Как работает станок с чпу: Устройство и принцип работы станков с ЧПУ, основы

Содержание

Устройство и принцип работы станков с ЧПУ, основы

Увеличение объемов производства требует автоматизации процессов, ведь с помощью этого экономится немало времени и ресурсов. Сегодня подробно разберем устройство и принцип работы станков с ЧПУ — одной из главных составляющих автоматизированного производства. О станках с ЧПУ и их работе читайте в этой статье.

 

 

Источник: mehanoobrabotka-zakazat.ru 

 

Что такое станок с ЧПУ 

Источник: traupmann-cnc.at

Станки с ЧПУ — это станки с компьютерным управлением. До ЧПУ станки управлялись вручную механиками. С помощью ЧПУ компьютер управляет сервоприводами, которые приводят машину в действие.Таким образом, постоянного человеческого внимания не требуется, хотя для запуска станков все же необходимы операторы. 

Источник: youtube.com

ЧПУ — это аббревиатура для термина “числовое программное управление”. В основе этого понятия — управление станком с помощью компьютера. Такие устройства являются своего рода роботами. 

Источник: 3erp.com

ЧПУ обработка — это производственный процесс, в котором изготовление деталей происходит под управлением компьютерных программ. Ранее станки работали на основе гидравлической системы, которая обеспечивала производство одинаковых деталей по шаблону. Сейчас же программы могут контролировать все, от движений обрабатывающего центра до скорости шпинделя, включения/выключения охладителя и прочих функций. Применение в станках ЧПУ значительно облегчает задачу массового производства деталей. 

Существуют различные виды устройств с ЧПУ, включая 3D-принтеры, фрезерные и лазерные станки, машины для водоструйной и электроэрозионной обработки, электронные разрядные станки, маршрутизаторы с ЧПУ и т. д. Далее мы детально разберем, как работают станки с ЧПУ. 

Источник: cnctrianglestudio.com

Программисты ЧПУ пишут программы обработки деталей, используя специальный язык программирования G-Code. Программа обработки детали создается либо посредством написания кода с нуля, либо с помощью специального ПО — CAM, которое преобразовывает чертеж детали, созданный в программах CAD, в G-код. 

Источник: roboticsandautomationnews.com

В течение длительного времени станки с ЧПУ использовались только в промышленности, из-за их высокой стоимости. Сегодня же на рынке представлено множество станков в доступном ценовом диапазоне, что позволяет как профессионалам, так и любителям обзавестись станком с ЧПУ для личных целей. 

  

Основные составляющие станка ЧПУ 

Источник: top3dshop.ru

Устройства ввода данных: используются для ввода программы обработки детали на станке. Существует три самых часто используемых вида устройств ввода: считыватель перфоленты, считыватель магнитных лент и компьютер, работающих через порт RS-232-C. 

Источник: youtube.com

Блок управления станком (БУС) — это сердце станка с ЧПУ. Он выполняет все управление станка. Среди функций БУСа следующие:

  • Чтение кодовых инструкций, вводимых в БУС;
  • Расшифровка кодовых инструкций;
  • Интерполяция (линейная, круговая и спиральная) для генерации команд движения оси;
  • Передача команд движения оси в схемы усилителя, для управления механизмами оси;
  • Получение сигналов обратной связи о положении и скорости каждой оси привода;
  • Вспомогательные функции управления, такие как включение / выключение охладителя или шпинделя и смена инструмента.

Источник: haascnc.com

Исполнительный механизм: станок с ЧПУ зачастую имеет подвижный стол и шпиндель, для контроля положения и скорости. Стол станка управляется в направлении осей X и Y, а шпиндель — в направлении оси Z.

Источник: ittechreviewer.com

Система привода: состоит из схем усилителя, приводных двигателей и ШВП (шарико-винтового подшипника). Блок управления станком подает сигналы схемам усилителя о положении и скорости движения каждой оси. Затем сигналы управления усиливаются, чтобы привести в действие двигатели привода, которые вращают ШВП, чтобы настроить нужное расположение рабочего стола.

Источник: banggood.com

Система обратной связи: состоит из преобразователей, или датчиков. Ее также называют измерительной системой. Датчики непрерывно контролируют положение и скорость режущего инструмента. БУС принимает сигналы от этих преобразователей и использует разницу между исходными сигналами и сигналами обратной связи для генерации новых сигналов, с целью коррекции положения и скорости.

Пульт управления: на дисплее отображаются программы, команды и другие необходимые данные станка с ЧПУ. Может быть перемещен в удобное для оператора положение.

Источник: rilesa.com

На фото ниже — структурная схема станка:

  

Как работает ЧПУ станок

Источник: 3dspectratech.com

  • Сначала программа обработки детали вводится в блок управления станка;
  • В БУС происходит весь процесс обработки данных, он подготавливает все команды движения и отправляет их в систему привода;
  • Привод контролирует движение и скорость блоков станка;
  • Система обратной связи фиксирует данные о положении и скорости движения осей и отправляет сигнал в БУС;
  • В блоке управления сигналы обратной связи сравниваются с исходными, если есть ошибки — он исправляет их и отправляет в исполнительный механизм новые сигналы для корректировки процесса;
  • Пульт управления с дисплеем используется для просмотра оператором команд, программ и других важных данных. 

Основы работы на станках с ЧПУ 

Источник: pinterest.com/

Процесс создания детали достаточно прост и состоит из следующих этапов:

Дизайн детали 

С помощью программного обеспечения CAD создается 2D или 3D модель детали, которую вы хотите сделать. CAD — система автоматизированного проектирования, в которой можно указывать точные размеры детали.

Источник: archive.vectric.com

Программирование для ЧПУ

С помощью программного обеспечения CAM модель детали преобразовывается в g-код. 

Настройка станка

Этот этап предусматривает несколько шагов:

  1. Предстартовый. Перед запуском станка убедитесь, что масло и охлаждающая жидкость заполнены по максимуму. Обратитесь к инструкции, если вы не знаете, как это сделать. 
  2. Убедитесь, что в рабочей зоне нет посторонних предметов. 
  3. Если станку требуется подача воздуха, убедитесь, что компрессор включен и давление соответствует требованиям, указанным в инструкции.
  4. Пуск / Домой. Подключите станок к питанию и запустите. Главный выключатель обычно расположен в задней части устройства, кнопка питания — в левом верхнем углу на панели управления.
  5. Загрузите все инструменты в карусель в том порядке, который указан в списке программы ЧПУ. Для станков с одним инструментом — установите в шпиндель фрезу.
  6. Установите деталь в тиски или закрепите на столе, зафиксируйте.
  7. Установите показатель коррекции на длину инструмента. Переместите инструменты к верхней части детали в порядке, указанном в программе ЧПУ, и затем установите показатели коррекции.
  8. Установите коррекцию осей X и Y. После того, как тиски или другие детали будут правильно установлены, настройте коррекцию на установку заготовки (нулевой позиции), чтобы найти начальную точку X и Y детали.
  9. Загрузите программу ЧПУ в систему управления станком с помощью USB-накопителя.

Источник: planet-cnc.com

Изготовление детали

После того, как станок настроен, можно начинать процесс производства. Здесь также предусмотрены несколько шагов:

  1. Пробный прогон. Запустите программу в воздухе, на высоте около 5 см от детали.
  2. Запустите программу. Обратите внимание, чтобы не было сообщений об ошибках.
  3. Отрегулируйте смещения как требуется. Проверьте характеристики детали и при необходимости отрегулируйте регистры коррекции длины инструмента, чтобы убедиться, что деталь соответствует заданным параметрам.
  4. Завершение работы. По окончании работы снимите деталь с тисков и инструменты со шпинделя, очистите рабочую зону и выключите станок. ​

  

Рекомендуемое оборудование

Источник: top3dshop.ru
На фото: Лазерный станок LF3015GR (лазер RAYCUS)

Мы разобрались с тем, как работает ЧПУ станок , но важно иметь в виду, что для разных целей используются

Что это такое станок ЧПУ: как расшифровывается

25.03.2020

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

Выбирая оборудование для проведения фрезерных, токарных и других подобных работ, каждое предприятие стремится найти максимально надежную, производительную, удобную модель. Стремясь облегчить эти поиски, подробно рассмотрим, что такое ЧПУ-станок: как он устроен, по каким принципам программируется и функционирует, каких видов может быть и так далее. Максимум информации – чтобы вам было проще определиться и решить, вкладываться в такую технику или нет.

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

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

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


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

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

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

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

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


Технологические группы

По характеру выполняемых операций (основных) могут быть:

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

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


Степень автоматизации

Все модели также подразделяют по следующим параметрам управляющей системы:

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

В артикуле степень автоматизированности указана в конце – как Ф с номером (или буквой). Разберемся, что означает ЧПУ-станок со следующей маркировкой после Ф:

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

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

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

4 – с многооперационным оперированием, сочетающим вышеперечисленные возможности;

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

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

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

В артикуле эти литеры стоят перед ФN.

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

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

Любая модель рассматриваемого оборудования состоит из следующих функциональных узлов:

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

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

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

Вот как настроить ЧПУ-станок в последнем случае:

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

Понятно, что создавать такое ПО сможет непростой токарь.

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

По расположению шпинделя выделяют:

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

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

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

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

Конструктивные особенности

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

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

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

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


Классификация по характеру выполняемых задач

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

Конструктивные характеристики

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


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

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

Конструктивные особенности

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

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


По вариантам компоновки могут быть:

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

Такое оборудование востребовано в следующих случаях:

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

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

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

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

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

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

Первый должен:

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

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

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

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

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

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


Принцип работы станка с ЧПУ: конструкция, характеристика, ПУ

Станок с ЧПУ – оборудование станочного типа с числовым программным управлением, предназначенное для высокоточной обработки деталей. Существует множество моделей аппаратов данного типа, но принцип работы станков с ЧПУ и практически идентичны. Устройства могут работать в автоматическом или полуавтоматическом режиме под контролем оператора агрегата.

Конструкция

Чтобы понять, как работать на станке с ЧПУ, необходимо предварительно разобраться в его конструкции. Отдельные модели фрезерных и токарных станков имеют незначительные отличия, но базовые элементы идентичны.

Стандартная конструкция агрегата включает наличие:

  • станины;
  • коробки подач;
  • передней шпиндельной бабки;
  • задней бабки;
  • стержневого механизма;
  • суппорта.

внешний вид станка с чпу

Станина представляет собой основу оборудования – к ней крепятся другие комплектующие. Коробка подач отвечает за передачу движений, которые осуществляет шпиндель. Передаваемые движения принимаются суппортом. Передняя шпиндельная бабка состоит из:

  • коробки скоростей;
  • шпинделя;
  • крепежных элементов для фиксации и вращения заготовки.

Задняя бабка предназначена для закрепления заготовки с противоположной стороны, когда выполняется обработка на станках с ЧПУ центральной части. В качестве стержневого механизма могут выступать различные инструменты, такие как развертка или сверло. Именно этот элемент отвечает за центральную обработку заготовки. Он неразрывно связан с задней бабкой. От суппорта зависит надежность фиксации режущего инструмента и траектории его движения.

Работая с современным оборудованием, следует знать и дополнительных комплектующих. Конструкция станков может быть дополнительно оснащена:

  • вакуумным столом;
  • улавливателем стружки;
  • системой охлаждения фрезы.

Также для удаленного контроля агрегатом иногда могут использовать переносной пульт. По этому принципу работают в основном в узкоспециализированном производстве.

токарный станок с чпу

Характеристика

Перед тем, как научиться работать на станке, нужно разобраться в его характеристиках. Отличительной чертой станков, имеющих числовое программное управление, является высокая скорость и точность обработки. В отличие от более старого оборудования подобного типа четырехкоординатные фрезерные станки с системой числового программного управления имеют более высокий показатель надежности и удобства в использовании.

Еще одним фактором, отличающим токарный станок по дереву с числовым программным управлением от его аналогов, заключается в повышенном показателе жесткости. Эта особенность обусловлена:

  • короткими кинематическими цепями;
  • сниженными потерями на трении;
  • минимальными зазорами между элементами конструкции;
  • низким количеством механических передач;
  • повышенным быстродействием.

Подвижные элементы устойчивы к износу, а теплопотери и механическое трение сведены к минимуму. Для конструкции характерно чередование в соединении между твердыми материалами и мягкими. Так, например, стальные детали могут соединяться с пластиковыми. Работа выполняется благодаря роликам, имеющим преднатяг. Вероятность получения повреждений такими элементами крайне мала.

Принцип работы станка с системой ЧПУ также зависит от отличий приборов. По характеристикам токарные станки отличаются:

  • диаметром обрабатываемой заготовки;
  • габаритам детали, которую возможно зафиксировать;
  • максимальным расстоянием между центрами станочного прибора.

Обработка токарным станком на высоких скоростях и быстрое нагревание не оказывают влияния на показатель трения.

фрезерный станок с ЧПУ FNE 50 N

Особенности работы

Принцип работы фрезерного станка основывается на взаимодействии всех комплектующих. Знание связи между рабочими элементами помогает разобраться, как работать на фрезерном станке.

Задняя бабка имеет специальное место, в которое устанавливается рабочий механизм. Затем при помощи направляющих она размещается рядом с заготовкой на расстоянии, необходимом для ее фрезерования. Между задней и передней бабкой находится суппорт. После включения фрезерного станка с ЧПУ с его помощью будут выполняться продольные движения по заготовке.

Фреза выбирается в зависимости от того, из какого материала состоит обрабатываемая деталь, и какой результат нужно получить. Например, дерево обычно не требует применения жестких фрез.

Некоторые резцовые головки способны разместить четыре резца. Четырехкоординатный станок используется повышения качества и скорости обработки. Фрезерный станок с ЧПУ работает от электродвигателя, конструкция которого включает плотные приводной ремень. Он обеспечивает крепление ступенчатого шкива с мотором.

Чтобы фрезерование на ЧПУ станке выполнялась на высоком уровне, необходимо периодически проверять, насколько хорошо натянут ремень.

Работа оператора

Станки работают под контролем оператора. Он отвечает за:

  • смену и закрепление заготовок;
  • установку фрезы нужного типа;
  • запуск управляющей программы;
  • включение станка;
  • контроль за работой оборудования.

работа оператора за станком с чпу

Оператор долго учится прежде, чем приступить к выполнению своих обязанностей. Первый запуск выполняется в тестовом режиме, поскольку вероятность допустить ошибку имеется даже тогда, когда специалист научил оператора правильно. Учащемуся предоставляются точные знания, но даже на самом современном устройстве имеется погрешность. На основе тестового запуска определяется, необходимо ли вносить коррективы в работу четырехосного прибора.

Также проверяется, подходит ли фреза для дерева или другого материала, из которого изготовлена деталь, и соответствуют ли габариты детали допустимым значением станка. На этом принципе основывается процесс работы практически всех моделей четырехкоординатных станков.

Некоторые считают: «Если я пользуюсь станком, больше ничего знать не нужно». Но к работе рекомендуется приступать, научившись создавать управляющие программы.

Программирование

ЧПУ станок запускается автоматическом или полуавтоматическом режиме только при наличии числовых управляющих программ (УП). Она включает все действия и принципы, по которым будет работать четырехосной станочный прибор. При создании управляющей программы задаются:

  • количество переходов и проходов;
  • параметры обрабатываемой заготовки;
  • основные характеристики рабочего инструмента.

программа для чпу станка в T-Flex Cad

УП создается на компьютере при помощи специальных приложений для работы со станками. Учимся работать на программах:

  • AutoCAD;
  • T-FlexCAD;
  • SolidWorks.

На перечисленном программном обеспечении создаются трехмерные примеры, на основе которых изготовляются реальные детали. После этого указывается, какими работами будет реализовываться поставленная задача. Если Вы научитесь создавать управляющие программы, со станочным оборудованием будет работать легче.

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.

Источник: Spectron Manufacturing

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.

 

Источник: CAD-CAM Software

 

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

Фото: Компонеты ЧПУ, all3dp.com

 

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

  • Программа обработки деталей. Программа обработки деталей представляет собой серию закодированных инструкций, необходимых для изготовления объекта. Программа управляет движением станка и включением/выключением вспомогательных функций, таких как вращение валика и подача охлаждающей жидкости. Закодированные инструкции состоят из букв, цифр и символов.
  • Устройство для ввода данных. Устройство для ввода данных является средством ввода программы обработки детали в систему управления ЧПУ. Три наиболее часто используемых устройства ввода данных — это устройство ввода с перфоленты, устройство для считывания с магнитной ленты и компьютер при помощи стандартного интерфейса последовательной передачи данных (порт RS-232-C).
  • Устройство управления станком. Блок управления станком (MCU) является сердцем системы ЧПУ. Он используется для выполнения следующих функций:
    • Чтение закодированных инструкций.
    • Расшифровка закодированных инструкций.
    • Реализация интерполяций (линейных, круговых и спиральных) для генерации команд перемещения по осям.
    • Передача команд движения оси в схемы усилителя для управления механизмами оси.
    • Получение сигналов обратной связи положения и скорости для каждого привода оси .
    • Реализация вспомогательных функций управления, таких как включение / выключение подачи охлаждающей жидкости, смена инструмента и т. д.
  • Механизм привода. Механизм привода состоит из схем усилителя, приводных двигателей и шарико-винтовых передач. Основной блок управления подает управляющие сигналы (положение и скорость) каждой оси в цепи усилителя. Сигналы управления усиливаются для приведения в действие приводных двигателей, которые, в свою очередь, вращают шарико-винтовые передачи для правильного расположения стола станка.
  • Машина-орудие. Числовое программное управление регулирует различные типы станков. Станок как правило имеет подвижный стол или рабочую голову с инструментом, положение которых друг относительно друга управляется по осям X и Y в плоскости и по оси Z по вертикали.
  • Система обратной связи. Система обратной связи также называется измерительной системой. Она использует датчики положения и скорости для постоянного мониторинга положения, в котором находится режущий инструмент в конкретный момент обработки. Главный блок управления использует разницу между исходными сигналами и сигналами обратной связи для генерации управляющих сигналов, чтобы исправить ошибки положения и скорости.

Источник: Mechanical Engineering

  

Основные типы станков с ЧПУ

Станки с ЧПУ обычно подразделяются по способам обработки материала.

  • Сверлильные устройства: работают путем вращения и перемещения сверла вокруг и в контакте с блоком исходного материала.
  • Токарные станки: в противоположность сверлильным устройствам, токарные станки вращают блок сырьевого материала против головки бура.
  • Фрезерные станки: предусматривают использование вращающихся режущих инструментов для удаления материала из заготовки.
  • Электрическая и химическая обработка. Существует ряд новых технологий, в которых используются специальные методы резки материала. Примерами являются электронно-лучевая обработка, электрохимическая обработка, электроэрозионная обработка (EDM), фотохимическая обработка и ультразвуковая обработка.
  • Другие режущие инструменты. Существует ряд других новых технологий, в которых для обработки заготовки используются различные материалы. Примеры включают станки для лазерной резки, машины для кислородной резки, станки для плазменной резки и машины водоструйной резки.

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.

 

Источник: SD3D

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 Ч

основные узлы токарного, из чего состоит, состав строения конструкции и принцип работы

Главные требования, которые предъявляются к современному металлорежущему оборудованию, — скорость запуска в производство, точность изготовления и быстрое переключение на выпуск других видов изделий. Этими качествами обладает токарный станок с ЧПУ.

Области использования станков с ЧПУ

фото станка

Современные станки с ЧПУ — отдельный вид промышленного оборудования. Области их использования в производстве постоянно расширяются. Так, станки используют:

  • в металлообрабатывающей промышленности для фрезерной обработки и фрезеровки деталей;
  • в области электроники для производства корпусов и лицевых панелей приборов;
  • в модельном производстве для изготовления литьевых моделей и прототипов изделий;
  • в мебельном производстве при изготовлении простых и сложных фасадов;
  • в области рекламы для раскройки листовых пластиков, композитов и других материалов.

Устройство станков с ЧПУ: основные узлы и механизмы

фото узлов станка

пульт управления

Станки с ЧПУ включают в себя узлы, в задачу которых входит выполнение возложенных на них определенных функций.

Среди главных узлов металлообрабатывающего оборудования с ЧПУ выделяют:

  • Основание. Представляет собой прямоугольник, который вместе со станиной обеспечивает устойчивость изделия.
  • Станина. Главная деталь устройства. Она соединяет между собой все узлы и механизмы.
  • Бабка шпиндельная. В ней расположен шпиндельный подшипниковый узел, закрепляющий и вращающий поставленную заготовку.
  • Головка автомат. С ее помощью можно установить режущие элементы в рабочее положение.
  • Приводы подач. Превращают движения ротора в линейное положение узлов при помощи шарико-винтовых пар.
  • Датчик нарезания металла. Он устанавливается на шпиндельной бабке.
  • Система управления. В станок встроено несколько панелей для контроля работы и контроля процесса производства деталей.

 Справка.  Если знать всю конструкцию устройства с ЧПУ и его узлов, то можно быстро включиться в работу, а в случае чего устранить неполадки или объяснить мастеру проблему.

Узлы токарного станка с ЧПУ

токарный станок

Устройства с ЧПУ бывают:

  • токарными;
  • фрезерными;
  • шлифовальными;
  • электроэрозионными;
  • многоцелевыми.

Устройства для первых трех видов работ — усовершенствованные модели. Первые обрабатывают изделия в телах вращений, вторые сверлят канавки и сквозные отверстия в изделиях, третьи обрабатывают поверхность изделий, делая их гладкими.

 Справка.  ЧПУ делает работу станков быстрой и точной. Оно позволяет быстро обработать сложные детали, почти не оставляя возможностей для брака.

Многоцелевое оборудование совмещает в себе шлифовальные, токарные и фрезерные составляющие. Станки способны осуществить все виды резания и обтачивания изделий.

Электроэрозионные устройства отличаются сложной конструкцией. На них осуществляется обработка изделий при помощи электроэрозии благодаря перемещению электрода в жидкой среде. Оборудование применяется в том случае, если невозможно достичь желаемого эффекта с помощью токарной или фрезерной обработки.

Как работает станок с ЧПУ: алгоритм и описание

Управление устройством с ЧПУ осуществляется оператором, который на панели управления задает алгоритм работы, который в свою очередь реализует заданные действия для обработки изделий.

За счет программного управления происходит полная автоматизация процесса производства. Достаточно задать необходимую программу обработки, поставить заготовку и включить программу, чтобы в результате получить партию одинаковых по размеру и качеству изделий. Контроллеры программы могут решать поставленные логические задачи и осуществлять вычисления на встроенном экране или с помощью визуального сигнала.

Чтобы предотвратить повреждения главных узлов станков, в них предусмотрена система защиты, оповещающая о неполадках и не допускающая запуска неверных режимов обработки деталей.

 Справка.  Оборудование с ЧПУ способно разрезать металл, толщина которого не превышает двух сантиметров.

Работа таких станков основана на действии электрической дуги, формирующейся между соплом устройства и электродом. Постоянная дуга образуется при помощи быстрой подачи раскаленного металла, который расплавляет металл по определенной траектории. Максимальная температура плавления равна +30 000 градусов.

Для формирования плазмы применяются активные газы. При этом для обработки материалов используют кислород, а цветные металлы нарезают азотом, аргоном или водородом. Кислород, используемый для разрезания стали и мягких металлов, минимизирует расход материала и в итоге получается ровная кромка.

Принцип работы наладчика и оператора

Чтобы станок с ЧПУ работал правильно, его обслуживают опытные специалисты. Работу станка контролируют наладчик и оператор.

Наладчик:

  • подбирает режущий инструмент и проверяет его целостность;
  • подбирает заданные параметры;
  • устанавливает режущий инструмент и проверяет прочность его закрепления;
  • устанавливает переключатель в режим «От станка»;
  • проверяет работу оборудования на холостом ходу;
  • проверяет грамотность заданной программы для пульта и станка с ЧПУ;
  • крепит заготовки в патрон и устанавливает переключатель в режим «По программе»;
  • обрабатывает заготовки;
  • замеряет готовые изделия и вносит поправки;
  • обрабатывает изделия в режиме «По программе» еще один раз;
  • замеряет;
  • переводит переключатель в режим «Автомат».

По завершении процесса наладки к работе приступает оператор, который осуществляет следующее:

  • меняет масло;
  • очищает рабочую зону;
  • смазывает патроны;
  • проверяет станок на гидравлику и пневматику;
  • проверяет заданные параметры.

Оборудование ЧПУ изменило внешний вид производственного цеха. Оно управляет разными видами станков, которые ускоряют работу человека. Почти каждая организация, занимающаяся механической обработкой деталей, обладает компьютеризированной системой, но ЧПУ полностью не способно заменить шлифовку и литье — эти способы дополняют друг друга, что дает производствам новые возможности для повышения качества изделий.

  • 06 сентября 2020
  • 103

Инструкция для начинающих операторов станков ЧПУ

Это и называется параметрическое моделирование.

Для знакомства с такими программами перейдите по ссылкам: Inventor SolidWorks OnShape Компас 3D Creo

 

Рокомендуеемые программы  (CAD системы): при выборе программы стоит думать не тоько о простоте но и перспективности и функцианальности. Проектировщикам без опыта  Я советуею рисовать 3D модели в веб приложении Tinkercad. Tinkercad работает в браузерах, которые поддерживают 3D функционал: Chrome, Firefox, Yandex.

Этап II — объяснить станку как обрабатывать заготовку для получения детали

После получения модели, вам необходимо объяснить станку как (с какой скоростью, каким инструментом а главное, по какой траектории) обрабатывать заготовку для получения запланированной детали. Все это называется технологический процесс. Для написания техпроцесса используются CAM системы ли как ее называют — программа для ЧПУ .

   Для написания техпроцесса Я рекомендую Вам использовать программу SprutCAM. Это полнофункциональная профессиональная CAM система от отечественного разработчика, незаменима при программирование станков с чпу для начинающих

Для небольших производств имеется специальное доступное предложение — SprutCAM Practik. Это программы для ЧПУ станков на русском  под управлением Mach4, NCStudio, LinuxCNC и аналогов. Установщик SprutCAM Practik можно скачать бесплатно.


  Задача — объяснить станку как обработать деталь

  Решение — написать техпроцес в CAM системе


 

В CAM  системе определяется траектория движения инструмента, далее эта информация переводится в специализированный язык G кодов (на рисунке), которые понимает сам станок с ЧПУ.  Для вывода траектории из CAM системы в G-код используют постпроцессор. Постпроцессор выводит команды в G кодах понятные именно вашему станку с чпу. В следующих материалах мы разберем данную тему очень подробно на видео.

К слову, в SprutCAM постпроцессоры под большенсвто станков уже написанны и идут в комплекте с программой SprutCAM, что серъезно облегчает работу по написанию процесса, особенно для новичков (например программа для управления чпу станком mach4)

 

 

Этап III — запуск обрабортки на станке

Промышленные станки поставляются в комплекте со специальным компьютером. На него устанавливают программу управления электромоторами станка и выполнения перемещений на основе G-кода из CAM-системы.


  Задача — получитьт деталь на станке

  Решение — запустить программу обработки на станке


Бюджетные станки подключают к персональному компьютеру. На компьютер устанавливается простая программа для ЧПУ станка — Mach4, LinuxCNC или другие программы. Однозначно лучшая программа для чпу станка та которая стояла на нем!

Для получения программы для ЧПУ станков перейдите по ссылкам: Mach4 LinuxCNC

 

 

 

 

Подведем итог

Небольшая шпаргалка в виде таблицы.

I Программа для написания чертежей

CAD

II Программа для написания техпроцессов

CAM

III Программа для станков

ЧПУ

Tinkercad

SprutCAM

SprutCAM Practik

Mach4

LinuxCNC

Дальше мы будет погружаться в более сложные и специфические темы. А пока можете установить предложенные выше программы и немного освойтесь. 

В следующей статье начнем вникать в режущий инструмент и материалы.

Если вы уже готовы начать изготовление деталей на своем станке, установите триальную версию SprutCAM Practik и проведите первые эксперименты.

Попробуйте сами бесплатно!

 

Андрей Харациди

Специалист службы технической поддержки

СПРУТ-Технология.

 

 

 

 

 

Конструктивные особенности токарных и фрезерных станков с ЧПУ

В этой статье мы рассказываем о конструктивных особенностях фрезерных и токарных станков с ЧПУ, их внутреннем устройстве и отличиях, возможностях и применении.

  

  

Что такое ЧПУ?

 Источник: i.ytimg.com

Числовое программное управление (ЧПУ) — это метод автоматизации управления станками посредством использования программного обеспечения, встроенного в микрокомпьютер. 

Программа содержит инструкции и параметры, которым будет следовать станок, сюда относятся скорость подачи материалов и позиционирование, скорость работы в целом. Фрезерные и токарные станки, маршрутизаторы, шлифовальные станки и лазеры являются основными группами станков, операции которых могут быть компьютеризированы с помощью ЧПУ. 

Источник: scan2cad.com

В начале процесса инженеры налаживают систему автоматизированного проектирования (CAD) детали, которая будет изготовлена, а затем переводят чертеж в G-код. Программа загружается на микроконтроллер, и оператор выполняет тестовый запуск, чтобы обеспечить правильное позиционирование и производительность. Этот шаг очень важен, поскольку неправильная скорость или позиционирование могут повредить и машину, и деталь.

ЧПУ обеспечивает большую точность, сложность и воспроизводимость, по сравнению с ручной обработкой. К другим преимуществам относятся также большая скорость и гибкость, а также такие возможности, как контурная обработка, которая позволяет фрезеровать контурные формы, в том числе изготовленные в 3D-дизайне. 

Источник: noesievolution.it

Некоторые системы ЧПУ интегрированы с CAD и программным обеспечением для автоматизированного производства, что позволяет ускорить процесс программирования микроконтроллера. Интеграция с программным обеспечением ERP и смежными приложениями, такими как программное обеспечение для управления активами предприятия, может облегчить процессы оперативного планирования и помочь улучшить производительность и техническое обслуживание завода.

 

Станок с ЧПУ: конструкция, основные составляющие

Источник: zavod-steel.ru

 

Общие особенности

Источник: rostov.stankoinkom.ru

 

Программа

Источник: sapr.ru

Программа, которая отдает команды компьютерам для выполнения определенных функций. Программа команд для станка с ЧПУ представляет собой пошаговый набор инструкций, который сообщает станкам, что им нужно делать. 

Следуя этой программе, станок может повернуть часть металла, просверлить отверстие определенного диаметра, сформировать некую форму и т.д. Набор инструкций кодируется в числовой форме или в форме символов и записывается на определенном носителе, который может быть распознан блоком управления станка с ЧПУ. Раньше подобными носителями служили перфокарты, магнитные ленты и 35-миллиметровая кинопленка, но сегодня чаще всего используют носители типа переносного флеш-накопителя или прямая передача файлов на станок по внутренней сети предприятия.

Источник: stanovlenie.org

Эти программы написаны специалистом, который обладает определенными знаниями не только в области программирования, но и обработки. Человек должен знать различные этапы обработки, необходимые для изготовления конкретного изделия, уметь записывать эти этапы в виде программы, которая может быть понятна блоку управления станка с ЧПУ, который в конечном итоге направит станок на выполнение необходимых операций обработки.

Можно также ввести инструкции непосредственно в блок контроллера вручную, этот метод называется ручным вводом данных (MDI), который используется для очень простых задач. Существует также метод непосредственного цифрового управления (DNC), в котором компьютеры управляют станками напрямую, без использования переносных носителей информации.

 

Блок управления станком

Источник: prostanki.com 

Блок управления состоит из электронных компонентов. Он распознает и считывает программу, а затем преобразует все это в механические действия станка. Таким образом, этот блок обеспечивает важную связь между программой и самим станком. Блок управления управляет станком согласно набору заданных инструкций или команд. Обычный блок управления состоит из устройства считывания данных, буфера данных, каналов вывода сигнала к станкам, канала обратной связи от станка для координации общей операции обработки.

Первоначально набор команд считывается считывающим устройством, данные хранятся в буфере данных в виде логических блоков инструкций, каждый из которых отвечает за определенную последовательность операций.

  

Станок

Источник: images.wisegeek.com

Станок выполняет фактические операции обработки. Он является контролируемой частью системы ЧПУ. Станок также имеет пульт управления, который содержит шкалу и переключатели, с помощью которых оператор регулирует процесс работы. Есть также дисплеи для отображения информации пользователю. 

 

Особенности конструкции токарных станков с ЧПУ

Источник: stankiexpert.ru

Независимо от технических характеристик, в конструкцию токарного станка обычно входят: станина, передняя/задняя бабка; суппорт; коробка подач; электродвигатели и т.д.

Поскольку коэффициент жесткости играет большую роль в отношении точности, современные станки с ЧПУ, как правило, имеют утяжеленные направляющие и шпиндели. Также используются более толстые литые заготовки, чем на обычных станках. Использование симметричных отливных форм способствует снижению тепловых нагрузок внутри станка. Все это помогает справиться с крутящим моментом во время работы станка и большой нагрузкой на него.

Источник: pereosnastka.ru

 

Направляющие 

Обычные направляющие станка, работающие в условиях трения скольжения, не имеют постоянного коэффициента трения. Самый высокий показатель наблюдается на низкой скорости. 

Направляющие для станков с ЧПУ являются незаменимыми узлами, предназначенными для перемещения рабочего инструмента или заготовки, а также реализации взаимодействия сложных механизмов. От них зависит точность, скорость и качество обработки заготовок, а также долговечность механической части оборудования, которая напрямую с ними взаимодействует. Направляющие должны быть надежно закреплены, исключая даже минимальный сдвиг.

Источник: alta-machines.ru

 

Параметры ходового винта

Винты, используемые на обычных механических инструментах, очень неэффективны для станков с ЧПУ, поэтому чаще всего используется реверсивный шариковый винт. Этот тип винта заменяет трение скольжения на внешнее трение качения. Такой винт имеет эффективность до 90%.

Основные преимущества реверсивного шарикового винта:

  1. более длительный срок службы;
  2. меньшее сопротивление трению;
  3. более низкий вращающий момент.

Источник: ru.all.biz

 

Удаление стружки

Обычно при выполнении работ на токарном станке удалению стружки уделяется мало внимания, это делается вручную оператором. С увеличением скорости работы и удаления металла, растет и интерес к автоматическому процессу удаления стружки. Многие производители встраивают оборудование для удаления стружки в состав станка, например, роторно-винтовые или линейные конвейеры. 

Источник: abamet.ru

Однако, в значительной степени, может помочь и сама базовая конструкция токарного станка, например, с наклонной станиной.

 

Особенности конструкции фрезерных станков с ЧПУ

Основание

Краткое описание станков с ЧПУ и принципов их работы [McNeel Wiki]

Основы ЧПУ

Чтобы лучше понять проблемы, связанные с успешным использованием данных Rhino для управляемой ЧПУ обработки или операции типа резки, вам необходимо понимать процесс ЧПУ и то, как он работает. Надеюсь, этот небольшой праймер поможет.

Во-первых, пара определений

ЧПУ — Компьютерное числовое управление — Принимая оцифрованные данные, компьютер и программа CAM используются для управления, автоматизации и отслеживания движений станка.Станок может быть фрезерный, токарный, фрезерный, сварочный, шлифовальный, лазерный или водоструйный, штамповочный, робот или многие другие. Для более крупных промышленных машин компьютер обычно представляет собой встроенный контроллер. Но для большего количества машин любительского типа или после некоторых модификаций компьютер может быть внешним ПК. Контроллер ЧПУ работает вместе с рядом двигателей и компонентов привода для перемещения и управления осями станка, выполняя запрограммированные движения.На промышленных машинах обычно имеется сложная система обратной связи, которая постоянно контролирует и регулирует скорость и положение фрезы.

Настольные станки с ЧПУ — Есть много небольших настольных станков с ЧПУ в стиле моделистов и любителей. Как правило, они легче, менее жесткие, менее точные, медленные и менее дорогие, чем их промышленные аналоги, но могут хорошо работать для обработки предметов из более мягких материалов, таких как пластик, пена и воск. Некоторые настольные машины могут работать как принтер.У других есть собственная закрытая система команд и, возможно, даже специальное программное обеспечение CAM. Некоторые также принимают стандартный G-код в качестве входных данных. Некоторые настольные машины промышленного стандарта действительно существуют со специальными контроллерами для выполнения точных небольших работ.

CAM — Автоматическая обработка или производство. — Относится к использованию различных пакетов программного обеспечения для создания траекторий движения инструмента и кода УП для запуска станка с ЧПУ на основе данных трехмерной компьютерной модели (CAD). Когда они используются вместе, это обычно называется CAD / CAM.

Примечание: CAM на самом деле не запускает станок с ЧПУ, а просто создает код для него. Это также не автоматическая операция, которая импортирует вашу модель САПР и выдаёт правильный код УП. CAM-программирование, как и 3D-моделирование, требует знаний и опыта в выполнении программы, разработке стратегий обработки и знании того, какие инструменты и операции использовать в каждой ситуации для получения наилучших результатов. В то время как существуют простые программы, которые неопытный пользователь может начать без особых трудностей, более сложные модели потребуют вложений времени и денег, чтобы стать профессионалом.

Код УП — специальный относительно простой компьютерный язык, который может понять и выполнить станок с ЧПУ. Эти языки изначально были разработаны для программирования деталей непосредственно с клавиатуры станка без помощи CAM-программы. Они сообщают станку, какие движения выполнять, одно за другим, а также управляют другими функциями станка, такими как скорость шпинделя и подачи, охлаждающая жидкость. Самый распространенный язык — G-code или ISO code , простой алфавитно-цифровой язык программирования, разработанный для самых первых станков с ЧПУ в 70-х годах.

Постпроцессор — Хотя G-код считается стандартом, каждый производитель может изменять определенные части, такие как вспомогательные функции, создавая ситуацию, когда G-код, созданный для одной машины, может не работать для другой. Есть также много производителей машин, таких как Heidenhain или Mazak, которые разработали свои собственные языки программирования. Таким образом, для преобразования вычисляемых внутри программного обеспечения CAM путей в конкретный код УП, который может понять станок с ЧПУ, существует программное обеспечение промежуточного программного обеспечения, называемое постпроцессором.После правильной настройки постпроцессор выдает соответствующий код для выбранной машины, так что по крайней мере теоретически любая CAM-система может выводить код для любой машины. Постпроцессоры могут быть бесплатными с CAM-системой или за дополнительную плату.

Вот краткое изложение шагов, необходимых для получения цифровой модели на фрезерном станке с ЧПУ.

Станки с ЧПУ общего назначения

Станки с ЧПУ могут иметь несколько осей движения, и эти движения могут быть как линейными, так и вращательными.Многие машины имеют оба типа. Станки для вырезания, такие как лазеры или водоструйные машины, обычно имеют только две линейные оси, X и Y. Фрезерные станки обычно имеют не менее трех осей X, Y и Z и могут иметь больше осей вращения. Пятиосевой фрезерный станок — это станок с тремя линейными осями и двумя поворотными, что позволяет фрезу работать в полусфере на 180 градусов, а иногда и больше. Также существуют пятиосевые лазеры. Рука робота может иметь более пяти осей.

Некоторые ограничения станков с ЧПУ

В зависимости от возраста и сложности станки с ЧПУ могут быть ограничены возможностями своих систем управления и приводов.Большинство контроллеров ЧПУ понимают только движения по прямой и дуги окружности. Во многих машинах дуги также ограничиваются главными плоскостями XYZ. Движения поворотной оси можно рассматривать как линейные перемещения, просто градусы вместо расстояния. Чтобы создать движения по дуге или линейные перемещения под углом к ​​главным осям, две или более оси должны интерполироваться (перемещаться точно синхронно) вместе. Линейные и поворотные оси также могут интерполироваться одновременно. В случае пятиосевых станков все пять должны быть идеально синхронизированы — задача не из легких.

Скорость, с которой контроллер машины может получать и обрабатывать входящие данные, передавать команды системе привода и контролировать скорость и положение машины, имеет решающее значение. Очевидно, что старые и менее дорогие машины менее способны к этому, примерно так же, как старый компьютер будет работать хуже и медленнее (если вообще) при выполнении сложных задач, чем новый.

Сначала интерпретируйте ваши 3D и сплайновые данные

Типичная проблема заключается в том, как настроить файлы и выполнить программирование CAM, чтобы машина, выполняющая ваши детали, работала с данными плавно и эффективно.Поскольку большинство ЧПУ понимают только дуги и линии, любую форму, не описываемую этими объектами, необходимо преобразовать во что-то пригодное для использования. Типичные вещи, которые необходимо преобразовать, — это сплайны, то есть общие кривые NURBS, которые не являются дугами или линиями, и 3D-поверхности. Некоторые настольные компьютерные системы также не могут распознавать дуги окружности, поэтому все необходимо преобразовывать в полилинии.

Сплайны можно разбить на серию сегментов линии, серию касательных дуг или их комбинацию.Вы можете представить первый вариант как серию хорд на сплайне, касающуюся сплайна на каждом конце и имеющую определенное отклонение посередине. Другой способ — преобразовать сплайн в полилинию. Чем меньше сегментов вы используете, тем грубее будет приближение и тем более граненым будет результат. Более точное изображение увеличивает гладкость приближения, но также значительно увеличивает количество сегментов. Вы можете представить себе, что серия дуг могла бы аппроксимировать ваш шлиц в пределах допуска с меньшим количеством более длинных частей.Это основная причина, по которой вы предпочитаете преобразование дуги простому преобразованию ломаной линии, особенно если вы работаете со старыми машинами. С более новыми проблемами меньше.

Представьте себе поверхности как тот же вид сплайнового приближения, просто многократно умноженный в поперечном направлении с промежутком между ними (обычно называемый ступенчатым). Как правило, поверхности создаются с использованием всех линейных сегментов, но бывают ситуации, когда также можно использовать дуги или комбинацию линий и дуг.

Размер и количество сегментов определяются требуемой точностью и выбранным методом и напрямую влияют на выполнение. Слишком много коротких сегментов заглушат некоторые старые машины, а слишком мало сделают деталь граненой. Обычно это приближение выполняется в системе CAM. С опытным оператором, который знает, что нужно пользователю и с чем может справиться машина, это обычно не проблема. Но некоторые системы CAM могут не обрабатывать шлицы или определенные типы поверхностей, поэтому вам может потребоваться сначала преобразовать объекты в программе CAD (Rhino), прежде чем переходить в CAM.Процесс перевода из CAD в CAM (через нейтральный формат, такой как IGES, DXF и т. Д.) Также может иногда вызывать проблемы, в зависимости от качества функций импорта / экспорта программ.

Общие условные обозначения, используемые при описании процедур ЧПУ

Ваш проект может быть:

2 Axis , если вся резка выполняется в одной плоскости. В этом случае резак не может перемещаться в Z (вертикальной) плоскости. Как правило, оси X и Y могут интерполироваться одновременно для создания угловых линий и дуг окружности.

2.5 Ось , если вся резка выполняется полностью в плоскостях, параллельных главной плоскости, но не обязательно на той же высоте или глубине. В этом случае резак может перемещаться в плоскости Z (вертикальной) для изменения уровней, но не одновременно с движениями X, Y. Исключением может быть то, что фреза может выполнять интерполяцию по спирали, то есть делать круг по X, Y, одновременно перемещаясь по Z, чтобы сформировать спираль (например, при фрезеровании резьбы).

Подмножество вышесказанного состоит в том, что станок может одновременно интерполировать любые 2 оси, но не 3.Это делает возможным ограниченное количество 3D-объектов, например, путем вырезания в плоскостях XZ или YZ, но гораздо более ограничено, чем полная 3-осевая интерполяция.

3 Axis , если резка требует одновременного контролируемого движения осей X, Y, Z, что требуется для большинства поверхностей произвольной формы.

4 оси , если он включает в себя указанное выше плюс 1 перемещение по оси вращения. Есть две возможности: 4-х осевая одновременная интерполяция (также известная как истинная 4-я ось).Или просто позиционирование по 4-й оси, где 4-я ось может перемещать деталь между 3-х осевыми операциями, но фактически не перемещается во время обработки.

5 осей , если он включает в себя вышеуказанное плюс 2 перемещения по оси вращения. Помимо истинной 5-осевой обработки (5 осей, перемещающихся одновременно во время обработки), вы также часто имеете 3 плюс 2 или 3-осевую обработку + только позиционирование 2 отдельных осей, а также в более редких случаях 4 плюс 1 или непрерывное 4 осевая обработка + только одиночное позиционирование 5-й оси.Сложно, не правда ли …

–МСХ 28.10.07

.

Что такое станок с ЧПУ и как он работает?

  • Купить машины
  • Детали
  • Грузовики и трейлеры
  • Журнал
  • События
  • Финансы
  • Опубликовать объявление
  • Поиск