Что такое станок с чпу и как он работает.

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.

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.

 

 

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

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:

Классификация станков по системе управления

ЧПУ- станки с 2 и 3 осями

Токарные станки являются идеальным примером станков с двумя осями.

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

ЧПУ- станки с 4 и 5 осями

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

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

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

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

Гидравлические станки с ЧПУ

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

Электрические станки с ЧПУ

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

Пневматические ЧПУ-станки

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

 

Аэрокосмическая индустрия

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

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

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

• Компоненты шасси;
• Титановые обшивки;
• Втулки;
• Профили крыла;
• Коллекторные трубы;
• Статорные сборки;
• Корпуса редуктора;
• Электрические разъемы.

 

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

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

 

Здравоохранение

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

• Деталей для кардиостимулятора;
• Титановых протезов суставов и костей;
• ​​Инструментов для медицинских работников.

Демонстрация работы ЧПУ- станка в медицинской промышленности:

 

Автомобилестроение

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

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

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

 

 

В автомобильной промышленности на станках с ЧПУ чаще всего производят:

• Внутренние панели кузова;
• Пусковые двигатели;
• Моторные отсеки и головки цилиндров;
• Ведущие мосты;
• Коробки передач;
• Специализированные компоненты и запчасти.
• Детали подвески
• Тормозные системы

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

Демонстрация работы ЧПУ- станка в производстве автомобильных компонентов:

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

• Деревообрабатывающей отрасли;
• Производстве электроники и вычислительного оборудования;
• Металлургии;
• Оборонной промышленности;
• Производстве сельхозтехники;
• Строительстве;
• Ювелирном деле;

 

Выводы

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

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

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

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

 

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.

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.

 

 

Что такое станок с ЧПУ и как он работает?

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.

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

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

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

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

 

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

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