Меню

Cnc оборудование что это

Что означают эти 3 буквы ЧПУ

Здравствуйте, дорогие друзья. Эта статья на Дзене для нас первая. В ней мы постараемся просто рассказать о очень интересной теме , тесно связанной с робототехникой и автоматизацией производств. А так же, просто познакомиться с вами.

Сразу сделаем оговорку, что эта статья для тех, кто только краем уха, когда то, слышал про ЧПУ и не знает современных реалий этой отрасли. Но очень хотел бы научиться и знать теорию. Особенно разбираться в большом разнообразии вариантов. Более подробно мы напишем по каждой теме в дальнейших материалах. Надеемся на вашу поддержку.

Что такое чпу?

Само сокращение ЧПУ означает — Числовое Программное Управление. Есть код — программа, которая сообщает устройству куда, как нужно двигаться и что включить. Самый простой пример ЧПУ, который есть почти у каждого из нас — принтер. Программа обрабатывает изображение и подаёт на принтер сигналы для подачи бумаги, движения печатающей головки и момент в который капля краски должна выпустится из картриджа. Конечно это очень упрощено, потому что есть ещё с десяток параметров, которые учитываются программой и системой управления принтером. Но в общих чертах достаточно понятно.

Точно по такому же принципу устроены все, даже самые дорогие, станки с ЧПУ (лазерные, фрезерные, токарные, 3д принтеры и тд.). Да, практически, все устройства, которые хоть немного связаны с электроникой, и позволяют при нажатии кнопки запустить определённый процесс можно смело назвать чпу))) Отличаются они только сложностью процессов и габаритами.

Но так как мы пишем про станки, то будем рассматривать пока только эту нишу. Потом, возможно, поговорим о других устройствах.

В отличии от вышеописанного принтера, где есть цифровая картинка (а все мы надеюсь знаем что картинка это код) и движения головки стандартные в зависимости от габаритов листа (влево и вправо), станки с ЧПУ уже более гибкие устройства в плане загрузки каких то данных и получения на выходе какого то результата, связанного уже с физическим воздействием разного вида на обрабатываемый материал, который в свою очередь тоже разный. Поэтому существуют такие профессии как оператор ЧПУ и инженер программист ЧПУ (в подавляющем числе случаев эти профессии объединены). Программист составляет по чертежу конструктора программы, а оператор загружает их в станок, если требуется меняет инструмент, устанавливает материал и следит за правильным исполнением этих программ (человеческий фактор нельзя пока упускать из виду, программист или конструктор могут ошибиться элементарно).

Стоит отметить, что современные промышленные системы имеют программное обеспечение, позволяющее почти автоматически вычислять нужные операции обработки и генерировать код для станков, почти так же как и принтер. Но это очень дорого и оператор всё равно нужен. Кто то должен нажимать на зелёную и красную кнопку)))

Устройство станков

Все станки устроены одинаково. Есть основные 3 оси: ось X (влево вправо), ось Y (вперёд назад) и ось Z (вверх вниз). Этого достаточно, чтобы обрабатывать в 2D и в 2,5D проекциях. Остальные оси вспомогательные (сейчас мы о них говорить не будем).

Так же станки делятся на модели портального типа и с подвижным столом. В первом случае поле это несущая часть станка, на котором сверху по высокоточным рельсам катается балка с осью X и Z. Такую конфигурацию обычно применяют в бюджетных (относительно не высокоточных до 0.1 мм) моделях и моделях с большим рабочим полем. Отсюда кстати правило точности станков. Если вас заверяют, что большой станок, хотя бы 1м на 2м имеет точность в 0.05мм по всей площади, то это однозначно не так (если конечно это не супер дорогущий аппарат и стоит он на высокопрочном фундаменте).

Источник



Системы ЧПУ для автоматизации станков

Автоматизация производственных процессов шагнула на новую ступень развития. Компьютеры в системе управления стали обычным явлением. Большинство современных людей уже знает, что такое CNC, а производством оборудования с таким управлением занимаются многие известные компании. Разобраться с предложениями поможет более глубокое знание данного вопроса.

Что такое CNC: все о станках с ЧПУ

Computer numerical control или сокращенно CNC представляет собой современное направление в разработке техники различного назначения, базирующееся на использовании цифровых электронных устройств в системе управления. В России оно известно, как числовое программное управление (ЧПУ).

По сути, ЧПУ – это компьютеризированный комплекс, управляющий рабочими органами оборудования и контролирующий исполнение задания. Любые перемещения исполнительных органов задаются специальной управляющей программой (УП) для данного станка. Она составляется из необходимых команд, записанных на языке программирования ЧПУ (G- и М-коды). Компьютер сохраняет в своей памяти УП, и оператор всегда может ей воспользоваться для выполнения конкретной работы.

Современная система CNC существенно расширила возможности ранее используемой системы NC. Базой для нее служат микроконтроллеры, программируемые логические контроллеры, компьютеры на микропроцессорах.

Целесообразность использования

фото

Система ЧПУ значительно повышает производительность труда и способствует сокращению работников, но для ее внедрения необходимы значительные затраты и специально подготовленные работники, что не всегда экономически оправдано. Использование ЧПУ целесообразно в следующих обстоятельствах:

  1. Производство изделий высокой стоимости, когда применяются дорогостоящее и дефицитное сырье. В этом случае необходимо минимизировать ошибки, исключить брак, что и обеспечивает ЧПУ.
  2. Выпуск однотипных изделий большими сериями. Отработанная программа позволяет снизить себестоимость и менять программное обеспечение (ПО) нет необходимости, а первоначальные затраты достаточно быстро окупаются.
  3. Изготовление сложных деталей, требующее проведения многочисленных технологических операций.
  4. Необходимость обеспечения выпуска многочисленных изделий, абсолютно идентичных по точности обработки. Программа обеспечивает такое производство с отклонением не более 3 мкм.
  5. Изготовление изделий, в конструкцию которых часто вносятся небольшие изменения. При использовании ЧПУ они легко вносятся в УП с пульта оператора станка.

Важно! Автоматизация производства – это современный подход к его организации, но она требует экономического обоснования.

Функции

оператор станка

Система ЧПУ способна выполнять следующие функции:

  1. Управление процессами обработки деталей из различных материалов (металлы, древесина, пластик и т. п.). Для этого данной системой обеспечивается станочный парк (станки с ЧПУ).
  2. Управление асинхронными электродвигателями. Их плавная регулировка крайне затруднена, а ЧПУ позволяет применять «векторное управление».
  3. Управление промышленными роботами.
  4. Управление периферическими устройствами различного назначения. Характерные примеры: 3D-принтеры и сканеры.

Некоторое оборудование обеспечивается централизованными, автоматизированными рабочими местами, когда нужная программа устанавливается через промышленную сеть. В этом случае ЧПУ позволяет контролировать работу не одного станка, а всего участка, цеха (ABB Robot Studio, Microsoft Robotics Developer Studio).

Особенности

текстовое пояснение

Станки с ЧПУ обладают рядом привлекательных особенностей:

  1. Высокий уровень автоматизации. Оператор только контролирует процесс по монитору. Его участие в процессе сведено к минимуму.
  2. Обеспечение повторяемости. Оборудование не зависит от настроения и физического состояния оператора. Оно выпускает одинаковые изделия с неизменным высоким качеством месяцами, а то и годами.
  3. Один оператор способен обслуживать несколько станков.
  4. Гибкость. При небольших изменениях параметров процесса вносится корректива в программу, а при существенном изменении – загружается новая программа. Такие процедуры не занимают много времени.
  5. Точность обработки и повторяемость. Программа обеспечивает выпуск множества одинаковых деталей с высочайшей точностью.
  6. С помощью станков с ЧПУ можно изготовить изделия сложной формы, которые подвластны только высокопрофессиональным рабочим, да и то с использованием специальных приспособлений.

Важно! Станки с ЧПУ отличаются универсальностью и способны заменить 4–5 простых машин. При этом не надо искать опытных рабочих по конкретной специальности, достаточно подготовить оператора оборудования с ЧПУ.

Классификация

фото станка

Станки с ЧПУ подразделяются на несколько категорий. Это отражается в буквенно-цифровом обозначении марки. По назначению оборудования устанавливается технологическая категория. Она определяется по возможности проведения основных операций. Основные виды: токарные станки (номер группы – 1), фрезерные (номер 6), сверлильные и расточные станки (номер 2), многоцелевое оборудование (номер 9). Эта цифра стоит первой в маркировке.

По степени автоматизации устанавливаются такие типы:

  1. Ф1 — координаты движения устанавливаются с помощью клавиатуры компьютера (один нажим – 1 кадр программы). Предусматривается устройство цифровой индикации.
  2. Ф2 — используется порционная или прямоугольная система управления. Первая характерна для сверлильных и расточных станков, а вторая – для фрезерных и токарных станков.
  3. Ф3 — устанавливается контурная или непрерывная система ЧПУ. Она позволяет обрабатывать заготовки практически любой сложности.
  4. Ф4 — многооперационная, комбинированная система ЧПУ. В ней совмещены лучшие качества контурной и позиционной системы.
  5. Ц — цикловое ЧПУ. Это наиболее простая автоматизированная система для серийного выпуска достаточно простых, однотипных изделий.

Производится классификация станков и по способу смены рабочего инструмента. В маркировке могут выделяться такие варианты:

  1. Р – для смены и крепления инструмента применяются револьверные головки.
  2. М – установлен специальный инструментальный магазин, откуда автоматически поступает нужный инструмент.

Указанная маркировка свидетельствует о наличии устройства автоматической смены инструмента (АСИ). Помимо указанных модификаций, станки различаются по типу регулирования привода: шаговый, ступенчатый, плавно регулируемый.

Основные параметры

обработка детали

При выборе оборудования с ЧПУ основное внимание следует уделить таким параметрам:

  1. Класс точности. Допустимую погрешность можно определить по маркировке: П – повышенная точность, В – высокая точность.
  2. Рабочие параметры. Они устанавливаются для каждой технологической категории отдельно. Так для сверлильного оборудования важен максимальный диаметр отверстия, для фрезерных станков – размер рабочей зоны, для расточных станков – диаметр шпинделя, для токарных станков – размеры заготовки и т. д. К общим для всех типов оборудования можно отнести: мощность электродвигателя, скорость обработки (производительность), напряжение питания (220 или 380 В), габариты и масса станка.
  3. Количество одновременно контролируемых координат и точность их задания. В современных станках обеспечивается управление по 5 координатам.

В зависимости от назначения оборудования могут задаваться и другие важные параметры, которые необходимо учитывать при организации производства.

Принцип программирования

дисплей для программирования

Работа станка с ЧПУ зависит от УП. Она может базироваться на следующих принципах программирования:

  1. Ручной способ. Программист формирует программную часть станка путем введения цифровых сведений о координатах движения рабочего инструмента, полученных при ручном перемещении. Требуется множество точек, что затягивает процесс программирования. Данный способ применяется при наличии всего 1–2 станков с ЧПУ, используемых для изготовления простых, однотипных изделий.
  2. Shop-floor – программирование с пульта оперативной системы ЧПУ. В этом случае УП составляется с помощью сенсорного экрана и джойстика на станочной стойке. В последних моделях станков применяется диалоговый режим.
  3. Программирование с использованием систем САПР и САМ. Система САПР (AutoCAD, Solid, Catia, Компас) позволяет построить электронный чертеж изделия, а система САМ (SheetCam, Kcam. MeshCam, CorelDraw) на его основе описывает траекторию движения инструмента. Предварительно графический файл переводится в формат DXF, Exeilon, HPGL или Gerber. Процесс программирования отражается на экране. Выдается Cl-файл. Для преобразования его в понятный для станка вид используется специальная программа (постпроцессор или паспорт). Она обеспечивает подачу команд в форме G- и М-кодов.
Читайте также:  Калуга вакансии слесарь по ремонту оборудования

Программа на станок может загружаться в готовом виде с внешних носителей (дискеты, флеш-носители, магнитные ленты, перфоленты). Она помещается в оперативную память, карту памяти, жесткий диск или твердотельный накопитель.

Конструктивные особенности

Функционирование системы ЧПУ обеспечивают следующие основные узлы:

  1. Пульт оператора, консоль ввода-вывода. Этот элемент конструкции предназначен для ввода УП, задания параметров процесса, а также ручного управления операцией.
  2. Операторская панель, дисплей. Позволяет визуально контролировать процесс и производить корректировку УП.
  3. Контроллер. Это устройство компьютерного типа для введения в действие УП, формирования траектории движения рабочего органа, выдачи необходимых команд, осуществление общего управления, проведения диагностики и дополнительных расчетов.
  4. ПЗУ. Это память, позволяющая хранить программу длительное время. Информация из ПЗУ только считывается.
  5. ОЗУ. Данная оперативная память предназначена для программ, используемых в данный момент, а также для кратковременного хранения информации.

В качестве контроллеров могут служить промышленные готовые модели, встраиваемые устройства на основе микропроцессоров, программируемый контроллер логического типа, промышленный компьютер. Роль исполнительных механизмов исполняют сервоприводы и шаговые двигатели.

Виды станков с ЧПУ

фото

К наиболее распространенному оборудованию с ЧПУ можно отнести фрезерные и токарные станки, а также многоцелевые агрегаты. Они выбираются с учетом того, какие работы планируется производить и в каких объемах.

Фрезерные станки

фото фрезерного станка

Фрезерные станки с ЧПУ могут использоваться только для фрезерования или с расширенным функционалом (сверление, раскрой листов, обработка под разным углом, формирование пазов и т. п.). Основные разновидности:

  1. Вертикальные фрезерные станки. В них шпиндель установлен вертикально. Может иметь нижний или верхний привод. Обработка обеспечивается с одной стороны.
  2. Горизонтальные фрезерные станки. Шпиндель установлен параллельно основанию. На станке можно производить всестороннюю обработку.

Оба типа станков могут иметь 1 или 2 шпинделя. Управление обеспечивается по 3–5 координатам. По способу управления различаются такие варианты: с позиционным, контурным, комбинированным управлением. Основные параметры станков: размеры рабочего стола, глубина фрезерования, мощность, скорость вращения шпинделя, тип передачи.

Среди конструктивных особенностей следует выделить наличие мощной станины, корпуса с ребрами жесткости, шпинделя с повышенной жесткостью для устранения вибраций, высокоточные направляющие рельсы. Для повышения производительности устанавливаются АСИ в виде шпиндельной головки револьверного типа или инструментального магазина. Выпускается большое количество разнообразных моделей для обработки дерева, металла, пластика и других материалов.

Токарные

фото токарных станков

На токарном станке с ЧПУ используются резцы со сменными пластинами. Инструмент крепится в резцедержателе, расположенном в узле суппорта. Для проведения разнообразных процессов часто применяются резцедержатели кассетного типа с возможностью закрепления до 12 разных резцов.

Наиболее популярные разновидности:

  1. Центровые станки. Обработка осуществляется методом точения по контуру заготовки. Изготавливаются детали цилиндрической и конической формы, а также фасонные изделия.
  2. Патронные станки. На них можно производить обработку и снаружи, и изнутри заготовки. Основные операции: нарезание резьбы, зенкование, сверление, обтачивание для установки фланцев, дисков, втулок и шестерней.
  3. Комбинированные (патронно-центровые) станки. Совмещает возможности обоих типов.
  4. Карусельные станки. Они необходимы для обработки деталей больших размеров и заготовок неправильной формы.

Конструктивными особенностями токарных станков с ЧПУ являются: вертикальная или наклонная компоновка, повышенная жесткость элементов, система АСИ.

Многоцелевые

многоцелевой станок чпу

Комплексная обработка деталей осуществляется на многоцелевых станках (обрабатывающих центрах) с ЧПУ. Для них применяются специальные смешанные УП. Станки обеспечивают такие операции: фрезерование, зенкерование, растачивание, раскрой, нарезание резьбы и фасок. Они могут относиться к сверлильно-расточной или токарно-шлифовальной группе.

Многоцелевые станки различаются по типам:

  1. Горизонтальные станки. Они осуществляют одностороннюю обработку заготовок больших размеров.
  2. Вертикальные станки. Способны обеспечить обработку с 3–5 сторон с помощью поворотного шпинделя.

Среди конструктивных особенностей выделяются: наличие инструментальных магазинов для АСИ, поворотные столы для перемещения заготовки, приспособления для смены заготовок. Чаще всего применяются высокомоментные электродвигатели малой инерционности.

Мастер ЧПУ что это за должность?

мастер чпу станка

Мастер или оператор станков с ЧПУ – это человек, работающий на данном оборудовании и обеспечивающий его обслуживание. Помимо него, необходим наладчик ЧПУ, который вводит и корректирует УП. Эти специальности могут совмещаться – мастер-наладчик.

Операторы имеют такие должностные обязанности: обслуживание станка, контроль процесса, проверка и испытание готовых изделий, устранение небольших неполадок, подналадка узлов, подготовка рабочего инструмента. Действует он на основании должностной инструкции, которая утверждается самим предприятием. Мастер может обслуживать одновременно несколько станков. Наладчик ЧПУ осуществляет следующие работы: разработку УП, ввод ее в станок и отработка, наладка оборудования на конкретные процессы.

Обучение операторов и наладчиков обеспечивается в колледжах (техникумах) или на специальных курсах по специальности «Технология машиностроения». Для того чтобы стать профессионалом, работник должен получить такие знания: строение и особенности станков с ЧПУ, технология обработки, основы программирования ЧПУ, принципы работы с компьютеризированными системами, признаки неисправностей оборудования с ЧПУ, особенности различных инструментов и материалов. При работе оператор обязан строго соблюдать технику безопасности.

Станки с ЧПУ (CNC) все активнее внедряются в производство. Они способны обеспечить высокую точность обработки деталей на больших скоростях. В то же время следует учитывать экономическую целесообразность их использования. На российском рынке предлагается множество высококачественных моделей и надо выбирать оптимальный вариант для конкретных условий.

  • 30 августа 2020
  • 5726

Источник

Что такое станок с ЧПУ: устройство и принцип работы

  1. Целесообразность применения
  2. Особенности станков с ЧПУ: что это такое, в чем проявляются
  3. Классификация станков с программным управлением: их характеристика и обозначения
  4. Основные параметры
  5. Принцип программирования
  6. Станки фрезерные с ЧПУ
  7. Как работает ЧПУ-станок токарного типа
  8. Устройство станка ЧПУ многоцелевого типа
  9. Что делают на станках с ЧПУ: сферы применения
  10. Преимущества
  11. Проблемы
  12. Действия наладчика и оператора

Выбирая оборудование для проведения фрезерных, токарных и других подобных работ, каждое предприятие стремится найти максимально надежную, производительную, удобную модель. Стремясь облегчить эти поиски, подробно рассмотрим, что такое ЧПУ-станок: как он устроен, по каким принципам программируется и функционирует, каких видов может быть и так далее. Максимум информации – чтобы вам было проще определиться и решить, вкладываться в такую технику или нет.

Сразу отметим: сегодня они востребованы, причем во всех основных отраслях. На них проводят металлообработку, вытачивая детали с особой точностью (даже если у заготовок сложная поверхность), изготавливают предметы мебели и деревянные панно, макеты, сувениры, игрушки из пластиков и многое другое. Активно используют их преимущества, в том числе и высокую производительность.

Отдельно скажем, как расшифровываются ЧПУ-станки: аббревиатура означает Числовое Программное Управление, то есть компьютеризированную систему, задающую условия нормального функционирования стола, суппорта, шпинделя в течение технологического процесса. Контроль осуществляется за счет специальных и своевременно поданных команд – кодов G и M-типа.

В результате 1 единица такого оборудования так же эффективна, как 5-6 обычных. Оператору остается только включить нужную схему, наладить ее и проследить за ее выполнением – ему необязательно быть квалифицированным токарем или фрезеровщиком.

что такое чпу станок

Целесообразность применения

Необходимо учитывать, что это сравнительно дорогостоящая техника. В условиях современного производства станок с числовым программным управлением выгодно покупать и эксплуатировать в следующих ситуациях:

  • Изготавливаемые детали используются в особенно ответственных случаях – запчасти для авиатехники и транспорта, элементы медицинских аппаратов, лопатки или валы турбин для ГЭС.
  • Выпускаемые заготовки отличаются сложностью поверхности, подразумевающей проведение целого ряда технологических операций в процессе механической обработки.
  • Планируется, что изделия будут выходить регулярными и крупносерийными партиями.
  • Актуально особо точное исполнение – в рамках одного из 6 первых квалитетов по допуску. Отклонения в этом случае устанавливает дискретный шаг привода, составляющий до 3 мкм.
  • Существует вероятность внесения незначительных конструктивных изменений по ходу изготовления детали – путем корректировки программы с операторского пульта.

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

Возможности такого оборудования довольно широки, сферы применения тоже, поэтому и классификация достаточно разнообразна. Но практически все модели, вне зависимости от конструкции, обладают следующими отличительными характеристиками:

  • Сравнительно мощный привод – может быть постоянного тока, с бесступенчатой регулировкой шпинделя, или переменного, трехфазный, с частотой вращения до 2000 об/мин, но обязательно от 20 до 40 кВт.
  • Независимая установка и коррекция каждой из двух координат, в результате чего рабочие органы способны перемещаться по самым сложным траекториям, зачастую даже невозможным для других методов контроля.
  • Повышенная жесткость конфигурации при прецизионной (или высокой) точности обработки заготовки.
  • Скорость установочных передвижений суппорта 4,8-10 об/мин, что минимизирует время холостого хода.
  • Широчайшие рамки регулировки подачи бесступенчатого привода – с изменением до 1200-10000 раз (с 1 до 1200 или даже до 10000 об/мин). Благодаря этому не проблема настроить оптимальный режим выпуска любой детали.
  • Развитые и многофункциональные инструментальные системы – от 12 органов.

станок с чпу что это

Классификация станков с программным управлением: их характеристика и обозначения

Маркировка выпускаемых моделей осуществляется с помощью букв и цифр. Они и формируют артикул, который отражает назначение оборудования, степень его автоматизации, класс его точности. Разделение ведется по нескольким глобальным признакам – рассмотрим каждый из них подробнее.

как расшифровывается чпу станки

Технологические группы

По характеру выполняемых операций (основных) могут быть:

  • фрезерные и сверлильно-расточные – сравнительно универсальные, также обеспечивающие зенкерование;
  • токарные – для создания резьбовых соединений и сверления, для патронных и центровых, а также сложных деталей;
  • зубообрабатывающие – для обеспечения необходимой геометрии шестеренок и подобных им элементов;
  • шлифовальные – для зачистки и выравнивания поверхностей;
  • многоцелевые – для комплексной обработки без перебазирования заготовки.

Каждой группе присваивается свой номер – обращайте внимание на первую цифру в артикуле станка ЧПУ, эта расшифровка помогает сразу сориентироваться.

Степень автоматизации

Все модели также подразделяют по следующим параметрам управляющей системы:

  • назначение – с позиционным, непрерывным, прямоугольным, смешанным методом контроля;
  • вариант привода – со ступенчатым, шаговым или регулируемым двигателем;
  • характер загрузки программного обеспечения – с установкой через диск, ленту (перфорированную или магнитную), flash-носитель;
  • количество одновременно управляемых координат и допустимые погрешности при их введении.

В артикуле степень автоматизированности указана в конце – как Ф с номером (или буквой). Разберемся, что означает ЧПУ-станок со следующей маркировкой после Ф:

1 – с цифровой индикацией и данными, набираемыми на клавиатуре – для одного перемещения за кадр;

2 – с позиционным (для сверлильно-расточных) или прямоугольным (для фрезерных или токарных) методом контроля;

3 – с непрерывным или контурным управлением, для обработки особенно сложных деталей;

4 – с многооперационным оперированием, сочетающим вышеперечисленные возможности;

Ц – циклическая, отличающаяся дешевизной и простотой алгоритма, но весьма удобная для серийного выпуска однотипных заготовок.

Помимо этого, в маркировке также есть индексы АСИ, то есть устройств АвтоСмены Инструмента:

  • Р – посредством поворота головки револьверного типа;
  • М – из «магазина» – специально предназначенного барабана.

В артикуле эти литеры стоят перед ФN.

Основные параметры

Взглянем, что такое станок с ЧПУ с точки зрения производства. Его ключевые характеристики зависят от того, к какой технологической группе он относится:

  • для фрезерной это ширина поверхности рабочего стола;
  • для сверлильно-расточной – максимально возможные диаметры сверла и шпинделя;
  • для токарной – наибольшее из поддерживаемых сечение отверстия.

Принцип программирования

Любая модель рассматриваемого оборудования состоит из следующих функциональных узлов:

  • память – постоянная и оперативная;
  • шкаф, оснащенный операторским пультом;
  • дисплей, на котором показываются результаты;
  • контроллер – прибор, обрабатывающий введенные данные и отвечающий за функционирование приводов.

Все вместе они обеспечивают правильное выполнение команд, каждую из которых необходимо корректно составить. Сделать это можно одним из трех способов:

  1. Вручную – технолог вводит числовые комбинации и таким образом задает все координаты для перемещения инструментов. Не самый удобный вариант, ведь для его реализации даже у опытного специалиста, знающего, как работать на станке с ЧПУ, уйдет много времени и сил, а выпускать удастся лишь простейшие детали.
  2. С пульта оперативной системы – наладчик использует джойстик и сенсорный экран, в том числе и в диалоговом режиме (если оборудование довольно современное и у него есть эта опция). Уже более подходящий метод, также и потому, что команды можно протестировать и откорректировать.
  3. С помощью САМ и САПР – запись происходит в несколько этапов, проводится сравнительно большое количество операций, зато в результате можно придумать эффективный алгоритм выпуска даже самого сложного элемента, а в дальнейшем видоизменять его для производства других деталей.

станки с программным управлением

Вот как настроить ЧПУ-станок в последнем случае:

  • Создать электронный чертеж заготовки в AutoCAD, Компасе, Solid или другом профильном графическом редакторе.
  • Преобразовать получившийся файл в подходящий формат (HPGL, DXF, Gerber, Exeilon) и загрузить его в САМ (в качестве наиболее используемых CorelDraw, SheetCam, MeshCam, Kcam). После данного импорта задать траектории движения инструментов, введя числа, выбрав варианты обработки, присвоив значения соответствующим органам машины. Проконтролировать правильность визуализации (происходит параллельно).
  • Сделать промежуточный Cl-файл, загрузить его в паспорт (постпроцессор), получить программу управления с G- и М- кодами.

Понятно, что создавать такое ПО сможет непростой токарь.

Станки фрезерные с ЧПУ

Очень популярны, предназначены не только для резки заготовок любой формы (и простой плоской, и сложной пространственной), но и для раскройки металлических листов, для выборки пазов, для загибания углов. Могут содержать до 300 инструментов в одном магазине. Также отличаются обширной классификацией.

По расположению шпинделя выделяют:

  • вертикальные – вал устанавливается перпендикулярно столу и позволяет проводить обработку с одной стороны детали;
  • горизонтальные – фиксация уже параллельная, что делает возможным многостороннее выполнение технических операций.

По конструкции модель бывает консольной и нет, с одним или несколькими деталями, с контролем по 2,3 и более координатам одновременно.

Теперь о том, что значит станок ЧПУ с точки зрения управления – по характеру команд фрезерный может быть:

  • позиционным – для сверлильных работ;
  • контурным – ориентированным на криволинейные поверхности сложной формы;
  • смешанным (комбинированным) – для комплексных задач.

Конструктивные особенности

Сравнительно мощные корпус и станина – за счет ребер жесткости, также обеспечивающих повышенные показатели прочности шпинделя. В комплектацию таких устройств входят точные винты и рельсы – для быстрого перемещения инструментов по горизонтали.

Все это обеспечивает одинаково хорошее качество выполнения технических операций как при попутном, так и при встречном направлении движения.

То, что можно сделать на ЧПУ станке, зависит от конкретной его модели, а их в номенклатуре фрезерной группы сразу несколько сотен. Есть габаритные варианты, длина рабочего стола которых превышает 10 м. Или наоборот – миниатюрные, предназначенные для мелкосерийного производства и частных мастерских, выпускающих типовые заготовки из металла и пластика, дерева и других материалов. Обычно они маломощные (до 750 Вт), но все равно сравнительно надежные, оснащенные сервоприводом, поворотные во всех угловых направлениях, регулируемые по высоте. Естественно, в их базовую комплектацию также входит ПО для контроля, которое можно загрузить, подключив оборудование к персональному компьютеру.

Как работает ЧПУ-станок токарного типа

Его основной орган – резец со сменными пластинами, зафиксированный в держателе, который может быть кассетным и совершенно точно является важной частью суппорт-узла, вместе с поворотной плитой и салазками. Деталь крепится в патроне, который расположен на вращающемся валу, приводные механизмы заставляют перемещаться инструменты (до 12 сразу), со скоростью вспомогательного хода выше, чем основного.

как работать на станке с чпу

Классификация по характеру выполняемых задач

  • центровые – для точения фасонных поверхностей, цилиндрических и конических заготовок;
  • патронные – для зенкерования, создания резьбы, обтачивания под фланцы, диски, шестерни и втулки, как внешних, так и внутренних плоскостей;
  • универсальные – эти виды станков с ЧПУ могут выполнять все технологические операции, актуальные для двух предыдущих типов;
  • карусельные – для крупногабаритных и неправильных по своей форме элементов; бывают одностоечными (рассчитаны на диаметры до 2 м) и двухстоечными (для сечений до 15 м).

Конструктивные характеристики

Их компоновка обычно либо вертикальная, либо с крутым наклоном, благодаря чему из функциональной зоны проще удалить стружку. Сравнительно компактны, к ним не проблема подключить почти любое автозагрузочное устройство.

Несущие конструкции отличаются повышенной жесткостью, достижимой утолщением металла и введением дополнительных ребер. Оснащены сменными магазинами для инструментов и/или револьверными головками, устанавливаемыми на позицию держателя.

Устройство станка ЧПУ многоцелевого типа

Это настоящие центры, выполняющие комплексную обработку заготовки (без перебазирования) и оборудованные комбинированными системами ПО. Они предназначены для нарезки фасок и резьбы, зенкерования, расточки, раскроя, фрезерования. Подходят для действий как с плоскими поверхностями, так и со сложными криволинейными формами.

Конструктивные особенности

Зачастую укомплектованные сменными магазинами, делающими доступной предварительную настройку инструментов. Обычно обладают поворотными столами, нужными для перемещения детали, а также переналаживаемыми вспомогательными устройствами-спутниками.

Принцип работы станков с ЧПУ многоцелевого типа базируется на универсальности операций, которая возможна благодаря высокомоментному, но малоинерционному двигателю с хорошим быстродействием. Даже на небольших частотах он развивает крутящий момент до серьезных величин, что позволяет обеспечить производительность труда.

По вариантам компоновки могут быть:

  • вертикальные – с головкой шпинделя, способной двигаться вдоль обеих осей; на них техпроцессы можно проводить с 2-5 сторон;
  • горизонтальные – для элементов больших габаритов, закрепленных на столе; действуют только в одной плоскости (если отсутствуют дополнительные поворотные приспособления).

Что делают на станках с ЧПУ: сферы применения

Такое оборудование востребовано в следующих случаях:

  • производство плит и других плоских элементов из дерева, например, корпусной мебели;
  • выпуск пластиковых деталей всевозможных форм, включая криволинейные;
  • шлифовка камней и подобных им твердых материалов природного происхождения;
  • изготовление сложных металлических изделий, в том числе и ювелирных.

Все вышеперечисленные цели решаются путем операций резки, фрезерования, распила, гравировки, сверления.

Преимущества

Эксплуатация столь точного механизма позволяет быстро решать ранее неосуществимые задачи: наносить рельефные декоры, которые невозможно выполнить вручную. За счет компьютеризации и автоматизации оно дает возможность избежать ошибок, вызванных человеческим фактором. Если знать, как пользоваться ЧПУ-станками, риск возникновения брака стремится к нулю.

Для большинства заготовок это техника «полного цикла», которая минимизирует затраты на производство. Она также отличается надежностью (может бесперебойно функционировать в течение лет), гибкостью настройки, широтой опций.

Проблемы

Минусы – в нюансах постпроцессирования: даже несмотря на то, что G- и М- коды универсальны, каждый программист компонует их по-своему. Поэтому возможны нестыковки при запуске ПО, которые требуется отдельно отлаживать.

Зачастую сложна ситуация с кадрами. Молодые и начинающие специалисты прекрасно понимают, как работает станок с ЧПУ, но им неизвестны практические свойства дерева или металла. Опытные слесари, фрезеровщики и токари, наоборот, «на ты» с материалами, но почти не знают компьютера.

Действия наладчика и оператора

  • подобрать инструмент по карте, проверить его целостность и остроту;
  • определить нужные размеры;
  • зафиксировать рабочий орган и зажимной патрон, убедиться в надежности крепления;
  • установить переключатель в позицию «от»;
  • выполнить проверку на холостом ходу;
  • убедиться в нормальном состоянии лентопротяжного механизма и ввести перфоленту;
  • закрепить деталь, включить режим «по программе»;
  • обработать первый элемент, измерить его геометрию, внести корректировки;
  • повторить техпроцесс, сравнить габариты;
  • переключить машину в позицию «автомат».

Здесь действия наладчика закончены, в дело вступает оператор, который обязан своевременно:

  • менять смазочные материалы и намасливать патроны;
  • очищать зону проведения операций;
  • проверять гидравлику, пневматику, точность заданных показателей.

Также ему необходимо запустить тестовое ПО, а после убедиться в надежности всех креплений и отсутствии отклонений. Если все в порядке, можно:

  • фиксировать заготовку;
  • вводить программу;
  • заправлять перфоленту;
  • нажимать «Пуск»;
  • замерять деталь, сравнивая с образцом.

На специальных курсах подробно расскажут и покажут, как научиться работать на станке с ЧПУ. На такую профильную подготовку просто необходимо отправить своих сотрудников, если вы хотите установить столь производительное оборудование на своем предприятии и эффективно использовать его преимущества.

Источник

Что означают эти 3 буквы ЧПУ

Здравствуйте, дорогие друзья. Эта статья на Дзене для нас первая. В ней мы постараемся просто рассказать о очень интересной теме , тесно связанной с робототехникой и автоматизацией производств. А так же, просто познакомиться с вами.

Сразу сделаем оговорку, что эта статья для тех, кто только краем уха, когда то, слышал про ЧПУ и не знает современных реалий этой отрасли. Но очень хотел бы научиться и знать теорию. Особенно разбираться в большом разнообразии вариантов. Более подробно мы напишем по каждой теме в дальнейших материалах. Надеемся на вашу поддержку.

Что такое чпу?

Само сокращение ЧПУ означает — Числовое Программное Управление. Есть код — программа, которая сообщает устройству куда, как нужно двигаться и что включить. Самый простой пример ЧПУ, который есть почти у каждого из нас — принтер. Программа обрабатывает изображение и подаёт на принтер сигналы для подачи бумаги, движения печатающей головки и момент в который капля краски должна выпустится из картриджа. Конечно это очень упрощено, потому что есть ещё с десяток параметров, которые учитываются программой и системой управления принтером. Но в общих чертах достаточно понятно.

Точно по такому же принципу устроены все, даже самые дорогие, станки с ЧПУ (лазерные, фрезерные, токарные, 3д принтеры и тд.). Да, практически, все устройства, которые хоть немного связаны с электроникой, и позволяют при нажатии кнопки запустить определённый процесс можно смело назвать чпу))) Отличаются они только сложностью процессов и габаритами.

Но так как мы пишем про станки, то будем рассматривать пока только эту нишу. Потом, возможно, поговорим о других устройствах.

В отличии от вышеописанного принтера, где есть цифровая картинка (а все мы надеюсь знаем что картинка это код) и движения головки стандартные в зависимости от габаритов листа (влево и вправо), станки с ЧПУ уже более гибкие устройства в плане загрузки каких то данных и получения на выходе какого то результата, связанного уже с физическим воздействием разного вида на обрабатываемый материал, который в свою очередь тоже разный. Поэтому существуют такие профессии как оператор ЧПУ и инженер программист ЧПУ (в подавляющем числе случаев эти профессии объединены). Программист составляет по чертежу конструктора программы, а оператор загружает их в станок, если требуется меняет инструмент, устанавливает материал и следит за правильным исполнением этих программ (человеческий фактор нельзя пока упускать из виду, программист или конструктор могут ошибиться элементарно).

Стоит отметить, что современные промышленные системы имеют программное обеспечение, позволяющее почти автоматически вычислять нужные операции обработки и генерировать код для станков, почти так же как и принтер. Но это очень дорого и оператор всё равно нужен. Кто то должен нажимать на зелёную и красную кнопку)))

Устройство станков

Все станки устроены одинаково. Есть основные 3 оси: ось X (влево вправо), ось Y (вперёд назад) и ось Z (вверх вниз). Этого достаточно, чтобы обрабатывать в 2D и в 2,5D проекциях. Остальные оси вспомогательные (сейчас мы о них говорить не будем).

Так же станки делятся на модели портального типа и с подвижным столом. В первом случае поле это несущая часть станка, на котором сверху по высокоточным рельсам катается балка с осью X и Z. Такую конфигурацию обычно применяют в бюджетных (относительно не высокоточных до 0.1 мм) моделях и моделях с большим рабочим полем. Отсюда кстати правило точности станков. Если вас заверяют, что большой станок, хотя бы 1м на 2м имеет точность в 0.05мм по всей площади, то это однозначно не так (если конечно это не супер дорогущий аппарат и стоит он на высокопрочном фундаменте).

Источник

Cnc оборудование что это

Mergedisputed.svg

Числовое программное управление (ЧПУ) — компьютеризованная система управления, управляющая приводами технологического оборудования, включая станочную оснастку. Оборудование с ЧПУ может быть представлено:

  • станочным парком, например станками (станки, оборудованные числовым программным управлением, называются станками с ЧПУ ):
    • для обработки металлов (например, фрезерные или токарные), дерева, пластмасс,
    • для резки листовых заготовок,
    • для обработки давлением и т.д.
  • приводамиасинхронныхэлектродвигателей, использующих векторное управление;
  • характерной системой управления современными промышленными роботами.

Несколько станков с ЧПУ могут объединиться в гибкую автоматизированную производственную систему (ГПС), которая в свою очередь может быть дополнена гибким автоматизированным участком (ГАУ) и войти в состав автоматической линии (производства масштаба участка либо цеха), ГАП.

Содержание

История

Изобретателем первого станка с числовым (программным) управлением (англ. Numerical Control, NC ) является Джон Пэрсонс (John T. Parsons), работавший инженером в компании своего отца Parsons Inc, выпускавшей в конце Второй мировой войны пропеллеры для вертолетов. Он впервые предложил использовать для обработки пропеллеров станок, работающий по программе, вводимой с перфокарт.

В 1949 году ВВС США профинансировали Parsons Inc разработку станка для контурного фрезерования сложных по форме деталей авиационной техники. Однако, компания не смогла самостоятельно выполнить работы и обратилась за помощью в лабораторию сервомеханики Массачусетского технологического института (MIT). Сотрудничество Parsons Inc с MIT продолжалось до 1950 года. В 1950 году MIT приобрел компанию по производству фрезерных станков Hydro-Tel и отказался от сотрудничества с Parsons Inc, заключив самостоятельный контракт с ВВС США на создание фрезерного станка с программным управлением.

В сентябре 1952 года станок был впервые продемонстрирован публике – про него была напечатана статья в журнале Scientific American. Станок управлялся с помощью перфоленты.

Первый станок с ЧПУ отличался особой сложностью и не мог быть использован в производственных условиях. Первое серийное устройство ЧПУ было создано компанией Bendix Corp. в 1954 году и с 1955 года стало устанавливаться на станки. Широкое внедрение станков с ЧПУ шло медленно. Предприниматели с недоверием относились к новой технике. Министерство обороны США вынуждено было на свои средства изготовить 120 станков с ЧПУ, чтобы передать их в аренду частным компаниям.

Первыми отечественными станками с ЧПУ промышленного применения являются токарно-винторезный станок 1К62ПУ и токарно-карусельный 1541П. Эти станки были созданы в первой половине 1960-х годов. Станки работали совместно с управляющими системами типа ПРС-3К и другими. Затем были разработаны вертикально-фрезерные станки с ЧПУ 6Н13 с системой управления «Контур-ЗП». В последующие годы для токарных станков наибольшее распространение получили системы ЧПУ отечественного производства 2Р22 и Электроника НЦ-31.

Числовое программное управление также характерно для систем управления современными промышленными роботами.

Аббревиатура ЧПУ соответствует двум англоязычным — NC и CNC, — отражающим эволюцию развития систем управления оборудованием.

  1. Системы типа NC (англ.Numerical control ), появившиеся первыми, предусматривали использование жестко заданных схем управления обработкой — например, задание программы с помощью штекеров или переключателей, хранение программ на внешних носителях. Каких-либо устройств оперативного хранения данных, управляющих процессоров не предусматривалось.
  2. Более современные системы ЧПУ, называемые CNC (англ.Computer numerical control ) — системы управления позволяющие использовать для модификации существующих/написания новых программ программные средства. Базой для построения CNC служат современный (микро)контроллер или (микро)процессор:
    1. микроконтроллер,
    2. контроллер с программируемой логикой,
    3. управляющий компьютер на базе микропроцессора.

Возможна реализация модели с централизованным автоматизированным рабочим местом (например, ABB Robot Studio, Microsoft Robotics Developer Studio) с последующей загрузкой программы посредством передачи по промышленной сети.

Аппаратное обеспечение

Структурно, в состав ЧПУ входят:

  • пульт оператора (или консоль ввода/вывода), позволяющий вводить управляющую программу, задавать режимы работы; выполнить операцию вручную. Как правило, внутри шкафа пульта современной компактной ЧПУ, размещаются её остальные части;
  • дисплей (или операторская панель) — для визуального контроля режимов работы и редактируемой управляющей программы/данных; может быть реализован в виде отдельного устройства для дистанционного управления оборудованием;
  • контроллер — компьютеризированное устройство, решающее задачи формирования траектории движения режущего инструмента, технологических команд управления устройствами автоматики станка, общим управлением, редактирования управляющих программ, диагностики и вспомогательных расчетов (траектории движения режущего инструмента, режимов резания);
  • ПЗУ — память предназначенная для долговременного хранения (годы и десятки лет) системных программ и констант; информация из ПЗУ может только считываться;
  • ОЗУ — память предназначенная для временного хранения управляющих программы и системных программ, используемых в данный момент.

В роли контроллера выступает промышленный контроллер как то: микропроцессор, на котором построена встраиваемая система; программируемый логический контроллер либо более сложное устройство управления — промышленный компьютер.

Важной характеристикой CNC-контроллера является количество осей (каналов), которые он способен синхронизировать (управлять) — для этого требуется высокая производительность и соответствующее ПО.

В качестве исполнительных механизмов используются сервоприводы, шаговые двигатели.

Для передачи данных между исполнительным механизмом и системой управления станком обычно используется промышленная сеть (например, CAN, Profibus, Industrial Ethernet).

Программное обеспечение

После того как составлена управляющая программа, оператор при помощи программатора вводит ее в контроллер. Команды управляющей программы размещаются в ОЗУ. В процессе создания или после ввода управляющей программы оператор (в данном аспекте выполняющий роль программиста) может отредактировать ее, включив в работу системную программу редактора и выводя на дисплей всю или нужные части управляющей программы и внося в них требуемые изменения. При работе в режиме изготовления детали управляющая программа кадр за кадром поступает на выполнение. В соответствии с командами управляющей программы контроллер вызывает из ПЗУ соответствующие системные подпрограммы, которые заставляют работать подключенное к ЧПУ оборудование в требуемом режиме — результаты работы контроллера в виде электрических сигналов поступают на исполнительное устройство — приводы подач, либо на устройства управления автоматикой станка.

Управляющая система считывает инструкции специализированного языка программирования (например, G-код) программы, который затем интерпретатором системы ЧПУ переводится из входного языка в команды управления главным приводом, приводами подач, контроллерами управления узлов станка (например, включить/выключить подачу охлаждающей эмульсии).

Разработка управляющих программ в настоящее время выполняется с использованием специальных модулей для систем автоматизированного проектирования (САПР) или отдельных систем автоматизированного программирования (CAM), которые по электронной модели генерируют программу обработки.

Для определения необходимой траектории движения рабочего органа в целом (инструмента/заготовки) в соответствии с управляющей программой используется интерполятор, рассчитывающий положение промежуточных точек траектории по заданным в программе конечным.

В системе управления, кроме самой программы, присутствуют данные других форматов и назначения. Как минимум, это машинные данные и данные пользователя, специфически привязанные к конкретной системе управления либо к определенной серии (линейке) однотипных моделей систем управления.

Программа для станка (оборудования) с ЧПУ может быть загружена с внешних носителей например, магнитной ленты, перфорированной бумажной ленты (перфоленты), дискеты или флеш-накопителей в собственную память либо временно, до выключения питания — в оперативную память, либо постоянно — в ПЗУ, карту памяти или другой накопитель: жёсткий диск или твердотельный накопитель. Помимо этого, современное оборудование подключается к централизованым системам управления посредством заводских (цеховых) сетей связи.

Наиболее распространенный язык программирования ЧПУ для металлорежущего оборудования описан документом ISO 6983 Международного комитета по стандартам и называется «G-код». В отдельных случаях — например, системы управления гравировальными станками — язык управления принципиально отличается от стандарта. Для простых задач, например, раскроя плоских заготовок, система ЧПУ в качестве входной информации может использовать текстовый файл в формате обмена данными — например DXF или HPGL.

Источник