какие есть станки с чпу

10.07.202210.07.2022 admin 0 Comments

Что такое станки с ЧПУ, и какие технологические операции они выполняют

Что такое станки с ЧПУ, и какие технологические операции они могут выполнять. Когда, в условиях производства, выгодно приобретать оборудование с программным управлением? Устройство и автоматизация станков на программном управлении. Написание управляющей программы для ЧПУ.

Что такое ЧПУ и как расшифровать эту аббревиатуру? Это сокращенное обозначение Числового Программного Управления — компьютеризованной системы, которая контролирует работу исполнительных органов (суппорта, шпинделя, поворотного стола) на производственных станках.

Приводы, получив команду от системы ЧПУ, начинают перемещать рабочий орган по траектории описанной в управляющей программе (УП) станочного оборудования. УП это, по сути, набор команд в виде G и М-кодов — языке программирования ЧПУ. УП остается в памяти системы, и оператор (обученный токарь или механик) всегда может ее отредактировать, скопировать, или составить новую из блоков.

Станки с числовым программным управлением используются практически в каждой отрасли народного хозяйства. С их помощью делают изысканные деревянные панно и мебель, изготавливают рекламные сувениры и макеты, вытачивают игрушки. Но их основное назначение — это, конечно же, металлообработка.

У этого оборудования много плюсов. Высокая производительность — один станок с ЧПУ заменяет собой 5-6 обычных машин. Управление ЧПУ станками сводится к наладке и контролю по заданной схеме, поэтому потребность в грамотных токарях и квалифицированных фрезеровщиках сразу падает. Но за преимущества приходится платить, а в случае как со станком ЧПУ сэкономить не удастся.

Целесообразность применения

Когда, в условиях производства, выгодно приобретать оборудование с программным управлением?

Классификация станков ЧПУ, их характеристика и обозначения

Для расшифровки обозначений моделей станков используются буквенно-цифровые обозначения, поэтому вы должны знать, какую букву (цифру) используют для определения степени автоматизации, класса точности, назначения станка.

Технологические группы

Если проводить классификацию станочного оборудования по виду основных операций, то их можно разделить на следующие технологические группы:

Этой же классификацией каждой из групп присвоен свой номер. У токарных станков — 1-й номер, фрезерных — 6-й, сверлильных и расточных — 2-й, у разных станков — 9-й. Когда приходится расшифровывать маркировку, обращайте внимание на первую цифру. Именно она означает технологическую группу оборудования.

Степень автоматизации

В управляющих системах СЧПУ, которыми оборудуются станки с программным обеспечением, тоже есть свои схемы классификации. Здесь разделение идет по следующим параметрам:

Степень автоматизации оборудования обозначается Ф «N», и в его маркировке стоит на последнем месте.

В маркировку обязательно вводятся индексы, отражающие наличие устройств автоматической смены инструмента (АСИ). Обозначаются они буквами: «Р» — смена и фиксация инструмента, осуществляются поворотом револьверной головки, «М» — смена инструмента из специального барабана, так называемого, инструментального магазина. В маркировке моделей отечественных станков ЧПУ это буквенное обозначение ставят перед видом системы программного управления Ф «N».

Основные параметры станков ЧПУ

Для сверлильной группы это — самый большой диаметр сверления, для расточной — диаметр шпинделя, для фрезерной — ширина рабочей поверхности стола, оборудование токарной группы характеризует максимально возможный диаметр обрабатываемого отверстия.

Как расшифровывается маркировка модели станка? Например, у нас есть станок 1А616Ф3. Расшифровка будет следующей: станок токарный (1 группа), усовершенствованный (после номера группы добавлена буква А), относится к типу токарных и лобных станков (6 тип), у оборудования 16 типоразмер (выбирается по максимальному диаметру обрабатываемой детали), с установленной контурной системой СЧПУ.

Принцип программирования

Что такое ЧПУ? Если говорить о комплектации, то система состоит из:

В первую очередь работа этих устройств направлена на оперативное и корректное выполнение команд управляющей программы (УП). Но кто, и как ее пишет? Если вы хотите знать все о станках с ЧПУ, без этой информации не обойтись.

Для создания управляющей программы можно воспользоваться одним из предложенных методов:

А) Ручное программирование. Программная часть УП пишется технологом, который путем ввода числовых данных задает координаты перемещения рабочего органа вручную. Это трудоемкий и кропотливый процесс, поэтому его применение оправдано только если на производстве всего несколько автоматизированных станков, и они ориентированы на изготовление простых деталей.

Б) Программирование с пульта оперативной системы числового программного управления (shop-floor). УП пишется с использованием сенсорного экрана и джойстика, расположенных на стойке станка. Модели пятого поколения при вводе управляющей программы могут использовать диалоговый режим. Оператор ЧПУ, в любой момент, может протестировать программу или провести ее коррекцию.

В) Метод программирования с помощью систем САПР и CAM. Используется при написании программ для изготовления сложных деталей, с большим количеством задействованных операций. Программные средства управления пишутся в несколько этапов.

Требования к подобному программному обеспечению, как вы понимаете, довольно высоки. УП стоит тысячи долларов и токарем она не пишется.

Станки фрезерные с ЧПУ

Основное назначение станков этой группы — фрезерование, как простых плоских деталей, так и изделий сложной пространственной формы. Современные фрезерные станки с ЧПУ ориентированы на выполнение большого числа технологических операций. Кроме фрезерования на них можно раскраивать листовой металл, обрабатывать заготовку под разными углами, выбирать пазы. Чтобы расширить спектр работ эти металлорежущие механизмы оснащаются устройствами АСИ — револьверными шпиндельными головками или инструментальным магазином.

Количество хранимых в одном магазине инструментов впечатляет — есть магазины на 300 инструментов!

Промышленностью выпускаются следующие виды фрезерных станков:

Из-за конструктивного разнообразия классификация фрезерных станков с ЧПУ становится затруднительной. Независимо от того, к какому из видов (вертикальная или горизонтальная компоновка), относится фрезерный станок ЧПУ, он может быть консольным или бесконсольным, иметь один или несколько шпинделей, управлять одновременно движением по трем (и более) координатам.

Согласно установленной на станке СЧПУ выделяют следующие типы фрезерных станков:

Конструктивные особенности фрезерного станка с ЧПУ

Номенклатура фрезерных металлорежущих станков исчисляется сотнями моделей. Здесь не редкость оборудование длиной 10 м и более. Но есть в этой группе и настоящие «малютки» — мини фрезерные станки с программным управлением, которые помещаются на обычный стол. Таким станком с ЧПУ пользуются в основном владельцы небольших мастерских — для мелкосерийного производства однотипных деталей из металла, дерева, стекла, пластика. И хотя мощность такого станка не превышает 750 Вт, а габарит — одного метра, его конструкция в целом аналогична крупным заводским станкам.

Мини станки с ЧПУ оборудуются шаговым приводом (сервоприводом) для перемещения каретки, шпинделем, который поворачивается в любом угловом направлении, регулируемым по высоте столом. Управляющая программа, как правило, идет в комплекте с оборудованием и подключается через обычный ПК.

Станки токарные с ЧПУ

На токарном станке обработка производится резцом со сменными пластинами. Он закрепляется в резцедержателе, который вместе с салазками и поворотной плитой входит в узел суппорта. Токарный станок с ЧПУ может быть оборудован кассетным резцедержателем (вмещает до 12 инструментов). Заготовка зажимается в токарном патроне, закрепленном на вращающемся шпинделе. Рабочие органы токарного станка приводятся в движение приводными механизмами, причем скорость вспомогательного хода практически всегда делается выше скорости рабочего.

Классификация токарных станков с ЧПУ по виду выполняемых работ

На сегодняшний день широко используется несколько типов этого оборудования:

Конструктивные характеристики

Многоцелевые станки (обрабатывающие центры)

Многоцелевые станки на числовом программном управлении обеспечивают комплексную обработку детали без ее перебазирования. МЦС оборудуются комбинированными (смешанными) системами программного управления. С ЧПУ что устанавливается на этом оборудовании, можно зенкеровать, растачивать, раскраивать, фрезеровать, нарезать резьбу на металлических заготовках, нарезать фаски на торцах труб. Если обрабатывается заготовка плоской детали или детали корпуса, то используют МЦ сверлильно-расточной группы.

Для металлообработки заготовок валов, втулок, фланцев и шестерен потребуется МЦ токарно-шлифовальной группы.

Конструктивные особенности

По компоновке МЦС подразделяются на:

Проблемы

Хотите узнать все о станках ЧПУ? Что же, тогда промолчать о проблемах будет некорректным. Есть определенные сложности на этапе постпроцессирования СПУ. По идее G и М-коды должны быть универсальны для всех станков, и если программист пишет в УП код M5, то предполагает, что эта команда остановит шпиндель, а не запустит цикл сверления. Но, по факту, зачастую возникает масса нестыковок, и станок не может правильно отработать запрограммированные перемещения. Еще одна проблема — недостаток квалифицированных наладчиков и технологов-операторов.

Для молодых специалистов программное управление станками — открытая книга, но они плохо разбираются в технологии обработки металла или дерева. Опытные токаря и слесаря, напротив, не знают компьютера, и их приходится обучать работе с фрезерным, расточным или токарным станком буквально заново, с нуля. Словом, проблема, о которой говорили уже давно, (в стране не хватает грамотных токарей и программистов) распространяется и на эту сферу производства.

Что же, проблемы есть, но главное — они решаемы. Тот, кто хоть раз видел, что такое ЧПУ, и как работает станок по программному управлению, уверен — за автоматизированным оборудованием будущее, и в этом сомнений нет.

Источник

Как выбрать станок с ЧПУ, характеристики и назначение

Введение

С появлением станков с ЧПУ (числовым программным управлением) кардинально изменился подход к обработке материалов. На это есть несколько причин.

Во-первых, новый тип управления навсегда исключил ошибки, совершаемые в силу человеческого фактора при работе с ручными аналогами. Во-вторых, значительно увеличилась скорость производства. Еще одна причина это высокая точность обработки изделий. Такой станок является обязательным атрибутом на любом предприятии, которое занимается обработкой дерева, металла или других металлов. Учитывая немалую стоимость станка с ЧПУ, важно разобраться, какой чпу станок выбрать, чтобы правильно вложить средства и получить ожидаемые результаты.

Здесь нужно учесть много факторов. Это и ваши потребности, и ваши возможности, правильное сочетание которых приводит к принятию верного решения. Как выбрать чпу станок, учитывая все особенности данной техники, читайте далее в статье.

Содержание

Основные критерии выбора станка

При выборе чпу станка мы предлагаем опираться на следующие критерии: назначение, технология обработки, технические характеристики, экономические факторы. Для начала разберем первую категорию.

Выбор по назначению

Это зависит от материала, с которым вы собираетесь работать. Исходя из этого станки бывают многоцелевые и специализированные.

Специализированные

Многоцелевые

Это станки, используемые для комплексной обработки изделий из разных материалов (металл, дерево, пластик, ПВХ).

Выбор по технологии

Станки также классифицируются по технологии обработки материала, или характеру выполняемых работ. Следовательно, делятся на следующие виды:

Фрезерные

Их используют для обработки корпусных деталей. С помощью фрезерного станка чпу можно выполнить развертывание; нарезать, сверлить и растачивать резьбу; выполнять различные виды фрезерования (контурное, плоское, ступенчатое). Далее мы рассмотрим как выбрать фрезерный станок с чпу, учитывая их технические характеристики.

Лазерные

Станки для лазерной резки имеют огромное количество преимуществ по сравнению с механическим способом обработки материалов. Прежде всего, речь идет о точности контура: лазерный луч имеет очень высокую концентрацию мощности по площади (до 10 000 000 Вт/см2, при толщине зоны воздействия в 0,1 мм), благодаря чему имеем максимально точный контур резки или гравировки. Еще одно несомненное преимущество лазерных станков это минимальная потеря материала. Например, во время резки оргстекла стружка или пыль полностью отсутствует. Скорость также имеет значение, особенно для больших производств. Таким образом, покупка лазерного станка окупается за счет высокой скорости обработки деталей.

Многофункциональные

Эти установки позволяют проводить несколько видов работ: фрезерные, токарные, расточные, сверление, нарезка резьбы. Основное преимущество многоцелевых станков состоит в том, что для разных видов обработки одной и той же детали не требуется ее переустановка на другой станок, соответственно, гарантируется максимальная точность обработки, заявленная производителем.

По этой же причине значительно сокращается время, затраченное на изготовление детали, поскольку не требуется передача изделия от одного станка к другому. Если деталь обрабатывается на разных станках, например на токарном и фрезерном, может понадобится изготовление приспособлений для ее закрепления, что является достаточно время- и ресурсозатратно. В случае с многоцелевыми станками чпу эта проблема решена по умолчанию.

Как пример смотрите станок 3D МФУ Snapmaker ниже, в разделе Применение.

Токарные

Выбор по техническим характеристикам

После того, как мы определились с назначением и технологией, самое время сфокусироваться на таком критерии, как технические характеристики станков чпу. Для того, чтобы выбрать самый лучший чпу станок, необходимо обратить внимание на несколько факторов.

Скорость работы и двигатель

В настоящее время скорость шпинделя обычного обрабатывающего центра составляет 4000

8000 об / мин, вертикальный высокоскоростной станок может достигать 20000

Критерий скорости напрямую зависит от типа привода. Шаговые двигатели, установленные в бюджетных станках, с ростом скорости могут пропускать шаг и понижать точность, а серводвигатели отличаются отсутствием погрешности и высокой динамикой работы.

Параметры рабочей поверхности

Три основных линейных координатных (X, Y, Z) хода станка отражают пространство обработки, разрешенное станком. Две координаты X и Z в токарном станке отражают размер допустимого ротора.

Как правило, размер контура обрабатываемой детали должен находиться в пределах пространства обработки станка.

Например, если типичная заготовка представляет собой короб 450 мм × 450 мм × 450 мм, тогда следует выбрать станок с размером рабочей поверхности 500 мм × 500 мм.

При выборе рабочей поверхности, которая по габаритам немного больше, чем обрабатываемая заготовка, учитывается пространство, необходимое для установки зажима.

Размер стола станка и три линейных координатных хода имеют определенную пропорциональную зависимость. Например, у вышеуказанного станка с размером стола 500 мм × 500 мм ход оси X обычно составляет 700

800 мм, ось Y составляет 500

700 мм, а ось Z составляет 500

Следовательно, размер рабочей поверхности в основном определяет размер пространства обработки.

Вместе с этим, область обработки детали должна находиться в пределах диапазона хода. Следует также учитывать ряд возможных проблем, таких как допустимая несущая способность стола станка, мешает ли заготовка смене инструмента и создает ли помехи для других частей, таких как защитный корпус машины.

Мощность

Мощность шпинделя или лазера станка с ЧПУ, (или скорость печати, если речь об аддитивном оборудовании) также является важным критерием при выборе. Если шпиндель слаб, при резке прочных материалов скорость и производительность значительно падает, а также сам станок может деформироваться.

Мощность двигателя шпинделя отражает эффективность и жесткость резки станка.
В современных малых и средних станках с ЧПУ механическое переключение коробки шпинделя используется реже, гораздо чаще используется двигатель с регулируемой скоростью постоянного или переменного тока с большой мощностью для непосредственного соединения шпинделя или даже электрическая шпиндельная конструкция.

Такая конструкция ограничена по крутящему моменту во время низкоскоростной резки, то есть выходная мощность двигателя, регулирующего скорость, понижается на низкой скорости. Чтобы обеспечить низкоскоростной выходной крутящий момент, необходимо использовать двигатель большой мощности.

Точность

Как правило, для станков с ЧПУ имеется от 20 до 30 контрольных критериев точности, но наиболее характерными являются следующие: точность позиционирования по одной оси, точность повторного позиционирования по одной оси и округлость пробного образца, полученного одновременной обработкой более двух осей.

Тип управления

Сегодня существует два типа управления фрезерных станков с чпу: с помощью компьютера с установленным специальным ПО или специализированной автономной стойки. Преимущества использования компьютера заключаются в том, что у оператора есть возможность использовать программу для моделирования и проведения работ, а также выводить графическое отображение процесса работы на экран. Второй тип управления характерен для большинства профессиональных станков, поскольку он обеспечивает лучшую интеграцию и стабильность работы, так как подсоединен непосредственно к управляющей плате станка.

Другие критерии

Выбирая станки с чпу технические характеристики не единственный критерий, которому нужно уделять внимание. Стоит учитывать и другие немаловажные факторы, такие как:

Сложность производимой детали

Если требуемая деталь представляет собой сложную конструкцию, в частности детали для автомобильной, оборонной, аэрокосмической или медицинской промышленности, вам могут потребоваться высокофункциональные станки с чпу, где можно выбирать различные шпиндели, способные маневрировать, резать, растачивать и формировать детали, управляемые по нескольким осям. Большинство из этих станков включают в себя 3-5-осевые обрабатывающие центры и 2-8-осевые токарные центры. В таких станках может быть установлено 2 и более шпинделей (для массового производства).

Расчет стоимости производимой детали

Перед тем, как выбрать чпу фрезер, например, необходимо просчитать финансовую сторону вопроса: выгодно ли вам вообще покупать станок. Расчет стоимости производимой детали осуществляется по двум основным критериям: фиксированные и возможные (вариативные) затраты. Фиксированные: начальные капитальные вложения, амортизация машины, проценты по кредиту (если есть). Вариативные: затраты на материалы, на рабочую силу, на инструменты, на техническое обслуживание и ремонт, на запасные части, в случае, если потребуется замена.

Размер рабочего пространства

Уровень обслуживания оборудования

Одним из немаловажных факторов также является уровень обслуживания оборудования – опыт и мастерство операторов станка позволит повысить продуктивность работы.

Стоит учитывать, имеются ли у рабочего персонала навыки, необходимые для работы с некоторыми моделями станков, и обучить операторов в случае необходимости.

Применение

Если вы интересуетесь, какой чпу фрезер выбрать, то рекомендуем вам обратить внимание на фрезерные станки Optimum, которые отличаются своей надежностью и точностью – незаменимыми характеристиками при массовом производстве. Именно благодаря своей эффективности они стали основным инструментом в металлургической промышленности Германии.

Фрезерные станки Optimum активно используются для производства высокотехнологичной продукции, в частности автомобильных шин (завод Мишлен в Хальштадте).

Функционал станков с чпу не ограничивается только твердыми материалами, лазерные станки также позволяют работать с тканями, выполнять гравировку, изготавливать различные детали высокой сложности.

Это – полноценный станок с чпу, отличительной чертой которого является универсальность, ведь он подходит как для простой работы, так и для профессиональной гравировки. Для использования лазера в качестве фрезера для обработки мягких материалов достаточно приобрести дополнительный шпиндель с зажимным патроном.

МФУ с возможностью 3D печати активно используется для изготовления различных макетов, в частности архитектурных сооружений, также применяется в мелкосерийном производстве и даже в медицине: С помощью 3D печати можно гораздо быстрее изготавливать стоматологические изделия, протезы и даже целые экзоскелеты. Эмма Лаваль – обладательница экзоскелета, напечатанном на 3D МФУ, который разработали для нее медики, чтобы помочь справиться с редким врожденным заболеванием, при котором атрофируются мышцы рук.

Токарные станки SteepLine используются для изготовления сложных деталей из дерева в промышленных масштабах производства: мебели, архитектурных изделий, предметов декора и мелких составных частей.

Заключение

Сегодня станки с числовым программным управлением используют не только на больших предприятиях, но и для домашних целей. Способов применения, как и разновидностей станков, существует огромное количество, и разобраться во всем по одной статье будет сложно.