Станок с числовым программным управлением конспект

Обновлено: 07.07.2024

Прежде чем понять принцип работы ЧПУ систем, для начала стоит почитать техническое описание автоматизированных систем. Подробно о принципе ЧПУ внутри статьи.

Основы числового программного управления

Для более четкого понимания всех возможных проблем, связанных с успешным применением данных, для выполнения механической обработки или резания с применением станков с ЧПУ, вам необходимо иметь представление о процессе и принципах числового программного управления. Надеемся, что этот небольшой справочный материал поможет вам понять принцип работы станков с ЧПУ.

Для начала — несколько определений

ЧПУ — Числовое Программное Управление. Принцип ЧПУ заключается в получении оцифрованных данных, после чего компьютер или САМ-программа обеспечивает управление, автоматизацию и мониторинг движений элементов машины. В роли машины может выступать токарный или фрезерный станок, роутер, сварочный автомат, шлифовальный станок, установка лазерной или водоструйной резки, листоштамповочный автомат, робот либо оборудование других типов. На крупногабаритных промышленных станках в качестве встроенного устройства управления обычно выступает компьютер. Но на большинстве станков любительского уровня или некоторых модернизированных моделях устройством управления может являться отдельный персональный компьютер. Контроллер ЧПУ функционирует совместно с электродвигателями и Настольный ЧПУ станок бывает нескольких разновидностей, предназначенных для любителей/макетчиков/моделистов. Такие станки имеют меньшую массу и уровень прочности, точности обработки и скорости работы и, кроме того, они дешевле своих промышленных аналогов, но при этом могут хорошо справляться с механической обработкой различных предметов, изготовленных из мягких материалов (пластик, пенопласт, воск). Работа некоторых настольных станков с ЧПУ может во многом напоминать работу принтера. Другие же имеют собственную замкнутую систему управления или даже встроенную специализированную CAM-программу. Некоторые модели также могут принимать данные в виде стандартного g-кода. Существуют промышленные станки настольного типа, предназначенные для выполнения мелких работ, требующих особой точности обработки, оснащенные специализированными устройствами числового программного управления.

CAM — автоматизированная механическая обработка или автоматизированное производство. Данный термин относится к применению различных пакетов ПО для управления траекторией движения режущего инструмента и генерации управляющей программы для работы станков с ЧПУ, основанных на использовании данных, получаемых путем компьютерного 3D-моделирования (CAD-файлы). В случаях когда два описанных понятия используются вместе, обычно применяется сокращение CAD/CAM.

Примечание: CAM-программа фактически не управляет станком с ЧПУ, а только создает программный код, которому следует станок.

Также это не автоматическая операция, которая импортирует 3D-модель и генерирует корректную управляющую программу. CAM-программирование, как и 3D-моделирование, требует наличия определенных знаний и опыта использования ПО такого типа, разработки технологий механической обработки, а также знаний о том, какие виды инструментов и технологических операций необходимо применять в той или иной ситуации для достижения наилучших результатов. Существует ряд несложных программ, позволяющих начинающим пользователям начать работать с ними без особых затруднений. Но есть и более сложные версии, которые требуют вложений времени и финансов для достижения максимальной эффективности их использования.

Постпроцессор. В то время как g-код рассматривается в качестве стандартного машинного языка для станков с ЧПУ, любой производитель может изменять отдельные его части, такие как использование дополнительных функций, создавая ситуации, при которых g-код, разработанный для одного станка, может не работать для другого. Существует также множество производителей станков, разработавших собственные языки программирования. В связи с этим, для перевода данных траекторий движения инструмента, рассчитанных внутри CAM-программы, в особый код управляющей программы с тем, чтобы станок с ЧПУ мог понимать эти данные, существует связующее программное обеспечение, называемое постпроцессором. Постпроцессор, единожды сконфигурированный должным образом, генерирует соответствующий код для выбранного станка, который, по крайней мере теоретически, позволяет управлять любым станком с помощью любой CAM-программы. Принцип работы ЧПУ станков позволяет поставлять постпроцессоры вместе с CAM-программой бесплатно либо за отдельную плату.

Общие сведения о станках с ЧПУ

Станки с ЧПУ могут иметь несколько осей перемещения, а сами движения могут быть линейными либо поворотными. Многие станки совмещают в себе оба вида движения. Станки, предназначенные для резки, такие как установки лазерной или водоструйной резки, как правило, имеют всего две линейные оси — X и Y. Фрезерные станки обычно имеют как минимум три оси — X, Y и Z, а также могут иметь дополнительные поворотные оси. Фрезерный станок, имеющий пять осей перемещения — это станок с тремя линейными и двумя поворотными осями, позволяющий фрезе совершать технологические операции под углом 180º (в полусфере), а иногда и под большими углами. Также существуют установки лазерной резки, имеющие пять осей перемещения. Робот-манипулятор может иметь более пяти осей.

Некоторые ограничения для станков с ЧПУ

В зависимости от возраста и сложности конструкции, станки с ЧПУ могут иметь определенные ограничения в части функциональных возможностей систем управления и приводных систем. Большинство контроллеров ЧПУ понимают только движения строго по прямой линии или по кругу. Во многих станках перемещения по кругу ограничены главными плоскостями координатных осей XYZ. Перемещения по поворотной оси могут восприниматься контроллерами как линейные перемещения, только вместо расстояния будут использоваться градусы. Для создания перемещений по круговой дуге или линейных перемещений, проходящих под углом по отношению к главным координатным осям, две или более оси должны интерполироваться (их движения должны быть точно синхронизированы) между собой. Линейные и поворотные оси могут также одновременно интерполироваться. В случае использования станка, имеющего пять координатных осей, все пять осей должны быть идеально синхронизированы друг с другом, что является непростой задачей.

Скорость, с которой контроллер станка способен получать и обрабатывать входящие данные, передавать команды на драйверы, а также отслеживать скорость и положение рабочих органов, является критически важным показателем. Более старые и бюджетные модели станков, очевидно, обладают менее высокими показателями, что во многом схоже с тем, насколько менее производительными являются старые модели компьютеров в части выполнения требуемых операций по сравнению с их более современными аналогами.

Сначала интерпретируйте данные 3D-моделей и сплайнов

Наиболее часто возникающая проблема заключается в организации файлов и кода CAM-программы таким образом, чтобы станок, выполняющий обработку заготовок, работал с заложенными в него данными плавно и эффективно. Так как многие контроллеры ЧПУ понимают только формы дуги и прямой линии, любую другую геометрическую форму, которую невозможно описать в данном языке программирования, необходимо конвертировать в более применимую. Обычно конвертации подвергаются сплайны, то есть общие неоднородные рациональные B-сплайны, которые не являются дугами или линиями, а представляют собой трехмерные поверхности. Некоторые станки настольного типа также не способны воспринимать дуги окружности, поэтому все подобные фигуры необходимо конвертировать в полилинии.

Сплайны могут быть разбиты на ряд линейных сегментов, касательных дуг или их сочетание. Вы можете представить себе первый вариант в виде серии хорд на вашем сплайне, касающихся его концами и имеющих определенное отклонение в середине. Другим способом конвертации является преобразование вашего сплайна в полилинию. Чем меньше сегментов вы используете в процессе преобразования сплайна, тем грубее будет аппроксимация, а результат преобразования будет состоять из отрезков большего размера. Использование более мелкого масштаба сглаживает аппроксимацию, но при этом значительно увеличивается и количество сегментов. Представьте себе, что серия дуг могла бы сгладить ваш сплайн в пределах допустимых значений с использованием небольшого количества длинных отрезков. Данный факт является главной причиной того, что преобразование сплайнов в дуги предпочтительнее, нежели преобразование в полилинии, особенно в если вы работаете на станках старых моделей. С более современными моделями станков в этом плане возникает меньше проблем.

Представьте себе поверхности с тем же уровнем аппроксимации сплайнов, только многократно увеличенные и с разрывом между ними (обычно называемым перемещением инструмента между проходами). Обычно поверхности создаются с применением только линейных сегментов, но бывают ситуации, при которых могут также использоваться дуги или сочетания прямых линий и дуг.

Размер и количество сегментов определяются требуемым уровнем точности обработки, а также применяемым методом, и напрямую влияют на качество обработки. Слишком большое количество коротких сегментов может привести к сбою в работе станков старых моделей, а слишком малое — к появлению на заготовке слишком больших граней. CAM-программы обычно применяются в тех случаях, когда необходим подобный уровень аппроксимации. У опытных операторов станков, понимающих требования к детали и знающих, какие операции способен выполнить станок, обычно не возникает с этим проблем. Но некоторые CAM-программы не способны выполнить обработку тех или иных сплайнов или определенных типов поверхностей, поэтому вам может понадобиться предварительное конвертирование данных в CAD-программе (Rhino) перед использованием CAM-программы. Процесс перевода данных из CAD-программы в CAM-программу (посредством использования нейтрального файлового формата — IGES, DXF и т.д.) также может вызвать определенные проблемы, в зависимости от качества функций импорта/экспорта самих программ.

Общепринятые термины, используемые при описании станков с ЧПУ

Поняв принцип ЧПУ, следует убедиться, что вы имеете представление об основных терминах, часто использующихся в станкооборудовании. Следует понимать, что ваш проект может быть:

2-осевым, в случае если резание производится в одной плоскости. В данном случае инструмент не имеет возможности двигаться по плоскости оси Z (вертикальной). В целом координатные оси X и Y могут быть одновременно интерполированы между собой для формирования линий и дуг окружностей.

2,5-осевым, если резание производится в плоскостях, параллельных главной плоскости, но необязательно на той же высоте и глубине. При этом для изменения уровня инструмент может двигаться по плоскости оси Z (вертикальной), но не одновременно с перемещением по осям X и Y. Исключение могут составлять случаи, когда траектория движения инструмента может интерполироваться спирально, то есть описывать круг в плоскостях X и Y, одновременно двигаясь по оси Z для создания винтовой линии (например, при резьбофрезеровании).

Разновидностью вышеуказанного способа интерполяции является способ, при котором станок может интерполировать движение в двух любых плоскостях одновременно, но не в трех. Данный способ интерполяции позволяет проводить обработку ограниченного количества разновидностей трехмерных объектов, напрмиер, путем фрезерования в плоскостях XZ или YZ, но является более ограниченным по сравнению с трехосевой интерполяцией.

3-осевым, если для необходимой технологической операции требуется одновременное управляемое перемещение режущего инструмента в трех координатных осях — X,Y,Z, что необходимо для обработки большинства поверхностей произвольной формы.

4-осевым, если он включает в себя перемещение по трем осям, указанным выше, плюс перемещение по одной поворотной оси. Тут есть два варианта: одновременная 4-осевая интерполяция (полноценная 4-я ось) либо только позиционирование по 4-й оси, при котором 4-я ось может менять положение заготовки, перемещая ее между тремя координатными осями, фактически не перемещаясь в процессе обработки. 5-осевым, если он включает в себя перемещение по трем осям, указанным выше, плюс перемещение по двум поворотным осям. Кроме полноценной обработки в 5 осях (5 осей перемещаются одновременно), в вашем распоряжении часто есть вариант обработки с применением 3-х осей плюс еще 2 дополнительные оси или 3-осевая механическая обработка + позиционирование с помощью 2-х независимых осей. Также в редких случаях есть вариант обработки с применением 4-х осей плюс одной дополнительной оси или непрерывная механическая обработка по 4 осям + позиционирование по 5-й оси. Звучит запутанно, не правда ли?

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Конспект учебного занятия с использованием ЦОР (цифровые образовательные ресурсы)

Учитель :Слепухин Константин Николаевич

Продолжительность учебного занятия: 90 минут с перерывом 15 минут

Тип учебного занятия: комбинированное

Цели (образовательная, развивающая, воспитательная) и задачи учебного занятия:

1.Образовательная: обучить учащихся знаниям о станках с числовым программным управлением использованием ЦОР;

2.Развивающая: развить практические умения в построении технологических карт для изготовления токарных изделий, расширить кругозор в области использования технологических машин с числовым программным управлением;

Оборудование (с указанием использованного электронного пособия):

Оборудование мультимедиа класса (ПК, мультимедиа установка и другое); для построения технологической карты и работы на уроке: тетради по технологии и письменно - чертёжные принадлежности.

Объект: технологическая карта для изготовления двухступенчатого валика из стали.

Доклады учителя и ученика.

Ход учебного занятия:

I. Организационный момент

Организовать учащихся к учебной деятельности.

Знания об организации к заняттию

Умение слушать учителя и выполнять его указания

Объяснительный

Деятельность учителя

Деятельность ученика

Приветствует учащихся, проводит перекличку, организует подготовку учащихся к занятию.

Приветствует учителя, участвует в перекличке, готовится к занятию.

Этап учебного занятия

Компетенции

Используемые цифровые образовательные ресурсы

Поставить цель занятия

Знания о цели занятия

Умение слушать учителя

Объяснительный

Отсутствуют

Деятельность учителя

Деятельность ученика

Ставит цель занятия, объясняет его ход.

Этап учебного занятия

Компетенции

Используемые цифровые образовательные ресурсы

III .Повторение ранее пройденного материала.

Повторить ранее пройденный материал.

Знания об ранее пройденном материале

Умение репродуктировать знания

Репродуктивный

Устный опро-беседа

Отсутствуют

Деятельность учителя

Деятельность ученика

Участвуют в опросе.

Этап учебного занятия

Компетенции

Используемые цифровые образовательные ресурсы

IV .Изучение нового материала

Изучить новый материал.

Знания о декоративной обработке древесины

Умение воспринимать новый материал

Объяснительно-иллюстративный

с использованием ЦОР.

Деятельность учителя

Деятельность ученика

Этап учебного занятия

Компетенции

Используемые цифровые образовательные ресурсы

V . Изучение нового материала (чертёжно-графическая работа)

Изучить новый материал.

Знания о декоративной обработке древесины

Практические умения в декоративной обработке древесины (точение)

Объяснительный

Практическая работа

Отсутствуют

Деятельность учителя

Деятельность ученика

1.Проводит вводный инструктаж: ставит цель практической и пути её достижения, организует деятельность учащихся в её начальной стадии. Цель чертёжно-графической работы – на основе ранее полученных теоретических сведений о станках с ЧПУ построить технологическую карту на изготовление двухступенчатого валика по аналогии с алгоритмом составления программы для станка с числовым программным управлением.

1.Слушают учителя ,готовятся к практической работе.

2.Проводит текущий инструктаж во время практической работы, промежуточный контроль работы.

2.Выполняют задание учителя.

3.Проводит заключительный инструктаж, оценивает работы учащихся.

3.Заканчивают работу, сдают технологические карты на проверку.

Этап учебного занятия

Компетенции

Используемые цифровые образовательные ресурсы

VI. Закрепление изученного материала

Закрепить новые знания.

Знания о декоративной обработке древесины

Умение воспроизводить недавно изученное

Репродуктивный

тивная беседа

Отсутствуют

Деятельность учителя

Деятельность ученика

Беседует с учащимися по изученной теме, выявляя степень усвоения новой информации и закрепляя новое. Оценивает

Участвуют в репродуктивной беседе.

Этап учебного занятия

Компетенции

Используемые цифровые образовательные ресурсы

Закончить занятие.

Знания о результатах деятельности на уроке.

Умение воспринимать результаты собственной деятельности.

Объяснительный

Отсутствуют

Деятельность учителя

Деятельность ученика

Итоги занятия: метапредметные результаты :

планирование процесса познавательно-трудовой деятельности;

определение адекватных условиям способов решения учебной или трудовой задачи на основе заданных алгоритмов;

виртуальное и натурное моделирование технических и технологических процессов объектов.

Участвуют в подведении итогов, записывают домашнее задание, прощаются с учителем, организованно покидают мастерскую.

Примечание: теоретическая часть изучения нового материала проводится в кабинете технология с использованием автоматизированного рабочего места учителя технологии.

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.

Что такое станок с ЧПУ

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.

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

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.

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.

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

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.

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.

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.

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.

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.

На фото ниже — структурная схема станка:

Как работает ЧПУ станок

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

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.

Программирование для ЧПУ

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

Настройка станка

Этот этап предусматривает несколько шагов:

Предстартовый. Перед запуском станка убедитесь, что масло и охлаждающая жидкость заполнены по максимуму. Обратитесь к инструкции, если вы не знаете, как это сделать.
Убедитесь, что в рабочей зоне нет посторонних предметов.
Если станку требуется подача воздуха, убедитесь, что компрессор включен и давление соответствует требованиям, указанным в инструкции.
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.
Загрузите все инструменты в карусель в том порядке, который указан в списке программы ЧПУ. Для станков с одним инструментом — установите в шпиндель фрезу.
Установите деталь в тиски или закрепите на столе, зафиксируйте.
Установите показатель коррекции на длину инструмента. Переместите инструменты к верхней части детали в порядке, указанном в программе ЧПУ, и затем установите показатели коррекции.
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.
Загрузите программу ЧПУ в систему управления станком с помощью USB-накопителя.

Изготовление детали

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

Заключение

Мы рассмотрели принципы работы станков с ЧПУ, основы работы с ЧПУ, какие бывают станки и для каких целей.

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:

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.

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:

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:

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:

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

Принцип программирования

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:

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.
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.
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.

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:

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.

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

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.

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:

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).

Что делают на станках с ЧПУ: сферы применения

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.

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.

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.

Действия наладчика и оператора

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:

Читайте также:

Станок с числовым программным управлением конспект

Основы числового программного управления

Для начала — несколько определений

Общие сведения о станках с ЧПУ

Некоторые ограничения для станков с ЧПУ

Сначала интерпретируйте данные 3D-моделей и сплайнов

Общепринятые термины, используемые при описании станков с ЧПУ

Что такое станок с ЧПУ

Основные составляющие станка ЧПУ

Как работает ЧПУ станок

Основы работы на станках с ЧПУ

Настройка станка

Рекомендуемое оборудование

Фрезерные обрабатывающие центры

Фрезерные и лазерные станки с ЧПУ для бизнеса

Лазерные станки с ЧПУ

Сопутствующее оборудование

Российский производитель специальных решений на основе лазерной техники

Российские производители фрезерной техники

Заключение

Целесообразность применения

Особенности станков с ЧПУ: что это такое, в чем проявляются

Классификация станков с программным управлением: их характеристика и обозначения

Технологические группы

Степень автоматизации

Основные параметры

Принцип программирования

Станки фрезерные с ЧПУ

Конструктивные особенности

Как работает ЧПУ-станок токарного типа

Классификация по характеру выполняемых задач

Конструктивные характеристики

Устройство станка ЧПУ многоцелевого типа

Конструктивные особенности

Что делают на станках с ЧПУ: сферы применения

Преимущества

Проблемы

Действия наладчика и оператора