Станки с ЧПУ, их виды и возможности

Станки с ЧПУ (числовым программным управлением) - это автоматизированные станки-роботы, которые могут изготавливать операции по заданной программе без непосредственного участия человека. Такие станки являются значимой частью нынешней автоматизации, использование которой нужно для сохранения рентабельности и приобретения выручки предприятиями, потому что является главным условием обеспечения качества и скорости производства.

Самыми примитивными словами станок с ЧПУ - это станок с компьютерным управлением. Сокращение ЧПУ обозначает числовое программное (компьютерное) управление. В ЧПУ-станке обрабатывающий инструмент и заготовка начального материала управляются с подмогой компьютерной программы. Полный процесс обработки с ЧПУ зависит от CAD и CAM. CAD обозначает автоматизированное проектирование, а слово CAM - автоматизированное производство. С поддержкой CAD-программы создается трехмерный дизайн объекта, тот, что станок должен изготовить, и с поддержкой CAM-программы эта виртуальная модель превращается в настоящий трехмерный объект.

Станок с ЧПУ - это трудная программно-аппаратная система, которая может преобразовать блок сырьевого (начального) материала в трудную деталь для последующего применения в больше огромном механизме либо машине.

Современные станки с ЧПУ отличаются высокой точностью воспроизведения и могут гораздо сократить сроки поставок. Традиционно, когда речь заходит о станках с ЧПУ, имеются в виду станки используемые в сфере индустриального производства. Эти машины создают вещи которые мы используем всякий день. <![CDATA[]]>Примеры станков с ЧПУ многочисленны<![CDATA[]]> - сюда входят фрезеры, лазерные резаки, граверы, станки электроэрозионной круты, токарные станки, плазмотроны, водорезы и многие другие.

Официально 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.

Наравне с 3D-печатью обработка на станке с ЧПУ является особенно распространенным способом для создания прототипов из файла цифрового программного обеспечения.

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

Вначале создается двухмерная либо трехмерная цифровая модель грядущего объекта  из файла CAD (автоматизированное проектирование), после этого кодируется компьютерная программа, которую станок с ЧПУ сумеет осознать.

Когда код загружен, оператор станка исполняет тест, дабы удостовериться что в коде нет ошибок. Данный процесс знаменит как «пневматический подвод инструмента». Выполнение этой процедуры имеет весомое значение, от того что любая оплошность, которая теоретически может снизить скорость либо точность обработки заготовки, будет найдена и поправлена.

Как только отладка закончена, программа вводится в постпроцессор, тот, что преобразует ее в G-код (код, внятный машине - комплект инструкций). G-код управляет всеми параметрами изготавливаемой операции, такими как координация, скорость подачи, местоположение и скорость инструмента.

Всякий станок с ЧПУ, по существу, состоит из следующих компонентов:

    Программа обработки деталей. Программа обработки деталей представляет собой серию закодированных инструкций, нужных для изготовления объекта. Программа управляет движением станка и включением/выключением вспомогательных функций, таких как вращение валика и подача охлаждающей жидкости. Закодированные инструкции состоят из букв, цифр и символов.
    Устройство для ввода данных. Устройство для ввода данных является средством ввода программы обработки детали в систему управления ЧПУ. Три особенно зачастую используемых устройства ввода данных - это устройство ввода с перфоленты, устройство для считывания с магнитной ленты и компьютер при помощи стандартного интерфейса последовательной передачи данных (порт RS-232-C).
    Устройство управления станком. Блок управления станком (MCU) является сердцем системы ЧПУ. Он применяется для выполнения следующих функций:

•         Чтение закодированных инструкций.
•         Расшифровка закодированных инструкций.
•         Реализация интерполяций (линейных, круговых и спиральных) для генерации команд перемещения по осям.
•         Передача команд движения оси в схемы усилителя для управления механизмами оси.
•         Приобретение сигналов обратной связи расположения и скорости для всего привода оси .
•         Реализация вспомогательных функций управления, таких как включение / выключение подачи охлаждающей жидкости, смена инструмента и т. д.

    Механизм привода. Механизм привода состоит из схем усилителя, приводных моторов и шарико-винтовых передач. Стержневой блок управления подает руководящие сигналы (расположение и скорость) всей оси в цепи усилителя. Сигналы управления усиливаются для приведения в действие приводных моторов, которые, в свою очередь, вращают шарико-винтовые передачи для верного расположения стола станка.
    Машина-орудие. Числовое программное управление регулирует разные типы станков. Станок как водится имеет подвижный стол либо рабочую голову с инструментом, расположение которых друг касательно друга управляется по осям X и Y в плоскости и по оси Z по вертикали.
    Система обратной связи. Система обратной связи также именуется измерительной системой. Она использует датчики расположения и скорости для непрерывного мониторинга расположения, в котором находится режущий инструмент в определенный момент обработки. Основный блок управления использует разницу между начальными сигналами и сигналами обратной связи для генерации руководящих сигналов, дабы поправить ошибки расположения и скорости.
 

Основные типы станков с ЧПУ

Станки с ЧПУ традиционно подразделяются по методам обработки материала.

•     Сверлильные устройства: работают путем вращения и перемещения сверла вокруг и в контакте с блоком начального материала.
•     Токарные станки: в противоположность сверлильным устройствам, токарные станки вращают блок сырьевого материала супротив головки бура.
•     Фрезерные станки: предусматривают применение вращающихся режущих инструментов для удаления материала из заготовки.
•     Электрическая и химическая обработка. Существует ряд новых спецтехнологий, в которых применяются особые способы круты материала. Примерами являются электронно-лучевая обработка, электрохимическая обработка, электроэрозионная обработка (EDM), фотохимическая обработка и ультразвуковая обработка.
•     Другие режущие инструменты. Существует ряд других новых спецтехнологий, в которых для обработки заготовки применяются разные материалы. Примеры включают станки для лазерной круты, машины для кислородной круты, станки для плазменной круты и машины водоструйной круты.

Станки с числовым программным управлением могут трудиться фактически с любым сырьем: алюминий, латунь, медь, железо, титан, дерево, стекловолокно, пластмассы, полипропилен. Для некоторых станков (скажем, сверлильных, буровых, гайкорезных) нужно, дабы режущий инструмент и обрабатываемая деталь были помещены касательно друг друга в определенных зафиксированных позициях, в которых они обязаны оставаться, пока резак исполняет свою работу. Эти станки вестимы как машины с позиционной обработкой, а аппаратура контроля, которая регулирует работу станка, осуществляет управление по тезису “от точки к точке”. Скорости подачи не надобно программировать. В этих станках вся ось приводится в движение отдельно. В системе движения «от точки к точке» информация о размерах, которая должна передаваться станку, будет представлять собой последовательность требуемых расположений 2-х шпинделей.

Иной тип ЧПУ-станков подразумевает движение заготовки касательно режущего инструмента во время обработки. Эти станки включают фрезеровальные, фрезерно-модельные станки и т. д. и вестимы как станки с контурным типом движения, по-английски так и именуются - CNC router, дословно - “ЧПУ-маршрутизатор”, что говорит о том, что маршрут инструмента в них всецело задается программой. Механизм регулирования, нужный для их управления, именуется устройством контурного управления.

Контурные станки также могут применяться в качестве станков с точечным типом движения, но их применение будет выигрышным, если только заготовка также не требует выполнения контурной операции. Эти машины требуют одновременного управления осями. В контурных станках касательно расположение заготовки и режущего инструмента должно непрерывно контролироваться. Система управления должна быть способна принимать информацию о скоростях и расположениях шпинделя машины. Скорости подачи обязаны быть запрограммированы.

Запрограммированные инструкции подаются в блок управления через устройство ввода данных. После этого блок управления преобразует эти инструкции в электрические толчки (сигналы) и отправляет их в сервоусилитель для пуска сервомоторов.

Основным недостатком ЧПУ-станков в с разомкнутой системой управления является неимение системы обратной связи, которая бы проверяла точность и скорость режущего инструмента. Если продуктивность системы зависит от нагрузки, температуры, влажности либо смазки, то фактическая мощность может отличаться от нужной. По этим причинам разомкнутая система управления обыкновенно применяется в точечных ЧПУ-станках, где требования к точности не являются скептическими. Дюже немногие машины с контурным типом движения с постоянным движением применяют разомкнутое управление.

ЧПУ-станки с замкнутым силуэтом оснащены системой обратной связи для контроля фактической эффективности и исправления расхождений с запрограммированными данными. Система обратной связи может быть либо аналоговой, либо цифровой. Аналоговые системы измеряют метаморфоза физических переменных, таких как расположение и скорость, с точки зрения ярусов напряжения.

Цифровые системы контролируют метаморфозы продуктивной мощности с поддержкой электрических толчков. Разные датчики контроля расположения применяются для управления динамическими колляциями и координатным расположением шпинделя станка. Множество систем ЧПУ работают от сервомеханизма, то есть, по тезису замкнутого силуэта. Если обнаруживается несоответствие между тем, где должен быть инструмент машины согласно заданной инструкции, и тем, где он на самом деле находится, датчик-измеритель подает сигнал приводному блоку для исправления, переводя передвижной компонент станка в необходимое место.

Станки с замкнутым силуэтом - дюже сильные и точные, так как они способны контролировать рабочие параметры с подмогой систем обратной связи и механически вносить необходимые исправления в процесс обработки в режиме реального времени.

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

ЧПУ-станки с 4 и 5 осями обеспечивают многоосевые вероятности 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.

Значимость многоосных ЧПУ-станков заключается в том, что они разрешают сократить производственный цикл за счет обработки трудных деталей с одного установа. В дополнение к экономии времени может быть достигнута и повышенная точность обработки сырьевого материала, от того что ошибки позиционирования механически устраняются между установами.

Помимо того, многоосные ЧПУ-станки обеспечивают усовершенствованную обработку поверхности изделия и имеют высокий срок эксплуатации вследствие тому, что способны поддерживать наилучший контакт режущего инструмента с деталью.

Также многоосные станки могут применять больше короткие режущие инструменты, потому что головка может быть опущена в направлении работы, а режущий инструмент - в направлении поверхности. В итоге достигается больше высокая скорость обработки, а вибрация машины - уменьшается.
 

Систематизация станков с ЧПУ по типу привода

Основная функция станка с ЧПУ состоит в том, дабы обеспечить механическое и точное управление движений его элементов, таких как платформа, шпиндель и т. д. Приводы применяются для обеспечения управляемого движения компонентов станка с ЧПУ. Приводная система состоит из приводных моторов и шарико-винтовых передач. Блок управления посылает насыщенные руководящие сигналы для активизации приводных моторов, которые, в свою очередь, вращают шарико-винтовые передачи, дабы установить платформу станка в требуемое расположение либо вызвать вращение шпинделя.

Приводы, используемые в станках ЧПУ, бывают различных типов, таких как

• электрические,
• гидравлические
• пневматические.

Гидравлические приводы имеют крупную габаритную мощность  и обеспечивают плавное и сверхточное движение режущего инструмента. Но моторы с гидравлическим приводом трудно обслуживать, и они огромные по объему. Как водится, такие моторы применяют гидравлическое масло на нефтяной основе, которое может воспламеняться при высоких рабочих температурах. Также гидравлические приводы нуждаются в особой обработке для охраны от коррозии.

Электрический привод представляет собой серводвигатель непрерывного либо переменного тока. Такие моторы дюже малы и примитивны в управлении.

Пневматические ЧПУ-станки. Эти приводы применяют воздух в качестве рабочего вещества, которое общедоступно и является пожаробезопасным. Пневматические приводы примитивны по конструкции и касательно недороги. Впрочем эти приводы маломощные,  достаточно громкие и имеют меньшую точность позиционирования по сопоставлению с другими типами приводов.

Превосходства станков с ЧПУ для бизнеса

Станки с компьютерным числовым программным управлением (ЧПУ) являются экономически выигрышным методом возрастания операционной результативности и качества продукции. Они уменьшают убыточные расходы, а также улучшают финансовые показатели компании вследствие больше стремительному производству и больше высокому качеству выпускаемой продукции. Обширно используемые в обрабатывающей промышленности, станки с ЧПУ все почаще заменяют машины с ручным управлением, такие как вертикальные фрезерные станки, строгальные станки, центровые токарные станки. Вследствие компьютерному обеспечению станки с ЧПУ способны резать, формировать и обрабатывать начальный материал со скоростью и точностью, которых нереально достичь при применении традиционных методов производства.

В различие от станков с ручным управлением, станки с ЧПУ способны изготавливать объекты всякий трудности и геометрии.
Станки с ЧПУ обеспечивают точность многократного воспроизведения в процессе производства, гораздо уменьшая отходы сырья. Еще одним главным превосходством является способность станков с ЧПУ трудиться круглосуточно и без остановки. Они способны механически переключать инструменты для всякой стадии процесса производства и могут трудиться единовременно на нескольких осях, решительно уменьшая сроки поставок.
Станки с ЧПУ также гораздо безвреднее, чем станки с ручным управлением, так как оператор не взаимодействует напрямую с режущими/обрабатывающими инструментами.

Наконец, производственным предприятиям, использующим станки с ЧПУ, требуется поменьше работников, что снижает энергозатраты, не влияя на качество продукции. Метаморфозы в производственном процессе достигаются путем использования обновлений программного обеспечения, а не дорогостоящих курсов обучения персонала.

Но, наравне с явственными превосходствами, станки с ЧПУ имеют несколько недостатков:

•     Станки с ЧПУ, как водится, подороже, чем станки с ручным управлением.
•     Техническое обслуживание станков с ЧПУ также стоит подороже по сопоставлению со станками с ручным управлением.
•     Для работы станков с ЧПУ требуется поменьше рабочих, по сопоставлению со станками с ручным управлением. Многие считают, что массовая автоматизация может привести к безработице, и такая точка зрения может вызвать негодование в обществе.

Правда в том, что рабочие, привыкшие к станкам с ручным управлением, натуральным образом заканчивают карьеру и выходят на пенсионную выплату, а экспертов по работе с автоматизированным оборудованием подготавливается не огромнее, чем нужно, так что безработица им не грозится.

Настоящее использование станков с ЧПУ

ЧПУ-станки могут быть пригодны любому предприятию, которое изготавливает либо нуждается в высокоточно обработанных деталях и компонентах. Сокращение времени разработки, усовершенствованное управление резервами товаров и больше высокое качество выпускаемой продукции, оптимизация операционных затрат, возрастание продуктивности и, как следствие, увеличение выручки - гарантированные превосходства применения машин с ЧПУ в бизнесе. Станки с компьютерным числовым программным управлением производят трудные детали для всякого использования, стремительно и с дюже высоким ярусом точности. Процессы компьютерного проектирования легко преобразуются в физические товарные продукты, что экономит время и деньги в процессе разработки.

На смену традиционным 3-осевым машинами с ЧПУ, которые предназначаются для работы в трехмерном пространстве плоскостей x, y и z, пришли 4 и 5-осные станки. Добавление поворотного движения к двум основным осям разрешает создавать больше трудные компоненты с невообразимой точностью и достоверностью, наравне с дополнительными превосходствами, заключающимися в сокращении времени наладки станка, возрастании результативности процесса и совершенствовании финальной обработки поверхности готового изделия. Внедрение механической обработки с ЧПУ способно усовершенствовать всякий аспект производственного процесса; впрочем, есть ветви промышленности, где применение ЧПУ-станков является особенно рациональным и выигрышным.

Аэрокосмическая индустрия

Обработка с ЧПУ обширно применяется в аэрокосмической промышленности, в которой зачастую нужны высокоточные детали со трудной геометрией из редких либо труднообрабатываемых материалов. В этом секторе обрабатываемые с ЧПУ аэрокосмические детали зачастую имеют скептически значимое значение и следственно обязаны изготавливаться с наивысшим ярусом точности и аккуратности.

Компоненты для аэрокосмического оборудования обязаны отвечать суровым требованиям по плоскостности, закругленности, цилиндричности, в то время как возможные отклонения не обязаны превышать 0,00004 дюйма (либо 1 микрона). Все эти требования к компонентам могут быть исполнены только с поддержкой компьютерной обработки. Изредка геометрия детали настоль трудна, что ее дозволено достичь только с поддержкой пятиосевой системы обработки с ЧПУ.

Классические примеры деталей произведенных на ЧПУ-станках для аэрокосмической ветви, включают:

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

Многие разные материалы могут быть использованы в аэрокосмической обработке с ЧПУ-обработкой; алюминий, нержавеющая железо, латунь, никель, бронза, керамика, пластик, магний, титан и разные сплавы. Станки с ЧПУ применяют все знаменитые изготовители самолетов, вертолетов и космических агрегатов, включая аэрокосмические корпорации и национальные космические агентства различных стран.

Электросвязь

Высокоточная обработка на станках с ЧПУ также повсюду используется в телекоммуникационном секторе. Как и в случае с аэрокосмическими компонентами, телекоммуникационные части зачастую применяются в скептически значимых приложениях, в которых отказ примитивно немыслим. Достижение этого яруса безопасности зачастую требует применения деталей, которые соответствуют немыслимо малому возможному отклонению. Обыкновенно используемые материалы в этом секторе включают алюминий, нержавеющую железо и латунь. Примеры телекоммуникационных деталей, которые зачастую производятся на станках с ЧПУ:

•     Радиаторы;
•     Гофрированные рупоры;
•     Компоненты микроволновых антенных мачт;
•     Корпуса и обшивки;
•     Оборудование, охраняющее от радиочастотных помех.

Мировые телекоммуникационные компании, использующие ЧПУ-обработку в своем производстве: Deutsche Telekom AG, America Movil, China Telecom, Verizon Communications Inc.

Здравоохранение

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

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

 

Автомобилестроение

ЧПУ-станки в автомобильной промышленности пользуются огромным спросом, потому что изготовители тяготятся извлечь выгоду из многих превосходств процесса, включая скорость, автоматизацию, повторяемость и вероятность изготавливать компоненты по индивидуальным требованиям. ЧПУ-обработка также применяется в автомобильной промышленности для изготовления прототипов. ЧПУ-станки дозволяют создавать доброкачественные функциональные прототипы, которые дозволено тестировать и проверять перед началом серийного производства. Вследствие широкому многообразию поддерживаемых  материалов, ЧПУ-обработка может применяться для изготовления всевозможных прототипов для транспортных средств, включая металлические либо пластиковые детали для использования под капотом либо для демонстрации конструктивных особенностей автомобильных интерьеров. Компоненты освещения, такие как крышки фар, скажем, могут быть стремительно изготовлены с поддержкой ЧПУ и прозрачных акриловых материалов.
<![CDATA[]]><![CDATA[]]>
В автомобильной промышленности на станках с ЧПУ почаще каждого производят:

•     Внутренние панели кузова;
•     Пусковые моторы;
•     Моторные отсеки и головки цилиндров;
•     Ведущие мосты;
•     Коробки передач;
•     Специализированные компоненты и запчасти.

Оптимальные станки для маленький мастерской и всеобщего знакомства с спец технологией. Крохотный станок для работ по дереву, пластику, полимерным и композитным материалам. Легко поместится на верстак в всякий мастерской. Безупречен для создания сувениров, маленьких декоративных и рекламных изделий. Лазерный гравер-резак для работы с листовым материалом необходим, когда требуется с высокой точностью вырезать уйма мелких деталей, что может быть применено где желательно - в рекламном производстве, в искусстве, в производстве сувениров и игрушек, создании предметов быта - украшений интерьера, деталей осветительных приборов.
 

Итоги

Станки с ЧПУ стремительно окупаются, уменьшая операционные расходы и сокращая могущество на производство человеческого фактора. Они не требуют непрерывного присутствия оператора, что дозволяет одному работнику обслуживать десятки станков, сокращая число нужного персонала и расходы на оплату труда. Уменьшение доли ручного труда также повышает безопасность производства, снижая вероятность травмирования человека до мизерных величин.

Главные превосходства станков с ЧПУ - скорость и точность работы, постоянный режим 24/7, устойчивость качества итога, недостижимая человеку.

Наконец, ЧПУ-станки предлагают удивительную эксплуатационную эластичность. Машина с ЧПУ может исполнять различные программы для производства гораздо отличающихся друг от друга продуктов, не требуя при этом существенной переоснастки. Это дает станкам с ЧПУ крупное превосходство перед другими способами производства, потому что дозволяет изменять роль станка на линии за несколько минут.

Ниже представлено видео самого распространенного дешевого китайского станка с Али экспресс, который можно заказать по этой ссылке - <![CDATA[]]>Лазерный гравер CNC3018, фрезерный гравировальный станок деревообрабатывающий с ЧПУ для ПХД, ПВХ<![CDATA[]]>
 

 ЧПУ-обработка энергично применяется в самых различных отраслях, от того что дозволяет изготовителям повысить свои выручки, за счет совершенствования качества продукции и увеличения эффективности предприятий.

Станки с  ЧПУ для всяких производственных нужд и всякого бюджета <![CDATA[]]>выбирайте на Алиэкспресс<![CDATA[]]>.