Обработка на станках с ЧПУ — это производственный процесс, в котором предварительно запрограммированное программное обеспечение управляет движением заводских инструментов и оборудования. Этот процесс может использоваться для управления целым рядом сложных станков, от шлифовальных и токарных до фрезерных и фрезерных. С помощью обработки на станках с ЧПУ задачи трёхмерной резки могут быть выполнены с помощью одного набора команд.
Сокращение от «числового программного управления» (числовое программное управление) означает, что процесс ЧПУ отличается от ограничений ручного управления, и тем самым преодолевает их, поскольку операторы, управляющие и управляющие обрабатывающими инструментами с помощью рычагов, кнопок и колёс, работают вживую. Внешне система ЧПУ может показаться обычным набором компьютерных компонентов, но программное обеспечение и пульты управления, используемые в ЧПУ-обработке, отличают её от всех других форм вычислений.
Как работает обработка на станках с ЧПУ?
При активации системы ЧПУ необходимые разрезы закладываются в программное обеспечение и передаются соответствующим инструментам и машинам, которые выполняют заданные размерные задачи подобно роботу.
В программировании ЧПУ генератор кода в системе с числовым программным управлением часто исходит из того, что механизмы безупречны, несмотря на вероятность ошибок, которая возрастает, когда станок с ЧПУ выполняет резку в нескольких направлениях одновременно. Положение инструмента в системе числового программного управления определяется последовательностью входных данных, называемых программой обработки детали.
В станках с числовым программным управлением программы вводятся с помощью перфокарт. В отличие от этого, программы для станков с ЧПУ вводятся в компьютеры с помощью небольших клавиатур. Программирование ЧПУ хранится в памяти компьютера. Сам код пишется и редактируется программистами. Таким образом, системы ЧПУ обладают гораздо большей вычислительной мощностью. Кроме того, системы ЧПУ ни в коем случае не статичны, поскольку новые команды можно добавлять в уже существующие программы посредством обновления кода.
ПРОГРАММИРОВАНИЕ СТАНКОВ С ЧПУ
В системах ЧПУ станки управляются с помощью числового программного управления (ЧПУ), при котором программа предназначена для управления объектом. Язык программирования, лежащий в основе ЧПУ-обработки, также называется G-кодом и предназначен для управления различными параметрами станка, такими как скорость, подача и координация.
По сути, обработка на станках с ЧПУ позволяет предварительно программировать скорость и положение функций станка и запускать их с помощью программного обеспечения в повторяющихся, предсказуемых циклах, практически без участия оператора. Благодаря этим возможностям данный процесс получил широкое распространение во всех сферах обрабатывающей промышленности и особенно актуален в производстве металла и пластика.
Сначала создаётся двухмерный или трёхмерный чертеж САПР, который затем преобразуется в компьютерный код для исполнения системой ЧПУ. После ввода программы оператор запускает её в тестовый режим, чтобы убедиться в отсутствии ошибок в коде.
Системы обработки с открытым/замкнутым циклом
Управление положением осуществляется через систему с разомкнутым или замкнутым контуром. В первом случае сигнал передается в одном направлении между контроллером и двигателем. В системе с замкнутым контуром контроллер может получать обратную связь, что позволяет корректировать ошибки. Таким образом, замкнутая система может корректировать отклонения скорости и положения.
При обработке на станках с ЧПУ движение обычно направлено по осям X и Y. Инструмент, в свою очередь, позиционируется и направляется шаговыми или серводвигателями, которые точно воспроизводят движения, заданные G-кодом. Если усилие и скорость минимальны, процесс можно осуществлять с помощью разомкнутого контура управления. Во всех остальных случаях замкнутый контур управления необходим для обеспечения скорости, стабильности и точности, необходимых для промышленного применения, например, металлообработки.
Обработка на станках с ЧПУ полностью автоматизирована
В современных протоколах ЧПУ производство деталей с помощью предустановленного программного обеспечения в основном автоматизировано. Размеры детали задаются с помощью системы автоматизированного проектирования (САПР), а затем преобразуются в готовое изделие с помощью системы автоматизированного производства (CAM).
Для обработки любой детали может потребоваться целый ряд станков, таких как сверла и фрезы. Для удовлетворения этих потребностей многие современные станки объединяют несколько различных функций в одном модуле. В качестве альтернативы, установка может состоять из нескольких станков и набора роботизированных рук, которые перемещают детали с одного устройства на другое, но при этом все управляется одной и той же программой. Независимо от типа настройки, процесс ЧПУ обеспечивает стабильность производства деталей, которую было бы сложно, а то и невозможно, воспроизвести вручную.
РАЗЛИЧНЫЕ ТИПЫ СТАНКОВ С ЧПУ
Первые станки с числовым программным управлением появились в 1940-х годах, когда для управления движением уже существующих инструментов впервые стали использоваться двигатели. По мере развития технологий механизмы были усовершенствованы аналоговыми, а затем и цифровыми компьютерами, что привело к появлению станков с ЧПУ.
Подавляющее большинство современных станков с ЧПУ полностью электронные. К наиболее распространённым процессам, выполняемым с помощью ЧПУ, относятся ультразвуковая сварка, пробивка отверстий и лазерная резка. Наиболее часто используемые станки в системах ЧПУ:
Фрезерные станки с ЧПУ
Фрезерные станки с ЧПУ могут работать по программам, состоящим из цифровых и буквенных команд, которые направляют заготовки на различные расстояния. Программирование, используемое для фрезерного станка, может быть основано либо на G-коде, либо на каком-либо уникальном языке, разработанном производственной группой. Базовые фрезерные станки оснащены трёхкоординатной системой (X, Y и Z), хотя большинство новых моделей могут поддерживать три дополнительные оси.
Токарные станки
На токарных станках заготовки обрабатываются по окружности сменными инструментами. Благодаря технологии ЧПУ резка на токарных станках выполняется с высокой точностью и скоростью. Токарные станки с ЧПУ используются для изготовления сложных деталей, изготовление которых было бы невозможно на станках с ручным управлением. В целом, функции управления фрезерными и токарными станками с ЧПУ схожи. Как и в случае с первыми, токарные станки могут управляться G-кодом или уникальным фирменным кодом. Однако большинство токарных станков с ЧПУ имеют две оси — X и Z.
Плазменные резаки
В плазменном резаке материал разрезается плазменной горелкой. Этот процесс применяется, прежде всего, к металлическим материалам, но может быть использован и на других поверхностях. Для обеспечения скорости и нагрева, необходимых для резки металла, плазма генерируется сочетанием сжатого воздуха и электрической дуги.
Электроэрозионные машины
Электроэрозионная обработка (ЭЭО), также известная как пробивка штампов и электроэрозионная обработка, — это процесс формования заготовок в заданные формы с помощью электрических искр. При электроэрозионной обработке между двумя электродами возникают разряды тока, в результате чего удаляются участки заготовки.
При уменьшении расстояния между электродами электрическое поле становится интенсивнее и, следовательно, сильнее диэлектрика. Это позволяет току проходить между двумя электродами. В результате каждый электрод снимает часть заготовки. Подтипы электроэрозионной обработки включают:
● Электроэрозионная обработка проволокой, при которой для удаления участков из электропроводящего материала используется электроэрозионная обработка.
● Электроэрозионная резка, при которой электрод и заготовка погружаются в диэлектрическую жидкость с целью формирования детали.
В процессе, известном как промывка, мусор с каждой готовой детали уносится жидким диэлектриком, который появляется после прекращения тока между двумя электродами и призван устранить любые дальнейшие электрические заряды.
Гидроабразивные резаки
В ЧПУ-обработке гидроабразивные станки используются для резки твёрдых материалов, таких как гранит и металл, с помощью струи воды под высоким давлением. В некоторых случаях вода смешивается с песком или другим сильным абразивным материалом. Детали заводских станков часто формуются именно таким способом.
Гидроструйная резка используется в качестве альтернативы охладителю для материалов, которые не выдерживают интенсивной теплообработки на других станках с ЧПУ. Гидроструйная резка используется в различных отраслях, таких как аэрокосмическая и горнодобывающая промышленность, где она используется для резки и других целей. Гидроструйные резаки также используются для сложных разрезов материалов, поскольку отсутствие нагрева предотвращает любые изменения свойств материала, которые могут возникнуть при резке металла о металл.
РАЗЛИЧНЫЕ ТИПЫ СТАНКОВ С ЧПУ
Как показали многочисленные видеодемонстрации работы станков с ЧПУ, система используется для высокоточной резки металлических деталей для промышленного оборудования. Помимо вышеупомянутых станков, в системах с ЧПУ используются следующие инструменты и компоненты:
● Вышивальные машины
● Фрезерные станки по дереву
● Башенные перфораторы
● Станки для гибки проволоки
● Резаки для пенопласта
● Лазерные резаки
● Цилиндрические шлифовальные машины
● 3D-принтеры
● Стеклорезы
Когда требуется выполнить сложную резку заготовки на разных уровнях и под разными углами, всё это можно выполнить за считанные минуты на станке с ЧПУ. Если в станок заложен правильный код, его функции будут выполнять все шаги, предписанные программой. Если всё запрограммировано в соответствии с проектом, по завершении процесса должен появиться продукт, обладающий высокой степенью детализации и технологической ценностью.
Время публикации: 31 марта 2021 г.
