Что такое станок с ЧПУ: что это значит — научитесь работать с числовым программным управлением, виды и принципы работы

Целесообразность применения

Помните, что это относительно дорогая техника. Применительно к современному производству выгодно покупать и эксплуатировать станок с ЧПУ в следующих ситуациях:

• Изготовленные детали используются в особо ответственных случаях — запчасти для самолетов и транспорта, элементы медицинского оборудования, лопатки или валы турбин для гидроэлектростанций.
• Изготавливаемые изделия характеризуются сложностью обработки поверхности, что предполагает выполнение ряда технологических операций в процессе механической обработки.
• Планируется, что продукция будет выходить регулярными и крупными партиями.
• Актуально особо точное исполнение – в рамках одного из первых 6 квалификационных требований для поступления. Отклонение в этом случае задается дискретным шагом по станции, который составляет до 3 мкм.
• Возможно внесение незначительных конструктивных изменений в процессе изготовления детали — корректировкой программы с пульта оператора.

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

Возможности такого оборудования достаточно широки, область применения тоже, поэтому и классификация достаточно разнообразна. Но практически все модели, вне зависимости от дизайна, имеют следующие характерные черты:

• Относительно мощный режим — может быть постоянным током, с бесступенчатой ​​регулировкой шпинделя, или переменным, трехфазным, со скоростью до 2000 об/мин, но всегда от 20 до 40 кВт.
• Независимая установка и коррекция каждой из двух координат, в результате чего рабочие органы получают возможность двигаться по самым сложным траекториям, зачастую невозможным для других способов управления.
• повышенная жесткость конфигурации при прецизионной (или высокой) точности обработки заготовки.
• Скорость регулировочных движений суппорта составляет 4,8-10 об/мин, что сводит к минимуму время простоя.
• Самый широкий диапазон регулировки подачи бесступенчатого привода — с изменением до 1200-10000 раз (от 1 до 1200 и даже до 10000 об/мин). Благодаря этому не проблема установить оптимальный режим триггера для любой партии.
• Усовершенствованные и многофункциональные инструментальные системы — из 12 органов.

Привод подачи для станков с ЧПУ

В качестве приводных устройств используются двигатели, представляющие собой синхронные или асинхронные машины, управляемые цифровыми преобразователями. Бесщеточные синхронные (клапанные) двигатели для станков с ЧПУ выполнены с постоянным магнитом на основе редкоземельных элементов и оснащены датчиками обратной связи и тормозами. Асинхронные двигатели используются реже, чем синхронные.

Операция движения подачи характеризуется минимально возможными зазорами, коротким временем разгона и торможения, малыми силами трения, уменьшенным нагревом элементов привода и большой площадью управления. Обеспечение этих свойств возможно за счет применения сферических и гидростатических косозубых передач, направляющих качения и гидростатических, нескользящих редукторов с короткими кинематическими цепями и др

Привод главного движения для станков с ЧПУ

обычно это двигатели переменного тока для большой мощности и двигатели постоянного тока для малой мощности. Приводы представляют собой трехфазные четырехполюсные асинхронные двигатели, воспринимающие большие перегрузки и работающие при наличии в воздухе металлической пыли, стружки, масла и т.п. Поэтому в их конструкции предусмотрен внешний вентилятор. В двигатель встроены различные датчики, например, датчик положения шпинделя, необходимый для ориентации или предоставления независимой координаты.

Преобразователи частоты для управления асинхронными двигателями

имеет диапазон регулирования до 250. Инверторы представляют собой электронные устройства, построенные на основе микропроцессорной техники. Программирование и параметризация их работы осуществляется от встроенных программаторов с цифровым или графическим дисплеем. Оптимизация управления достигается автоматически после ввода параметров двигателя. Программное обеспечение включает в себя возможность настройки накопителя и ввода его в эксплуатацию.

Шпиндели

станки с ЧПУ выполнены точными, жесткими, с повышенной износостойкостью шеек, посадочных мест и опорных поверхностей. Конструкция шпинделя значительно сложнее за счет встроенных устройств автоматического отпускания и зажима инструмента, датчиков адаптивного управления и автоматической диагностики.

Поддержка шпинделя

должны обеспечивать точность шпинделя в течение длительного времени при переменных режимах работы, повышенной жесткости, малых температурных деформациях. Точность вращения шпинделя в первую очередь обеспечивается высокоточным изготовлением подшипников.

Роликовые подшипники чаще всего используются в подшипниках шпинделя. Для уменьшения влияния зазоров и повышения жесткости опор обычно устанавливают предварительно напряженные подшипники или увеличивают количество тел качения.

Подшипники скольжения в шпиндельных подшипниках применяют реже и только при наличии устройств с периодической (ручной) или автоматической регулировкой зазора в осевом или радиальном направлении. Аэростатические подшипники применяются в прецизионных машинах, где между шейкой вала и поверхностью подшипника помещается сжатый воздух, что снижает износ и нагрев подшипника, повышает точность вращения и т д.

Позиционирующий привод

(т е перемещение рабочего органа машины в требуемое положение по программе) должны иметь высокую жесткость и обеспечивать плавность движения при малых скоростях, высокую скорость вспомогательных движений рабочих органов (до 10 м/мин и более).

Вспомогательные механизмы для станков с ЧПУ

включает в себя устройства смены инструмента, стружкоотводы, системы смазки, зажимные устройства, загрузочные устройства и т д. Эта группа механизмов в станках с ЧПУ сильно отличается от используемых в обычных универсальных станках. Например, в результате увеличения производительности станков с ЧПУ резко возросло количество разрыхляемой стружки в единицу времени, в связи с чем возникла необходимость создания специальных устройств для удаления стружки.

Для уменьшения потерь времени при загрузке применяют приспособления, позволяющие одновременно устанавливать заготовку и снимать деталь при обработке другой заготовки.

Автоматические устройства смены инструмента

(магазины, автооператоры, револьверные головки) должны обеспечивать минимальные затраты времени на смену инструмента, высокую эксплуатационную надежность, стабильность положения инструмента, т.е постоянство величины вылета и положения оси при многократной смене инструмента, чтобы иметь необходимую емкость магазина или башни.

Башня

— это простейшее устройство смены инструмента: установка и зажим инструмента производится вручную. В рабочем положении один из шпинделей приводится в движение главным приводом станка. Револьверные головки устанавливаются на токарные, сверлильные, фрезерные, многоцелевые станки с ЧПУ; к головке крепится от 4 до 12 инструментов.

Классификация станков с программным управлением: их характеристика и обозначения

Маркировка выпускаемых моделей осуществляется с помощью букв и цифр. Они образуют артикул, который отражает назначение оборудования, степень автоматизации, класс его точности. Деление осуществляется по нескольким глобальным функциям – каждую из них мы рассмотрим подробнее.

Технологические группы

По характеру выполняемых операций (основные) могут быть:

• фрезерно-сверлильные и сверлильно-относительно универсальные, также обеспечивает зенкерование;
• токарные – для выполнения резьбовых соединений и сверления, для патрона и центра, а также сложных деталей;
• зуборезные – для обеспечения необходимой геометрии зубчатых колес и подобных элементов;
• шлифовка – для очистки и выравнивания поверхностей;
• многоцелевой – для сложной обработки без перемещения заготовки.

Каждой группе присваивается свой номер – обратите внимание на первую цифру артикула станка с ЧПУ, такая расшифровка помогает сразу сориентироваться.

Степень автоматизации

Все модели также делятся по следующим параметрам системы управления:

• назначение — с позиционным, сплошным, прямоугольным, смешанным способом управления;
• вариант привода — со ступенями, шаговым или регулируемым двигателем;
• характер загрузки ПО — с установкой на диск, ленту (перфорированную или магнитную), флеш-носитель;
• количество одновременно проверяемых координат и допустимые ошибки при их вводе.

В статье степень автоматизации указывается в конце — как F с цифрой (или буквой). Давайте узнаем, что означает станок с ЧПУ со следующей маркировкой после F:

1 — с цифровой индикацией и записью данных на клавиатуре — за одно движение на кадр;

2 — с позиционным (для сверления и сверления) или прямоугольным (для фрезерования или токарной обработки) способом управления;

3 — со сплошным или контурным контролем, для обработки особо сложных деталей;

4 — с многооперационным режимом, сочетающим в себе вышеперечисленные возможности;

С — циклический, отличается низкой себестоимостью и простотой алгоритма, но очень удобен для серийного производства однотипных заготовок.

Кроме того, в маркировке также присутствуют индексы ASI, т.е единицы измерения автоматической смены инструмента:

• П — поворотом головки поворотного типа;
• М — от «лавка» — барабан особой конструкции.

В статье эти буквы стоят перед ФН.

Основные параметры

Давайте посмотрим, что такое станок с ЧПУ с точки зрения производства. Ключевые особенности зависят от того, к какой технологической группе он принадлежит:

• для фрезеровки это ширина поверхности рабочего стола;
• для сверления и сверления — максимально возможный диаметр сверла и шпинделя;
• для точения — наибольшее из поддерживаемых сечений отверстий.

Линейные датчики положения

Они используются практически во всех современных станках с ЧПУ для точного определения абсолютного или относительного положения исполнительных органов. Датчики содержат два взаимосвязанных узла, растровую шкалу и считывающую головку.

Шкала сетки (1), размещенная вдоль направляющих, представляет собой линейку с небольшими прямоугольными бороздками (сетками). Считывающая головка, перемещающаяся вместе с блоком управления машины, состоит из осветительных приборов (2), фотодетекторов (3) и индикаторной пластины (4). При этом осветители и индикаторная пластина размещаются с одной стороны растровой шкалы, а фотоприемники — с другой.

Индикаторная пластина также имеет две растровые области со смещенным шагом для формирования двух сигналов. При движении считывающей головки по растровой шкале световые сигналы от осветителей проходят через индикаторную пластину, затем через шкалу и регистрируются фотоприемниками. Полученные сигналы позволяют определить величину и направление движения. Растровая шкала может иметь дополнительную дорожку опорных меток для указания вашей собственной опорной точки.

Датчик линейного положения.

ЧПУ также нужна информация о скорости, ускорении и замедлении станка. Расчет ускорения и замедления необходим для точного позиционирования. Дело в том, что при перемещении рабочего стола в нужное положение он заранее снижает скорость перемещения, чтобы не «проскочить» мимо необходимой координаты.

Принцип работы станка ЧПУ по металлу

Ссылка. Оборудование с ЧПУ способно резать металл, толщина которого не превышает двух сантиметров.

Работа таких машин основана на действии электрической дуги, образующейся между соплом аппарата и электродом. Постоянная дуга образуется за счет быстрой подачи горячего металла, который расплавляет металл по определенному пути. Максимальная температура плавления составляет +30 000 градусов.

Активные газы используются для образования плазмы. При этом для обработки материалов используется кислород, а цветные металлы режут азотом, аргоном или водородом. Кислород, который используется для резки стали и мягких металлов, минимизирует расход материала и обеспечивает чистоту краев.

Направляющие

Направляющие, основное их назначение — обеспечение линейного перемещения по осям станка (основное движение и движение подачи), прикреплены к базовой раме. В зависимости от пути движения узлов их делят на: направляющие для прямолинейного и кругового движения. По форме поперечного сечения: ласточкин хвост (трапециевидный), прямоугольный, круглый и др.

В основном используются два типа:

А) Роликовые направляющие

Роликовые направляющие являются опорным элементом при поступательном движении узлов машин. Существуют следующие типы: рельсовая каретка, линейный подшипник вала или рельсовая направляющая с плоской клеткой.

Рисунок 2 – Роликовые направляющие

Рассмотрим подробнее вагонокомплект, который чаще всего используется на станках.

Железнодорожный. Все кожаные сиденья отшлифованы и закалены, включая дорожки качения, необходимые для перемещения тел качения. Направляющая каретка состоит из следующих частей:

• Рамка
• Элементы прокрутки
• Обойма, обеспечивающая оптимальную утилизацию тел качения;
• Концевые части

Рисунок 3 – Направляющая каретка

Разделяется в зависимости от элемента прокрутки:

1) Шариковый подшипник

Рисунок 4 – Направляющие шарикоподшипники

2) Роликовые направляющие. Используется в высоконагруженных станках с ЧПУ

Рисунок 5 – Роликовые направляющие

Ролики, в отличие от шариков, позволяют увеличить жесткость направляющей, ее долговечность и грузоподъемность.

Роликовые направляющие также делятся в зависимости от формы конструкции.

Основные преимущества роликовых направляющих:

1. Очень низкий коэффициент трения.
2. Плавное движение.
3. Точность перемещения и позиционирования.
4. Высокоскоростной.

Недостатки раздвижных направляющих:

1. Пострадавшие от загрязнения.
2. Плохая устойчивость к перенапряжениям.
3. Высокая цена.

Основные производители роликовых направляющих:

• Бош (Германия)
• ХИВИН (Тайвань)
• ТНК (Япония)
• СКФ (Швеция)

Б) Направляющие слайдов

Рисунок 6 – Направляющие скольжения

Направляющие скольжения выполняют ту же функцию, что и роликовые направляющие. Но в этом случае тел качения нет, а движение происходит за счет трения скольжения.

Направляющие этого типа могут быть выполнены за одно целое с рамой из серого чугуна (закаленного до твердости 43…56 HRC), также возможно крепление к раме винтами (накладные направляющие), они изготавливаются из стали 40Х (возможны также 15Х, 20Х) закаленной до твердости 57…63 HRC. Важно отметить, что из-за больших сил трения направляющие скольжения менее точны и менее плавны, чем роликовые, но они проще и имеют меньшие габариты. Температура сильно влияет на производительность.

По типу трения скольжения выделяют следующие направляющие:

• Гидростатический – смазочный слой образуется за счет подачи масла под высоким давлением в специальные карманы.

Рисунок 7 – Гидростатические направляющие скольжения

•  Гидродинамические направляющие — хорошо работают только на высоких скоростях. В этом гайде используется гидродинамический эффект — эффект плавания движущегося объекта. В конструкции предусмотрены специальные клиновидные фаски, и при перемещении в эти более узкие пазы всасывается смазка.
•  Аэростатические направляющие – в этом случае вместо масла в карманы под давлением подается воздух. Конструкция аналогична гидростатическим направляющим. У него есть один недостаток – малая грузоподъемность.

Масла Guide должны соответствовать DIN 51 502, ISO 6743-13 и ISO 3498. Всегда поставляются с различными присадками для улучшения стойкости к окислению и антикоррозионным свойствам, а также противозадирными и противоизносными присадками, антипомпажными присадками. Преимущество раздвижных направляющих:

• Жесткость при кручении
• Минимальная неудача
• Большая грузоподъемность
• Надежность и долговечность работы.

Производители направляющих:

• SCHNEEBERGER GmbH (Германия)
• ZITEC Industrietechnik GmbH (Германия)
• посуда Industrietechnik GmbH
• КАМЕРЫ Gewindetechnik GmbH (Германия).

Принцип программирования

Любая модель соответствующего оборудования состоит из следующих функциональных блоков:

• память — постоянная и оперативная;
• шкаф, оборудованный пультом оператора;
• экран с результатами;
• контроллер — устройство, обрабатывающее введенные данные и отвечающее за работу станций.

Вместе они обеспечивают правильное выполнение команд, каждая из которых должна быть правильно составлена. Вы можете сделать это одним из трех способов:

1. Вручную — технолог вводит числовые комбинации и таким образом задает все координаты для перемещения инструментов. Не самый практичный вариант, ведь даже у опытного специалиста, умеющего работать на станке с ЧПУ, на его реализацию уйдет много сил и времени, а изготовить удастся только самые простые детали.
2. Из консоли операционной системы — сервисник использует джойстик и сенсорный экран, в том числе в интерактивном режиме (если оборудование достаточно современное и имеет такую ​​возможность). Уже более подходящий метод, еще и потому, что команды можно тестировать и исправлять.
3. С помощью CAM и CAD — запись происходит в несколько этапов, выполняется относительно большое количество операций, но в результате можно придумать эффективный алгоритм выпуска даже самого сложного элемента, а затем изменить его для производства другие части.

Вот как настроить станок с ЧПУ в последнем случае:

• Создайте электронный чертеж заготовки в AutoCAD, Compass, Solid или другом графическом редакторе профиля.
• Преобразуйте полученный файл в подходящий формат (HPGL, DXF, Gerber, Exeilon) и загрузите его в CAM (наиболее используемые — CorelDraw, SheetCam, MeshCam, Kcam). После этого импорта установите траектории инструмента, введя числа, выбрав параметры обработки, назначив значения соответствующим частям станка. Проверить правильность визуализации (происходит параллельно).
• Создать промежуточный Cl-файл, загрузить его в паспорт (постпроцессор), получить управляющую программу с кодами G и M.

Понятно, что непростой токарь сможет создать такой софт.

Станки фрезерные с ЧПУ

Очень популярен, предназначен не только для резки заготовок любой формы (как простых плоских, так и сложных пространственных), но и для резки металлических листов, для обводки, для сгибания уголков. В одном магазине может храниться до 300 инструментов. Они также имеют обширную классификацию.

По расположению шпинделя бывают:

• вертикальный – вал устанавливается перпендикулярно столу и позволяет обрабатывать с одной стороны детали;
• горизонтальная – фиксация уже параллельна, что дает возможность выполнять многосторонние технические операции.

По конструкции модель может быть консольной и неконсольной, с одной или несколькими частями, с управлением по 2,3 и более координатам одновременно.

Теперь о том, что значит станок с ЧПУ в плане управления — по характеру команд фрезерный станок может быть:

• позиционный — для сверления;
• контурные – ориентированы на криволинейные поверхности сложной формы;
• смешанные (комбинированные) – для сложных задач.

Конструктивные особенности

Относительно прочный корпус и станина — за счет жестких ребер, которые также придают повышенную прочность веретену. В комплектацию таких устройств входят точные винты и рельсы – для быстрого перемещения инструментов по горизонтали.

Все это обеспечивает одинаково хорошее качество технических операций как при обгоне, так и при встречном движении.

Что можно делать на станке с ЧПУ, зависит от его конкретной модели, а их в номенклатуре фрезерной группы несколько сотен.

Есть универсальные варианты, длина стола превышает 10 м. Или наоборот – миниатюрные, предназначенные для мелкосерийного производства и частных мастерских, изготавливающих стандартные заготовки из металла и пластика, дерева и других материалов. Обычно они маломощны (до 750 Вт), но все же относительно надежны, снабжены сервоприводом, поворачиваются во все угловые стороны, регулируются по высоте. Естественно, в их базовую комплектацию входит и управляющее программное обеспечение, которое можно загрузить, подключив оборудование к персональному компьютеру.

Как работает ЧПУ-станок токарного типа

Основной корпус представляет собой фрезу со сменными вставками, закрепленную в держателе, который может быть патроном и обязательно является важной частью узла суппорта вместе с вращающейся пластиной и ползунком. Деталь закреплена в патроне, который расположен на вращающемся валу, приводные механизмы обеспечивают перемещение инструментов (до 12 за раз), при этом скорость вспомогательного хода выше основной.

Классификация по характеру выполняемых задач

• центр — для токарной обработки фасонных поверхностей, цилиндрических и конических заготовок;
• патрон — для развёртывания, нарезания резьбы, точения под фланцы, шайбы, шестерни и втулки, как наружной, так и внутренней плоскости;
• универсальные – данные типы станков с ЧПУ могут выполнять все технологические операции, соответствующие двум предыдущим типам;
• карусель – для крупных и нестандартных по форме элементов; бывают одноколонными (рассчитаны на диаметры до 2 м) и двухколонными (на сечения до 15 м).

Конструктивные характеристики

Их расположение обычно либо вертикальное, либо под крутым наклоном, что облегчает удаление фишек из области элемента. Относительно компактны, подключить к ним практически любое автозагрузочное устройство не проблема.

Несущие конструкции отличаются повышенной жесткостью, чего можно добиться за счет утолщения металла и введения дополнительных ребер. Оснащен сменными инструментальными магазинами и/или стойками, установленными на позиции держателя.

Системы управления станками MULTICUT

Мы комплектуем наши фрезерно-гравировальные станки двумя системами в зависимости от назначения оборудования:

• ЧПУ ВЭЙХОНГ НК 105,
• ЧПУ МУЛЬТИРЕЗ 1.9.

Ниже мы подробно расскажем об особенностях и преимуществах каждого из них.

ЧПУ WEIHONG NK 105

Система управления WEIHONG NK 105 оснащена станками, предназначенными для решения простых задач трехосевой гравировки и резки. Это очень распространенная и надежная система управления, отличающаяся рядом преимуществ, среди которых:

• удобство и простота использования;
• разработка оператора в течение нескольких часов;
• высочайшая устойчивость к ошибкам.

Клавиатура пульта дистанционного управления позволяет точно позиционировать инструмент над материалом, выбирать и выполнять задачи фрезерования, задавать и корректировать параметры фрезерования во время работы. Задания на обработку передаются через интерфейс USB. Язык программирования — G-код.

Читайте также: Труборезы стальные: виды, характеристики и цены

Чтение маркировки оборудования

Маркировка машины состоит из цифр и букв. Первая цифра в маркировке токарных станков всегда 1. Вторая цифра указывает на тип станка. Далее следуют обозначения высоты центров, например цифры «2» или «20» означают высоту или «30» — соответственно высота центров 300 мм.

А также на маркировке станка есть буквенное обозначение класса точности:

• А — очень высокий;
• Б — высокий;
• С — особо точный (точность);
• Р — приподнятый;
• Н в норме.

Компактные модели станков обычно имеют класс точности «В».

По маркировке станков российского производства несложно понять, каким комплексом управления они оснащены. Существует три типа числового управления:

• система контроля положения по конечным координатам в конце процесса обработки;
• контурная система — исполнительные органы машины перемещаются на заданные расстояния по осям координат;
• адаптивная система сочетает в себе характеристики всех систем.

Какая система установлена ​​на конкретной машине легко узнать по последней букве и цифре названия модели:

• F1 — координаты задаются перед началом работы;
• F2 — установка оснащена системой позиционирования с ЧПУ;
• F3 — управление осуществляется контурной системой;
• F4 — на станке установлена ​​адаптивная система числового программного управления.

Устройство станка ЧПУ многоцелевого типа

Это настоящие центры, осуществляющие комплексную обработку заготовки (без перемещения) и оснащенные комбинированными программными комплексами. Они предназначены для нарезания фасок и резьбы, развертывания, сверления, резки, фрезерования. Подходит для операций как с плоскими поверхностями, так и со сложными криволинейными формами.

Конструктивные особенности

Часто оснащаются сменными магазинами, которые позволяют предварительно настраивать инструменты. У них обычно есть поворотные столы, необходимые для перемещения детали, а также реконфигурируемые вспомогательные вспомогательные устройства.

Принцип работы многоцелевых станков с ЧПУ основан на универсальности операций, что возможно благодаря двигателю с высоким крутящим моментом, но малой инерцией при хорошем быстродействии. Даже на низких частотах он развивает крутящий момент до серьезных значений, что позволяет обеспечить производительность труда.

По вариантам компоновки могут быть:

• вертикальный – с шпиндельной головкой, способной перемещаться по обеим осям; на них техпроцессы можно проводить с 2-5 страниц;
• горизонтальные – для элементов больших габаритов, закрепляемых на столе; работают только в одной плоскости (если больше нет вращающихся узлов).

Устройство некоторых видов

Фрезерные, токарные и другие виды станков имеют несколько схожих конструктивных элементов. При сборке самодельного станка с ЧПУ это необходимо учитывать.

Кровать. Представляет собой чугунную основу, на которую крепятся основные узлы оборудования. Как правило, возможен монтаж на полу. Небольшие машины для дома могут иметь легкую раму.

Электродвигатель является основной силовой установкой. В универсальных машинах может быть несколько электродвигателей разного типа.

Приспособления для удержания заготовки. Разные машины используют разные устройства. В токарных станках и токарных станках заготовка закрепляется в зажимном патроне, который представляет собой конец шпинделя — вала, который приводится во вращение электродвигателем. На сверлильных и шлифовальных станках заготовка крепится к рабочему столу прижимными приспособлениями.

Устройство для удержания рабочего инструмента. Это могут быть зажимные патроны различных типов. В том числе и патроны револьверного типа, которые позволяют фиксировать одновременно несколько видов рабочих инструментов: фрезы, дрели или фрезы. Во время работы при смене режима обработки выбор необходимого инструмента будет производиться автоматически. В этом случае операции будут выполняться последовательно без остановки машины.

Устройства для охлаждения заготовки и режущего инструмента. Во время работы во избежание перегрева в рабочую зону подается СОЖ, что убережет режущий инструмент от разрушения.

Блок управления. Управляет процессом работы по заданной программе. Это электронное устройство является мозгом машины. Все операции находятся под его контролем. В этот же блок входит и контроллер – устройство, входящее в состав компьютеризированной системы, управляющей положением рабочего инструмента и заготовок в пространстве. Важной функцией контроллера является количество осей (2 или 3), которыми он может управлять и синхронизировать. Для этого используются промышленные комплектующие, не используемые в обычных компьютерах, и специальное программное обеспечение.

Устройство ввода программы. Он может быть представлен в виде компьютера или экрана с буквенно-цифровой клавиатурой. Иногда компьютер встраивается прямо в машину, а иногда устанавливается отдельно.

Исполнительные механизмы. Это различного рода сервоприводы, шаговые двигатели, датчики и другие вспомогательные элементы.

На крупных производственных площадках станки с ЧПУ могут объединяться в целые сети, связанные между собой особым образом. Например, так формируются конвейерные ленты.

Некоторые типы машин могут иметь версию, отличную от указанной. Станки плазменной резки выполнены в виде стола, по которому во всех пространственных положениях перемещается станина с установленным на ней плазмотроном (в данном случае это рабочий инструмент). Станок оснащен набором подходящих цилиндров, необходимых для создания плазменного потока, разрезающего заготовку. Пульт управления с компьютером расположен отдельно во избежание поражения оператора станка ультрафиолетовым излучением.

Что делают на станках с ЧПУ: сферы применения

Такое оборудование востребовано в следующих случаях:

• производство щитов и других плоских элементов из дерева, например корпусной мебели;
• изготовление пластиковых деталей различной формы, в том числе изогнутых;
• точильные камни и аналогичные твердые материалы природного происхождения;
• производство сложных металлических изделий, в том числе ювелирных изделий.

Все вышеперечисленные задачи решаются резанием, фрезерованием, пилением, гравировкой, сверлением.

        Шарико-винтовая передача (ШВП)

Следующим узлом фрезерного станка является ШВП (ШВП) .

Рисунок 8 – Шарико-винтовая передача

Его основное назначение — преобразование вращательного движения приводов машин в возвратно-поступательное движение исполнительных механизмов с помощью циркулирующего шарикового механизма между винтом и гайкой. Принцип действия ШВП следующий — в гайке сделаны специальные спиральные канавки, по ним перемещаются тела качения, т.е между винтом и гайкой.

Сами шарики (тела качения) движутся по замкнутой траектории при вращении винта и одновременно передают гайку. Число рабочих оборотов от 1 до 6. Большее число оборотов используется для нагруженных передач на тяжелых машинах. ШВП изготавливают из высоколегированной стали, подвергают поверхностной закалке (поверхностной закалке высокочастотным током высокой частоты) с последующей шлифовкой.

Основные преимущества ШВП:

• Высокий КПД, может быть более 80% (так как проскальзывание шариков в ШВП минимально)
• Низкие потери на трение
• Высокая грузоподъемность при малых габаритах
• Высокая точность движения
• Плавная работа

Недостатки шариковых винтов:

1. Сложно создавать дизайны.
2. Высокая цена
3. Ограничение длины (из-за кумулятивной ошибки)

Существует два типа СВП:

1. Катаные ШВП, в данном случае винт с резьбой, прокатывают на специальном прокатном оборудовании. Они проще в производстве и дешевле.
2. Заземлить шариковые винты. Сначала резьба нарезается, затем полируется. Более точны, что, в свою очередь, влияет на точность позиционирования и повторяемость машины.

Производители шариковых винтов:

• ХИВИН (Тайвань)
• ТНК (Япония)
• СКФ (Швеция)
• СБК (Корея)
• Штайнмайер (Германия)
• Меквел (Италия).

Кроме ШВП существуют РВП — ролико-винтовые тяги. В качестве тела качения РВП использует ролики, за счет этого увеличивается максимальная грузоподъемность, увеличивается срок службы и надежность. Однако стоимость РВП в несколько раз выше, чем у ШВП.

Рисунок 9 – Роликовый винт

Техника безопасности

В связи с тем, что работа станков с ЧПУ осуществляется в автоматическом режиме, возле станка должно находиться наладочное устройство или оператор, готовый в случае необходимости отключить оборудование. Необходимо следить за тем, чтобы все предохранительные кожухи были закрыты во время работы, а сама машина была заземлена. Важно обеспечить наличие средств пожаротушения, в том числе позволяющих тушить работающие электроприборы. Весь персонал, допущенный к работе с машиной, должен пройти специальное обучение и соблюдать все необходимые безопасные расстояния.

Назначение

Технологические характеристики токарного оборудования позволяют выполнять на нем только отдельные виды механической обработки. Поэтому его применяют для изготовления изделий с цилиндрическими, сферическими и коническими поверхностями, с применением токарной обработки, а также операций со сверлами, метчиками, зенковками и развертками. Токарная обработка является основным видом токарных работ и имеет следующие варианты:

• внешняя токарная обработка;
• внутренняя расточка;
• обрезка концов;
• канавка;
• сегмент.

Многофункциональные токарные станки имеют дополнительный фрезерный шпиндель, позволяющий выполнять все виды фрезерных работ. Универсальный токарный станок с ЧПУ по металлу также может быть оснащен съемной фрезерной головкой. Чаще всего такие дополнительные механизмы используются на устройствах небольших размеров, пример тому стационарный токарный станок с ЧПУ.

Основными группами изделий, изготавливаемых на токарных станках, являются валы, втулки, плоские тела токарной обработки, корпусные детали, фланцы редукторов и эксцентрики. Для крупносерийного производства простых деталей применяют прутковые станки или специализированные установки. А основное назначение токарных станков с программным управлением – это единичное и мелкосерийное производство изделий повышенной сложности.

Устройство станков с ЧПУ: основные узлы и механизмы

К станкам с ЧПУ относятся узлы, задачей которых является выполнение определенных возложенных на них функций.

Среди основных компонентов металлообрабатывающего оборудования с ЧПУ можно выделить:

• База. Представляет собой прямоугольник, который вместе с станиной обеспечивает устойчивость изделия.
• Кровать. Основная часть устройства. Он соединяет все узлы и механизмы.
• Бабушка — старая дева. Он содержит подшипниковый узел шпинделя, который зажимает и вращает поставляемую заготовку.
• Автоматическая голова. С его помощью можно привести режущие элементы в рабочее положение.
• Кормовые станции. Перемещения ротора производятся до линейного положения узлов с помощью ШВП.
• Датчик резки металла. Он установлен на головке шпинделя.
• Система контроля. В станок встроено несколько панелей для контроля работы и контроля процесса производства деталей.

Ссылка. Если знать всю конструкцию устройства ЧПУ и его составные части, можно быстро приступить к работе, а в случае чего устранить неполадки или объяснить проблему мастеру.

Преимущества

Работа такого точного механизма позволяет быстро решать ранее невыполнимые задачи: использовать рельефные украшения, которые невозможно выполнить вручную. Благодаря обработке данных и автоматизации позволяет избежать ошибок, вызванных человеческим фактором. Если вы умеете пользоваться станками с ЧПУ, риск брака стремится к нулю.

Для большинства изделий это технология «полного цикла», минимизирующая затраты на производство. Он также отличается надежностью (может работать непрерывно годами), гибкостью настройки и широким набором опций.

Проблемы

Недостатки — в нюансах доводки: хотя коды G и M универсальны, но каждый программист составляет их по-своему. Поэтому возможны несоответствия при запуске ПО, которые необходимо отлаживать отдельно.

Кадровая ситуация часто бывает сложной. Молодые и начинающие специалисты прекрасно понимают, как работает станок с ЧПУ, но не знают практических свойств дерева или металла. Опытные слесари, фрезеровщики и токари, наоборот, с материалами «на ты», но с компом почти не знакомы.

2. Компоновки токарных станков с ЧПУ

Конструкция первых токарных станков с ЧПУ мало чем отличалась от конструкции серийных, на базе которых они изготавливались. Так, токарно-винторезный станок модели 16К20Ф3, в отличие от серийного токарно-винторезного станка модели 16К20, имел изменения в некоторых узлах с добавлением следующих устройств и механизмов:

• электронное устройство ЧПУ для управления работой станка;
• отдельные станции по каждой координате (одна для перемещения штангенциркуля в продольном направлении, другая в поперечном);
• автоматическая трансмиссия (АКС), передачи, включаемые электромагнитными муфтами при поступлении команды на изменение скорости, выключение или замедление вращения шпинделя станка;
• вращающийся резцедержатель, в шести положениях которого можно установить разные инструменты для обработки заготовки;
• нескользящие шариковые винты, обеспечивают более точное перемещение суппорта в продольном и поперечном направлениях

В современных станках с ЧПУ цикл обработки деталей полностью автоматизирован с созданием необходимых режимов резания.

Без участия оператора выполняются все вспомогательные движения и функции: ускоренное перемещение рабочих органов, смена инструментов, установленных в револьверных головках или магазинах, зажим заготовки, перемещение задней бабки и люнета, включение и выключение стружколома и механизмы удаления стружки, включение системы охлаждения, введение предустановленных инструментов для коррекции положения и т д. Без высокой точности станки с ЧПУ теряют большую часть своих преимуществ. Это кардинально изменило конструкцию машины:

• базовые узлы сделаны более жесткими с удобным доступом к заготовке и свободным сходом стружки;
• для снижения удельного давления на направляющие их делают широкими и с максимальным расстоянием с надежной защитой от грязи;
• приводы главного движения обеспечивают бесступенчатую регулировку;
• в шпиндели встроены автоматические зажимные и разжимные устройства;
• узлы привода подачи выполнены с максимально короткими кинематическими цепями, что обеспечивает высокую жесткость, плавность хода, минимальные потери на трение;
• направляющие сделаны более прочными, с низким коэффициентом трения;
• в станки встроены автоматические смены инструмента, удаления стружки, смазки, загрузки и т.д.;
• шпиндельная головка устанавливается отдельно от редуктора;
• предусмотрена автоматическая система измерения с обратной связью

Как работает станок с ЧПУ: алгоритм и описание

Блок ЧПУ управляется оператором, который задает алгоритм работы на пульте управления, который в свою очередь реализует заданные действия по обработке изделий.

Благодаря программному управлению процесс производства полностью автоматизирован. Достаточно задать необходимую программу обработки, установить заготовку и включить программу, чтобы в результате получить партию изделий одинакового размера и качества. Контроллеры программы могут решать поставленные логические задачи и производить расчеты на встроенном экране или с помощью визуального сигнала.

Для предотвращения повреждения основных узлов станков в них имеется система защиты, оповещающая о неисправностях и предотвращающая запуск неправильных режимов обработки деталей.