на российском рынке. За это время мы охватили практически все города страны.
Станки с ЧПУ — виды, как выбрать, где купить, преимущества
Различные виды станков с числовым программным управлением или, сокращенно, ЧПУ давно перестали быть чем-то из ряда вон выходящим и широко применяются на самых разных промышленных предприятиях. Особенность станков с программным управлением — выполнение операций по обработке материалов по заданной программе практически без участия и контроля со стороны человека.
Сегодня станки с ЧПУ – это ключевой фактор автоматизации производственных процессов, позволяющей добиться одновременного решения нескольких принципиально важных задач.
В их числе: повышение качества выпускаемых деталей, сокращение трудозатрат при увеличении показателей рентабельности промышленного производства.
Купить станки с ЧПУ вы можете в Компании LASERCUT – Лидера в поставках ЧПУ оборудования в страны России и СНГ. Опытные менеджеры, прошедшие аттестацию в сервисной компании настолько компетентны в выборе станков, что могут сами запустить любой станок в эксплуатацию и выполнить ремонт основных узлов агрегата.
Главным условием для получения перечисленных преимуществ становится грамотный выбор подходящей модели приобретение качественного станка с ЧПУ от серьезного производителя. В качестве примера последнего можно привести компанию Wattsan, которая входит в число бесспорных лидеров мирового рынка профессионального лазерного и фрезерного оборудования.
Принцип работы
Современный станок с ЧПУ представляет собой сложное с конструктивной и инженерной точки зрения оборудование.
Это аппаратно-программная система, которая предназначена для обработки исходного материала/заготовки в сложную по конфигурации деталь. Последняя используется для дальнейшей сборки более крупной машины или механизма.
Говоря простым языком, под числовым программным управлением понимается контроль производственного процесса компьютером. Он управляется как перемещением и режимом работы обрабатывающего инструмента станка в виде шпинделя, суппорта и поворотного стола, так и расположением заготовки.
Программное обеспечение оборудования делятся на две части.
Посредством CAD-программирования формируется 3D-модель конечного продукта, который требуется получить на выходе. CAM-программа представляет собой описание последовательного превращения исходной заготовки в готовую деталь.
Главными достоинствами качественного станка с ЧПУ выступают: точность воспроизведения запроектированной модели и высокая скорость обработки.
Благодаря этому достигается как резкое увеличение производительности оборудования, так и повышение качества выпускаемой продукции.
В качестве бонуса внедрение станков с числовым программным управлением позволяет свести к минимуму или полностью ликвидировать влияние на производство человеческого фактора, что достигается полной автоматизацией технологического процесса.
Сфера применения
«Семейство» станков с числовым программным управлением весьма многочисленно. В него входят самые разнообразные модели обрабатывающего оборудования, включая фрезеры, токарные станки, лазерные резаки, плазмотроны, граверы, водорезы и большое количество других станков.
Благодаря настолько серьезному разнообразию, станки с ЧПУ широко применяются практически во всех отраслях промышленности. Но наибольшее распространение они получили в следующих областях хозяйственной деятельности:
Приведенный перечень не является исчерпывающим. Он постоянно пополняется за счет новых отраслей и видов деятельности, что выступает следствием внушительного списка достоинств практического применения станков с ЧПУ.
Преимущества использования оборудования с ЧПУ
Все более частое применение станков с числовым программным управлением объясняется предельно просто. При грамотном использовании этого вида обрабатывающего оборудования удается добиться большого количества очевидных достоинств.
Главными из них выступают такие:
Настолько впечатляющий перечень достоинств наглядно объясняется причины популярности станков с ЧПУ. Несмотря на достаточно высокую стоимость приобретения подобного оборудования, а также серьезные расходы на его наладку и обслуживание, вложенные затраты быстро окупаются.
Это тем более справедливо, если речь идет о крупном производстве, где использование станков с числовым программным обеспечением становится особенно выгодным.
Виды станков с ЧПУ
Для классификации станков с числовым программным управлением используется несколько признаков.
К ним относятся:
Но наиболее часто для деления на виды станков с ЧПУ используется такой простой и очевидный признак, как способ обработки.
В соответствии с этим параметром различают фрезерное, токарное, лазерное и плазменное оборудование. В отдельную категорию выделены станки для домашнего использования.
Каждая из перечисленных категорий заслуживает отдельного рассмотрения.
Фрезерные станки с ЧПУ
Название наглядно демонстрирует назначение оборудования, которое используется для фрезерования деталей, имеющих как простую плоскую форму, так и сложную пространственную конфигурацию. В качестве дополнительных опций выполняется раскрой листовых материалов, обработка исходной заготовки под разными углами, выбирание пазов.
Нередко фрезерный станок с ЧПУ комплектуется устройством АСИ, под которыми понимается инструментальный магазин или револьверная шпиндельная головка, существенно расширяющие возможности оборудования.
Wattsan A1 1313
По конструктивным особенностям различают два типа рассматриваемых станков – вертикально-фрезерный и горизонтально-фрезерный.
В первом случае обрабатывающий инструмент (шпиндель) располагается перпендикулярно столу, что позволяет производить обработку одной стороны заготовки.
Во втором шпиндель монтируется параллельно рабочей поверхности стола, что дает возможность многосторонней обработки заготовки без необходимости ее повторного закрепления.
Отличительными особенностями современных фрезерных станков с ЧПУ выступают:
Примером качественного фрезерного станка с ЧПУ можно назвать две модели подобного оборудования от Wattsan: M4S 1325 и M9 1325. Они сочетают разумный уровень стоимости с отменными технико-эксплуатационными характеристиками.
Не стоит забывать о таком важном преимуществе продукции этого производителя, как длительный срок службы.
Не стоит забывать о таком важном преимуществе продукции этого производителя, как длительный срок службы.
Токарные
Токарный станок с ЧПУ предназначен для обработки заготовки специальным резцом, который закрепляется в держателе. Современное оборудование комплектуется кассетным резцедержателем, вместимость которого позволяет использовать до 12 различных рабочих инструментов.
Ее отличительной особенностью выступает превышение скорости вспомогательного хода над аналогичным показателем рабочего.
По виду производимых работ различают несколько разновидностей токарных станков с числовым программным управлением, включая:
В числе характерных особенностей токарных станков с ЧПУ необходимо выделить следующие:
Многоцелевые обрабатывающие центры
Многоцелевые станки с ЧПУ представляют собой комплексную систему, позволяющую совмещать функции токарного и фрезерного оборудования. Использование комбинированного программного обеспечения в сочетании с универсальным сверлильно-расточным рабочим инструментом позволяет производить обширный перечень операций без перебазировки заготовки.
Среди конструктивных и функциональных особенностей многоцелевых обрабатывающих центров особое значение имеют такие:
Различают два типа многоцелевых обрабатывающих центров – горизонтальный и вертикальный. Первый предназначен для обработки крупногабаритных деталей с одной из сторон. Второй предоставляет возможность одновременно обрабатывать деталь с двух-пяти сторон.
Лазерные станки с ЧПУ
Лазерные станки с ЧПУ бывают в основном двух видов: с CO2 излучателем и с оптоволоконным твердотельным иттербиевым излучателем. СО2 станки применяются для резки и гравировки НЕ металлов, в основном это фанера.
Отличительной особенностью CO2 станков Wattsan является их рамная конструкция корпуса станка.
Благодаря ей и другим усиленным элементам станка лазерное co2 оборудование компании WATTSAN может работать 24\7 без перерывов долгие годы.
Станки с иттербиевым излучателем могут резать и гравировать такие металлы как медь, латунь, нержавеющей или оцинкованной стали, черного металла, а также различных сплавов.
Примером подобного оборудования высокого уровня резки металлов выступает металлорезчик Wattsan 1530. Он обладает несколькими преимуществами, характерными для всех станков с ЧПУ, относящихся к данной категории:
Благодаря такому длинному списку достоинств, обеспечивает крайне обширная сфера практического применения лазерных станков с ЧПУ по металлу. Она включает производство следующей продукции:
Важным дополнительным плюсом лазерных станков с ЧПУ выступает разнообразие подобного оборудования. Например, только в линейке продукции Wattsan представлено более нескольких десятков моделей, заметно различающихся по техническим и эксплуатационным характеристикам.
Плазменные станки с ЧПУ
Главным отличием плазменных станков с ЧПУ от лазерных является технология обработки металлов или других материалов.
В первом случае плавление поверхности заготовки происходит за счет дуги и при непосредственном воздействии воздуха, а во втором – при помощи лазерного луча, сфокусированного в определенной точке.
Благодаря этому, плазменные станки с числовым программным обеспечением получают как несколько очевидных преимуществ, так и ряд определенных недостатков. Основными плюсами их практического применения выступают:
В числе наиболее значимых недостатков рассматриваемого оборудования нужно отметить следующие:
Сочетание приведенных выше достоинств и недостатков становится наглядным объяснением того, почему плазменные станки с ЧПУ используются заметно реже, чем аналогичное оборудование с лазерной технологией обработки.
При этом стоит отметить, что для некоторых видов деятельности, например, сверлении заготовок большой толщины, именно плазморезы становятся лучшим и самым оптимальным решением.
Домашние станки с ЧПУ
Главной особенностью так называемых домашних станков с ЧПУ выступает отсутствие требований к высокой производительности и мощности оборудования. При этом особой популярностью пользуются универсальные модели, позволяющие выполнять самые разные операции по обработке различных материалов. Прежде всего, речь идет о деревянных заготовках.
Wattsan MICRO 0203
В сегодняшних условиях многие производители стремятся расширить рынки сбыта, в том числе за счет относительного нового сегмента – домашних станков с ЧПУ. Wattsan не является исключением из этого правила, выпуская сразу несколько моделей подобного оборудования.
Главное, что их отличает от продукции других брендов, — это сочетание надежности, компактных размеров, экономичности и разумного уровня цен, что особенно важно для частных клиентов.
На российском рынке представлено немало самых разнообразных станков с ЧПУ от большого количества предприятий-производителей – как отечественных, так и зарубежных. Самый простой способ сделать правильный выбор подходящей модели оборудования — это обращение к профессионалам. Получить грамотную консультацию и купить станок с ЧПУ можно в компании LASERCUT — лидера в области станков с ЧПУ с 100% гарантией доставки по всей России и странам СНГ.
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!