Оборудование станка системой чпу

Современные системы ЧПУ для станков

Система ЧПУ – программируемая часть высокоточного производственного оборудования. Она расширяет возможности станка, обладает высокой точностью и позволяет выполнять множественные производственные задачи.

Автоматизация производства в значительной степени расширила возможности промышленности. Автоматические устройства и система ЧПУ не только позволяют выполнять рутинную и циклическую работу без участия человека, но и значительно повышать скорость, точность и возможности исполняемых действий.

Основой любого производственного процесса является устройство ЧПУ. В промышленности большую часть функций выполняют станки. Устройство ЧПУ в них – основа производства. Наряду с автоматическими конвейерными лентами и промышленными лентами современные системы ЧПУ для станков вывели производство на качественно новый уровень.

Принцип работы ЧПУ

Числовое программное управление требует специальную программу, которая составляется для станка один раз на изготовление каждого вида деталей, после чего устройство ЧПУ способно в автоматическом порядке обрабатывать заготовки до необходимого состояния.

Металлообрабатывающий станок с такой системой состоит из следующих частей:

• подсистема управления;
• исполнительный механизм;
• подсистема обратной связи.

Конструкция системы зависит от размеров станины, на которой размещаются все остальные детали.

Подсистема управления

Мозгом станков с ЧПУ является микроконтроллер. Этот вид оборудования выступает основой системы контроля. Основные органы управления получают данные благодаря управляющей программе, после чего передает команды на исполнительные механизмы.

Кроме микроконтроллера или процессора в операционную систему управления входят передаточные устройства и человеко-машинный интерфейс. На схемах эти подсистемы представляются в виде стоек числового управления, иногда они объединяются в группу.

Подсистемы управления делятся на две категории:

• первый вид – открытые;
• второй вид – закрытые.

Открытые

При управлении открытых программных средств используется более интерактивный человеко-машинный интерфейс. Программирование таких систем можно осуществлять непосредственно через компьютер. В них же применяется 3D моделирование. Довольно часто программирование алгоритмов управления стойками можно производить при помощи языков высокоуровневого прикладного программирования, после чего переформатировать код в автоматическом режиме на язык, являющийся понятным контроллеру. Основным признаком таких систем является высокий уровень удобства, а также универсальность начинки и легкость ремонта, взаимозаменяемость многих деталей. Управляющая стойка обеспечивает корректировку программы и описания станка.

Но такая универсальность бывает чревата плохой совместимостью деталей между собой, или программного кода с операционной системой.

Поэтому иногда станки с открытым интерфейсом дают сбои или плохо приспособлены для длительной работы высокой сложности. Когда программируется контурное или другое устройство ЧПУ, важную роль играет именно человеческий фактор.

Закрытые

Системы закрытого типа обычно уже имеют ряд написанных программ. Эти программы иногда бывают заданы аппаратно, и для перепрошивки такого агрегата понадобится полностью разбирать корпус, и заменять детали. Программирование системы ЧПУ замкнутого типа ограничивается комбинированием команд на встроенном языке в человеко-машинном интерфейсе. Некоторые закрытые системы имеют встроенные на аппаратном уровне управляющие воздействия. Такие системы специально разработана для создания одного или нескольких типов деталей. Реже в комплекте к машине поставляется программа для ПК, позволяющая писать управляющий код на встроенном языке для компьютера.

Производители оборудования почти никогда не раскрывают архитектуру закрытых систем. При выходе из строя управляющего механизма придется обращаться в компанию-производитель. Определить поломку можно по характерным признакам. Однако благодаря тому, что все части замкнутой ЧПУ проходят множественные проверки на совместимость агрегатов, описанное оборудование отличается высокой степенью надежности и редко выходит из строя. Неоспоримым преимуществом данного типа управления является высокая надежность.

Недостатками до недавнего времени были некая ограниченность и неудобство управления. Особенностью современных систем замкнутого типа выступает обладание встроенным числовым программным обеспечением и удобным человеко-машинным интерфейсом. Они позволяют непосредственно на станке осуществить разработку программы, а также провести 3D моделирование всего процесса, чтобы исключить ошибки.

Существенными недостатками были и остаются высокая цена приобретения и обслуживания, а также сложность обслуживания в связи с тем, что управляющая часть и структура засекречены.

Исполнительный механизм

Исполнительный механизм станка состоит из приводов, двигателей и винтов. Он выполняет функции токарной обработки изделий. Кроме того, по алгоритму управляющего воздействия приводами осуществляются дополнительные функции:

• подача заготовок и забор готовых изделий;
• смену рабочего инструмента;
• очистку рабочей области оборудования;
• нагрев или охлаждение оборудования;
• аварийная или другая остановка.

Основными механизмами станков с ЧПУ, как и ручных станков, являются двигатели и ходовые винты. Винты перемещают рабочий инструмент и поверхность, обеспечивая оптимальный угол. На простых электрических станках ходовые винты имели полностью механическую структуру. Электрические винты отличаются более высокой скоростью и точностью.

Двигатели

В системах ЧПУ используются двигатели нескольких типов:

• шаговый двигатель переменного тока;
• шаговый двигатель постоянного тока;
• гибридный шаговый двигатель;
• серводвигатель.

Шаговые двигатели работают на основе электромагнитного поля. На статор двигателя подается напряжение, заставляющее вращаться ротор. Преимуществом такого исполнения является простота и общая доступность механизма. Однако он не лишен и недостатков. Они заключаются в дискретной работе механизма с относительно большим единичным шагом. Такое устройство ЧПУ несколько снижает точность танков, повышает минимальные допуски изготавливаемых деталей.

Гибридный шаговый вид двигателя позволяет сочетать в себе достоинства двух других видов простых электродвигателей. Он не на много дороже в цене, поэтому используется чаще других видов, но унаследовал и главный недостаток шаговых двигателей – дискретность.

Серводвигатели в ЧПУ имеют принципиально другой механизм работы – он использует цифровые команды с ЧПУ, напрямую регулирующие скорость работы части исполнительного механизма. Особенности работы оборудования является наличие обратной связи напрямую от двигателя на узел управления. Этот вид обладает очень маленьким, практически незаметным минимальным шагом ротора и высокой точностью, но характеризуется сложностью управления устройством, высокой стоимостью приобретения и обслуживания серводвигателя.

Подсистема обратной связи

Эта часть станка с ЧПУ представляет собой группу датчиков. Основными из них являются датчики:

• температуры;
• давления;
• положения.

Эта структурная особенность отличает станок с ЧПУ от оборудования с циклическим управлением. Большую роль в составлении программы имеет операционная система и ее принцип работы. Наличие обратной связи повысила надежность и точность оборудования. Без него невозможно выполнение функции самоочистки рабочих механизмов и работа, исполняемая приводом серводвигателя. Качественная и разветвленная функциональная система обратной связи отличает дорогостоящий токарный станок с большими возможностями менее дорогого и более простого оборудования.

Принцип работы программного обеспечения

Если мозгом ЧПУ принято считать управляющий модуль, то написанная программа – это принцип его работы. Создание программы заключается в задании координат движения рабочего механизма, скорости вращения и времени смены применяемых рабочих инструментов. При этом программист задает координаты в трех осях. Это может делаться по абсолютному или относительному принципу. В первом случае при составлении программы необходимо каждый раз задавать точку, во втором – величину движения и направление. О типе программного обеспечения и связи управляющих узлов со стойкой расскажет функциональная схема устройства.

Исполнение основной программы происходит одним из трех способов в зависимости от устройства системы управления. Классификация систем выглядит следующим образом:

• разомкнутым или однопоточным;
• замкнутым или двупоточным;
• адаптивным.

Классификационным способом определяется, какая система необходима. В первом случае программа считывается полностью перед выполнением, после чего происходит ее отправка на исполнительный механизм. Системы применяются в основном для простых операций и абсолютно не подходят для станков с серводвигателями. Программа разомкнутых контурных систем довольно часто применяется на токарных станках, не требующих высокой точности.

При замкнутой системе, являющейся частым условием в ходе обработки, программа отсылается на исполнительный механизм по ходу прочтения. При этом обратная связь сообщает ошибку перемещения, а СПУ определяет, какие корректирующие воздействия необходимо отправить в реальном времени. Практически все контурные системы ЧПУ отличаются замкнутой системой.

Адаптивные системы оснащаются двойной обратной связью. Она учитывает не только ошибку перемещения, но и температуру, загрязнение, износ инструмента и другие параметры для более эффективного управления станком. Адаптивные системы позволяют устройству получать посредством обратной связи полные условия резанья и составлять максимально точное корректирующее воздействие. Это нашло широкое применение в металлообрабатывающих станках, большом количестве электромеханических и многофункциональных станков.

Классификация станков с ЧПУ

Основа строения одинакова для всех видов станков, управляемых системами ЧПУ. Кроме точности исполнения они поддаются классификации по виду выполняемой работы. Станки, имеющие систему ЧПУ, плотно вошли в промышленность и изготавливают детали при помощи различных способов обработки. К ним относят:

• токарные;
• фрезерные;
• сверлильные;
• шлифовальные;
• электрофизические (электрохимические, электроэрозионные);
• комбинированные станки.

По характеру поверхностей станки делятся на металлообрабатывающие, деревообрабатывающие и универсальные. В основе работы всех видов лежит ИЗОТ – исчислительная записывающая и организационная техника.

На скорость, общую эффективность работы и возможности, например, токарного станка на числовом управлении также влияет возможность смены инструмента. Точением на таких станках можно изготовить даже сложные детали. Некоторые из станков могут оснащаться устройством для автоматической замены, другие благодаря исполнительным органам делают это в полуавтоматическом режиме (выдвигая инструмент для своевременной замены оператором), а третьи станки требуют полной остановки и ручной смены инструмента для дальнейшей работы. Структурные схемы устройств показывают возможность и общий механизм смены инструмента. Необходимо поставить заготовку, после чего токарная обработка будет выполнена автоматически.

Выбор стойки

Перед тем как выбрать стойку, необходимо обратить внимание на характеристики каждого из предлагаемых устройств. К ним относятся:

• класс точности;
• назначение, степень универсальности;
• тип УЧПУ, уровень автоматизации;
• наличия устройств автоматической смены инструмента и заготовок;
• расположение шпинделя;
• число управляемых координат, настраиваемых координат, одновременно изменяемых координат;
• максимально допустимый размер изделий;
• масса и габариты устройства.

Данные о модулях описаны в инструкции к токарному станку и позволят получить точное представление о приобретаемом устройстве. Также следует обратить внимание на описание основных узлов устройства. Еще больше об устройстве и работе станка расскажет структурная схема.

Структурные системы

Важную роль здесь играют и производители структурных систем. Приобретение качественного оборудования, своевременное и профессиональное обслуживание гарантирует покупка техники от ведущих в сфере создания ЧПУ брендов. К ним относятся немецкие фирмы SIEMENS AG и HEIDENHAIN системы. Первая компания специализируется на создании современного высокоточного оборудования для металлообрабатывающего оборудования, вторая на комплексной модернизации старых станков. Модули для органов управления станками обеих компаний отличаются немецким качеством и надежной и постоянной разветвленной сетью сервисной поддержки. Заслуживает и немецкая программная система.

Не отстают от немцев и японцы. Лидером здесь является компания FANUK. Японские системы немного дешевле немецких, но практически не уступают им в качестве. Компания специализируется на разработке стоек управления станками, специализирующимися на выполнении сложных программ.

Стойке свойственен отличный уровень функциональных параметров, большая оперативная память, синхронизация с компьютерами, возможность составлять программы на довольно удобных специализированных программах, а также моделировать производственные процессы исполнительного кода при помощи универсальных 3D редакторов. Все это, а также разветвленная сеть представительств дает основы для широкого применения станков, оснащенных программным обеспечением от FANUC, на рынке.

Не сдают позиций и отечественные компании. Их современное оборудование зачастую не может похвастаться уникальными передовыми разработками, но оно на порядок дешевле, а функциональные характеристики и операционные возможности находятся на близком к конкурентам уровне. Передовыми в отечественном сегменте рынка являются российская компания «БАЛТ-СИСТЕМ» и украинская компания «ОВЕН», также имеющая представительство в России.

Отечественные стойки ЧПУ обладают удобным человеко-машинным интерфейсом, способны выполнять, в том числе, задачи высокой сложности. Кроме того, они выпускают части для электрических схем, датчики, унифицированные под системы управление, которые на порядок дешевле импортных. Компании также поставляют программное обеспечение для написания программного кода на компьютере, однако человеко-машинный интерфейс и наличие сложных механизмов функционально несколько отстают от иностранных компаний. Однако, по мнению специалистов, покупка отечественных систем программного управления – оптимальный вариант по соотношению «цена-качество».

ЧПУ нашло широкое применение в мировой промышленности, позволило значительно облегчить, оптимизировать современный производственный процесс и снизить влияние человеческого фактора. При этом высокая точность программного управления значительно расширила возможности как каждого отдельного предприятия, так и промышленности в целом.

Источник



Популярно о системах ЧПУ для станков

Содержание:

1. Системы ЧПУ для станков: просто о сложном
2. Немного истории
3. NC — это не Norton Commander
4. Классификация современных систем ЧПУ
5. Его величество компьютер нуждается в программе
6. «G»« и «M» коды в программах для станков с ЧПУ
7. Методы создания и структура управляющих программ
8. Системы ЧПУ всемирно признаннных лидеров отрасли

Системы ЧПУ для станков: просто о сложном

Многое из того, что мы видим в окружающем нас материальном мире, изготовлено при помощи станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Использование возможностей электроники и вычислительной техники для эффективного и оптимального управления промышленным оборудованием позволило повысить производительность труда и качество выпускаемой продукции. А при массовом производстве — значительно снизить затраты на ее изготовление.

О том, как избавиться от однообразной и монотонной работы, и поручить ее каким-либо «умным» механизмам, человечество задумалось давно. Задолго до появления кибернетики и электронно-вычислительных машин. Еще в начале XVIII века прообраз станка с ЧПУ создал изобретательный француз Жозеф Жаккар. Изготовленный им механизм ткацкого станка управлялся куском картона, в котором в нужных местах были сделаны отверстия. Чем не перфокарта с программой?

Немного истории

Однако современный этап истории станков с ЧПУ начался лишь спустя полтора столетия после изобретения Жаккара, в Соединенных Штатах Америки. После окончания второй мировой войны, в конце 40-х годов, Джон Пэрсонс — сын владельца компании Parsons Incorporated, попытался управлять станком при помощи специальной программы, которая вводилась с перфокарт. Какого-либо положительного результата Пэрсонс не достиг, поэтому обратился за помощью к специалистам в Массачусетский технологический институт.

Улучшать представленную их вниманию конструкцию сотрудники институтской лаборатории сервомеханики не стали, и про Пэрсонса быстро забыли. А про его идеи – нет. Создав собственную конструкцию, они инициировали покупку институтом компании, которая выпускала фрезерные станки. После чего руководство Массачусетского технологического института заключило контракт с Военно-воздушными силами США. В контракте шла речь о создании высокопроизводительных станков нового типа для обработки пропеллеров фрезерованием.

Управление работой фрезерного станка, который собрали сотрудники лаборатории в 1952 году, производилось по программе, считываемой с перфоленты. Эта конструкция оказалась слишком сложной, и желаемый результат достигнут не был. Однако история получила огласку, сведения о новой разработке попали в печать и вызвали большой интерес конкурентов. Свои разработки в данном направлении одновременно начали несколько известных фирм.

Наибольшего успеха добились конструкторы компании BendixCorporation. Выпущенное компанией Bendix NC-устройство c 1955 года пошло в серию и уже реально применялось для управления работой фрезерных станков. Новинка приживалась трудно, но благодаря заинтересованности и финансовой помощи военного ведомства, за два года было выпущено более 120 станков ЧПУ, которые существенно повысили производительность труда и точность выполнения станочных работ.

Уже тогда были отмечены бесспорные преимущества NC-системы числового управления станками: существенный прирост производительности труда и значительно более высокая точность обработки поверхностей. Но по-настоящему революционные изменения в области станков с ЧПУ состоялись, когда в качестве «умного» модуля, управляющего работой станков, были использованы специально разработанные микропроцессоры и микроконтроллеры. Технический термин «CNC», которым стали обозначать эти системы за рубежом, является аббревиатурой английских слов ComputerNumericalControl.

NC – это не Norton Commander

Изучая историю совершенствования «умных» ЧПУ станков, которые за рубежом когда-то обозначались аббревиатурой латинских букв «NC», студенты прошлых лет часто путали это понятие с популярной в те годы компьютерной программой-оболочкой. На самом деле сокращение NC произошло от английских слов NumericControl. Числовое управление было тогда весьма примитивным, и программа действий станка могла выглядеть как множество специальных штекеров, расположенных на контактном наборном поле.

Кстати, одна из первых советских транзисторных вычислительных машин для инженерных расчетов «Проминь», появившаяся в начале 60-х годов прошлого века, программировалась подобным образом. В то время управляющий модуль ЧПУ станка не мог должным образом реагировать на отклонения процесса обработки от расчетного, если такая ситуация происходила. Управляющие адаптивные микропроцессорные системы появились значительно позднее.

Со временем, по мере того, как совершенствовались электроника и вычислительная техника, в помощь новому поколению станков были приданы «думающие» управляющие модули на микропроцессорах и микроконтроллерах. Вот они-то и смогли обеспечить гибкое многовариантное управление процессом резания. И не только это. Такие системы получили более звучный титул «CNC», что по-английски звучит как ComputerNumericalControl. Наш термин ЧПУ оказался более универсальным, и его менять не пришлось.

Классификация современных систем ЧПУ

Системы управления и станки с числовым программным обеспечением настолько сложны, что их невозможно классифицировать по какому-то одному признаку. Основные характеристики систем ЧПУ позволяют систематизировать их следующим образом:

1.В зависимости от способа управления исполнительными механизмами станка:

● Позиционные. Здесь инструмент в соответствии с программой ЧПУ движется от одной точки, в которой производится необходимая операция с заготовкой, к другой, где также выполняется обработка, Во время перемещения инструмента никакие другие операции не выполняются.

● Контурные, в которых обработка может производиться по всей траектории движения инструмента.

● Универсальные – системы ЧПУ, в которых могут применяться оба принципа управления.

2.По возможностям и способу позиционирования:

● Абсолютный отсчет – местоположение подвижного механизма станка ЧПУ всегда определяется по расстоянию от начала координат.

● Относительный отсчет при позиционировании осуществляется приращением дополнительного пути к координатам предыдущей точки, которая временно принимается за начало координат. Затем началом координат считается следующая достигнутая точка.

3. По наличию или отсутствию обратной связи в контуре управления ЧПУ:

● Разомкнутые – («открытого» типа). Перемещение исполнительных элементов производится по командам, содержащимся в программе. Информация о фактически достигнутых координатах отсутствует.

● Замкнутого типа (закрытые). В системах ЧПУ этого типа координаты положения исполнительных механизмов постоянно контролируется.

● Самонастраивающиеся («закрытые» повышенной точности). Более совершенная система, которая запоминает поступающие сведения о расхождении заданных и фактических координат исполнительного элемента, отрабатывает их, и корректирует новые команды с учетом изменившихся условий.

4.Поколение. В зависимости от технического уровня используемых микропроцессоров, микроконтроллеров или управляющих ПК, различают системы ЧПУ 1-го, 2-го и 3-го поколения.

5. Количество координатных осей. Различные станки, оборудованные ЧПУ, могут поддерживать режимы работы с различным количеством координатных осей – от двух до пяти. Например, если при движении заготовки на фрезерном станке (3 координаты – X,Y,Z), она одновременно может поворачиваться вокруг своей оси, такой станок называют 4-координатным. Простейшие сверлильные и односуппортные токарные станки имеют две координатные оси.

Его величество компьютер нуждается в программе

В отличие от стандартного персонального компьютера, который является универсальным устройством для обработки информации и способен работать с любыми данными, представленными в цифровом виде, микропроцессор, используемый в конструкции многих станков с ЧПУ, — устройство специализированное. Он не содержит ничего лишнего, и весь набор его функций предназначен для выполнения главной задачи – контроля состояния всех исполнительных органов станка и управления их работой по специальной программе. Чтобы управлять особо сложными современными станками, применяют более производительные и многозадачные устройства – промышленные компьютеры.

Одной из самых важных характеристик, которая позволяет судить о производительности и технических возможностях станка и управляющей его работой системы, является количество «осей». Иначе говоря, — каналов взаимодействия с объектом, управляемых параметров. Однако в любом случает, независимо от того, микропроцессор какого уровня сложности и архитектуры установлен в данном управляющем контроллере, для его работы нужна предварительно подготовленная программа. В которой должны быть точно и последовательно описаны все действия механизмов станка ЧПУ, необходимые для изготовления или обработки требуемой детали.

При работе станков с ЧПУ используется два вида программ:

● Системные (служебные) программы, которые хранятся в ПЗУ (постоянном запоминающем устройстве системы). Они обеспечивают начальный этап работы контроллера после включения, отвечают за настройку станка и всей системы ЧПУ, ее способность понимать команды оператора и взаимодействовать с внешними устройствами.

● Управляющие – внешние программы. Содержат набор команд и инструкций для исполнительных органов станка. Управляющие программы (УП) в контроллер может пошагово вводить оператор, возможен ввод с внешних носителей информации, а в современных системах программы могут поступать прямо с компьютеров разработчиков ПО через компьютерную сеть предприятия.

Заменив человека, который до наступления эры станков с ЧПУ сам успешно справлялся с изготовлением нужных деталей, программируемый блок управления, он же – контроллер, должен обеспечить требуемый результат, пошагово включая и выключая механизмы передвижения стола, заготовки и инструментального магазина, меняя режимы вращения или скорость поступательного движения заготовки. В результате выполнения программы должна быть получена деталь, полностью соответствующая заданию по размерам и чистоте обработки поверхностей.

Компании, которые стояли у истоков разработки и производства систем CNC, на первом этапе программировали свои станки при помощи собственных, специально разработанных команд. Если бы при таком подходе на производство попали станки с ЧПУ от разных производителей, подготовка программ для их работы была бы трудно выполнимой задачей. Чтобы попытаться обеспечить программную и техническую совместимость оборудования различных брендов, язык создания программ для станков с ЧПУ был унифицирован.

Базовым управляющим кодом для подготовки программ стал набор команд, разработанный специалистами компании Electronic Industries Alliance в 60-е годы прошлого столетия. Это так называемый язык «G» и «M» кодов, который чаще называют просто G-кодом (G-code). Принятые в этом языке обозначения подготовительных и основных функций начинаются с латинской буквы «G», а обозначение дополнительных – технологических команд – с буквы «M».

«G»« и «M» коды в программах для станков с ЧПУ

По стандарту все команды, код которых начинается с буквы «G», предназначены для линейного или кругового передвижения рабочих органов станка ЧПУ, выполнения определенных последовательностей действий, функций управления инструментами, сменой параметров координат и базовой плоскости. Синтаксис команды обычно состоит из наименования G-кода, координат или адресов перемещений (X, Y, Z) и заданной скорости движения рабочего органа, обозначаемой буквой «F».

В команду ЧПУ может быть включен параметр, описывающий продолжительность паузы, так называемую выдержку – «P», указание о параметрах вращения шпинделя – «S», значение радиуса – «R», функцию коррекции инструмента – «D», а также параметры дуги «I», «J» и «K».

Например: G01 X0 Y0 Z110 F180; G02 X20 Y20 R5 F 200; G04 P1000.

В первом примере код G01 обозначает «линейную интерполяцию» — прямолинейное перемещение с указанной скоростью (F) к заданной точке с координатами (X,Y,Z). Во втором примере указан код G02, который описывает дугообразное перемещение (круговая интерполяция). При этом код G02 соответствует перемещению в направлении вращения часовой стрелки, а его антипод G03 — против. В третьем примере содержится код команды, описывающий время задержки в миллисекундах.

Технологические команды, обозначаемые буквой «M», отвечают за включение или отключение определенных систем станка ЧПУ, смену инструмента, начало или окончание какой-либо специальной подпрограммы, другие вспомогательные действия.

Например: M3 S2000; M98 P101; M4 S2000 M8.

Здесь в первом примере указана команда о начале вращения шпинделя со скоростью «S». Во втором – распоряжение о вызове указанной подпрограммы «P». Третий пример описывает команду о включении основного охлаждения (M8) при вращении шпинделя со скоростью (S) в направлении против часовой стрелки (M4).

Методы создания и структура управляющих программ

Современное оборудование позволяет создавать программы для работы станков с ЧПУ несколькими способами:

● Написание программы вручную или в текстовом редакторе ПК. Необходимый этап в подготовке специалистов для работы на станках с ЧПУ. Подходит также как основной способ программирования на производствах, где в течение длительного времени выпускают несколько простых деталей, не прибегая к перестройке оборудования.

● Составление и ввод программы на стойке ЧПУ. Пульт управления большинства современных систем управления содержит клавиатуру и дисплей, что позволяет программировать и просматривать виртуальную имитацию процесса обработки непосредственно на рабочем месте. Многие системы позволяют производить ввод программ в «фоновом» режиме, когда станок занят обработкой заданной детали.

● Использование возможностей CAD-CAM систем компьютеризированной подготовки производства. Специальное программное обеспечение позволяет создать трехмерную модель детали, рассчитать и подготовить программу для ее производства. А также виртуально «изготовить» требуемую деталь, используя реальные данные о кинематике конкретного станка ЧПУ. Этот метод позволяет создавать управляющие программы быстро и точно, практически исключить ошибки программирования и связанную с этим порчу заготовок. Особенно высока эффективность данного способа при создании УП для изготовления особо сложных деталей.

Структурно программа в G-кодах состоит из кадров. Так называют группы команд, которые предназначены для совершения какого-либо завершенного действия. Кадры могут состоять и из одной команды. Об окончании каждого «кадра» сообщает знак перевода строки (ПС/LF). Каждая программа начинается с пустого «кадра», который состоит их знака «%», а заканчивается кодами М02 или М30, обозначающими соответственно финиш программы ЧПУ или окончание имевшегося в памяти информационного блока.

Указанная структура и язык подготовки программ для оборудования с ЧПУ закреплены в международных стандартах RS2740, ISO-6983-1.82, а также ГОСТ СССР 20999-83. Отечественные профильные специалисты часто используют обозначение «ИСО-7 бит», которое закрепилось за программами в G-кодах еще со времен СССР. Программисты компаний, которые разрабатывают и производят станки с ЧПУ, при подготовке программного обеспечения обязаны придерживаться требований мировых стандартов.

В некоторых случаях, когда разработчики наделяют свои системы дополнительными возможностями и некоторыми специальными функциями, могут иметь место определенные отклонения программного обеспечения от стандарта создания программ в G и M кодах. В таких случаях следует внимательно изучить документацию, которая должна быть предоставлена производителем оборудования.

Системы ЧПУ всемирно признанных лидеров отрасли

Программное обеспечение для цифровой управляющей системы SINUMERIK, которую выпускает всемирно известная корпорация SIEMENS AG, также базируется на G и M кодах, но содержит и некоторые дополнительные команды, не включенные в стандарт. Современные полностью цифровые системы ЧПУ на базе платформы Sinumerik 840D используются на самых сложных процессах металлообработки, требующих высокой точности и быстродействия.

Многовариантность и гибкость программирования в G и M кодах учтена создателями программных станций и передовых систем ЧПУ HEIDENHAIN. Эта немецкая компания успешно работает в направлении модернизации устаревших станков NC за счет установки новых управляющих систем. Универсальные программные станции от компании Heidenhaih позволяют не только создавать необходимые программы обработки на персональных компьютерах, но и тестировать ПО, подготовленное при помощи CAD-CAM систем.

Системы управления ЧПУ, которые производит японская компания FANUC, известны во всем мире и используются на многих предприятиях. Очень популярны стойки ЧПУ от FANUK LTD и в России. Специалисты этой корпорации одними из первых адаптировали работу своих систем под программы в G и M кодах, и сумели организовать работу самых сложных систем строго в рамках стандарта программирования. Распространенные стойки FANUK серии 0i рассчитаны на работу с 6-8 управляемыми осями (одновременное управление – 4 оси). Стойки серий 30i-35i позволяют производить высокоточную обработку на наивысших скоростях, и являются пока недостижимым ориентиром для многих конкурентов.

Успешно работает в России и странах СНГ испанская компания FAGOR AUTOMATION. Ее последние разработки, к которым относится ЧПУ FAGOR CNC 8070, полностью совместимы с
персональным компьютером, имеют феноменальные возможности и могут управлять самыми сложными станками. Возможно управление по 28 (!) интерполируемым осям (4 канала одновременно), может поддерживать по 4 шпинделя и инструментальных магазина. Создатели системы гарантируют скоростную обработку, нанометрическую точность и высочайшую чистоту обработки поверхности.

Приятно отметить, что наряду с иностранными компаниями на рынке разработки и производства систем управления для станков с ЧПУ с 1998 года успешно работает российская компания «БАЛТ-СИСТЕМ». Специалисты считают, что при модернизации устаревшего оборудования выгоднее всего устанавливать системы от «Балт-Систем», так как они в несколько раз дешевле импортных, вполне надежны и функциональны. На российских предприятиях успешно работают и отлично себя зарекомендовали устройства ЧПУ NC-210, NC-220, NC-230. Самые сложные обрабатывающие центры и высокоскоростные многосуппортные станки могут работать под управлением стойки NC-110, которая на сегодня является лучшей в соотношении цена-качество.

Станки с ЧПУ прочно вошли в нашу жизнь и стали незаменимыми помощниками человека в производственной деятельности. Без этих систем было бы невозможно изготавливать многие, успевшие стать привычными и обыденными вещи. Причем все необходимые детали станки под управлением ЧПУ обрабатывают быстро и качественно, с недостижимой ранее точностью, а при массовом производстве – невероятно низкой себестоимостью. Дальнейшее развитие систем ЧПУ идет по пути объединения отдельных станков в производственные комплексы, удешевления процесса подготовки производства и снижения стоимости управляющих систем. Пожелаем разработчикам успеха!

Источник

Как выбрать комплектующие для станка с ЧПУ

Проектирование и подбор комплектующих для станка с ЧПУ

Часть 1. «Какую подобрать электронику к станку?» или с чего начать.

Одним из самых распространенных вопросов у наших клиентов является «какие шаговые двигатели/драйверы подобрать для моего будущего станка?». Зачастую этот вопрос ставится в тот момент, когда станка нет даже в проекте, только в задумке – человек определился только примерно с рабочим полем и обрабатываемыми материалами. Данная ситуация является, естественно, ошибочной. Выбор электроники – далеко не первостепенное, он не составляет труда по сравнению с остальными этапами создания станка. Определиться с приводами можно только после определившись с другими параметрами, такими как перемещаемая масса, максимальная скорость и ускорения, усилия резания и пр. Поэтому при создании фрезерного станка с ЧПУ подбор комплектующих начинается с проекта, а проект – с постановки задачи.

Проектирование станка с ЧПУ. Часть 2. Постановка задачи

Итак, первый шаг – определить круг изделий, которые будут производиться на станке. Это даст возможность вычленить следующие параметры размеры рабочего поля. Размеры поля соответственно дадут представление о возможном весе станка и его габаритах. Рабочее поле не должно существенно превышать необходимое. В данном случае запас карман тянет, и еще как. Затраты на изготовление, вес и прочие сложности с увеличением станка растут нелинейно!

Обрабатываемые материалы и режимы обработки. Эти данные следует использовать, чтобы вычислить такую информацию как планируемый к использованию инструмент. Очень важно тщательно определить минимальный и максимальный тип и размер фрез, это затем скажется на выборе шпинделя, а он, в свою очередь, обуславливает всю остальную конструкцию станка. Надо определить вид и размер фрез, будут ли использоваться резьбонарезные головки или точное позиционирование инструмента, потребуется ли автоматическая смена, будут ли использоваться шпиндели с инструментальными конусами или достаточно цангового зажима типа ER и т.п.

Усилия резания на фрезе. Максимальное усилие резания на фрезе обязательно необходимо если не знать более-менее точно, то как минимум иметь интуитивное представление о нём. Усилия резания — параметр, исходя из которого определяется жесткость, т.е. важнейшая характеристика будущего станка. Станок с недостаточной жесткостью будет выдавать некачественную поверхность, ломать фрезы, изнашивать шпиндели и направляющие, с избыточной жесткостью – будет дорогим, громоздким и экономически неэффективным.

Модель или хотя бы тип и размер шпинделя. Он достаточно определенно вытекает из предыдущих 2 пунктов. Под разные шпиндели – разные станки!

Комплектация станка. От обрабатываемых материалов зависит, нужна ли будет система защиты направляющих от стружки/пыли, подача СОЖ, вытяжка для удаление продуктов резания и т.п. Скажем, для деревообрабатывающих станков практически невозможно работать без вытяжки, но не нужна СОЖ, а для станков по алюминию – наоборот, для станков по алюминию защита направляющих желательна, но в целом опциональна, а для станков по чугуну – просто необходима, и т.д.

Количество осей. В зависимости от требований к изделиям станок может быть 3-осевым, 4-осевым (с 1 поворотной осью), 5-осевым (с 2 поворотными осями). Число осей также сильно влияет на конструкцию станка, его сложность и стоимость.

Ход по осям и вылет шпинделя. Эти данные на данном этапе определяются примерно, без особой точности, для получения модели действующих сил в первом приближении.

Проектирование станка с ЧПУ. Часть 3. Определение жесткости («бюджет жесткости»)

После определения параметров, упомянутых в предыдущей части, в т.ч. примерную длину осей, можно построить условную схему приложения внешних усилий и их распространения по конструкции станка(ниже пример, одна стрелка – усилие на фрезе, вторая – на поворотной оси).

Ключевым параметром при создании фрезерного станка с заданной точностью является жесткость на режущей кромке, которая определяется как сила, требуемая для отклонения режущего инструмента от исходного положения на единицу длины(обычно мкм). Согласно некоторым данным, значения жесткости в пределах 10-25 Н/мкм считаются достаточными для большинства станков. Значения 50 Н/мкм и более свойственны высокоточным станкам.

Как правильно подобрать комплектующие для станка с ЧПУ

Далее — ряд статей, которые помогут вам в выборе конкретных комплектующих устройств для вашего станка с ЧПУ:

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.

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.

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.

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.

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.

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

Системы управления для ЧПУ станков

Автоматизация процессов производства взошла на новую ступень развития. Компьютеры в системе управления уже давно стали обычным явлением. Многие люди знают, что такое CNC, а производством изделий с этой системой управления занимаются многие известные организации.

Принцип работы CNC

Функционирование ЧПУ станка осуществляется в следующей последовательности:

• Для начала программа по обработке деталей вводится в блок управления устройства.
• В нем осуществляется весь процесс обработки данных, он готовит все команды движения и посылает их в систему привода.
• Привод осуществляет контроль движения и скорость блоков изделия.
• Система обратной связи запоминает данные о местонахождении и скорости передвижения осей и направляет сигнал в блок управления.
• В БУС происходит сравнение сигналов обратной связи с начальными и если есть ошибки, то он их исправляет и направляет в механизм исполнения новые сигналы, чтобы скорректировать процесс.
• Пульт управления с экраном применяется для просмотра команд оператором.

Что такое NC CNC?

CNC или Computer numerical control — одно из направлений в разработке устройств разного назначения, которое базируется на применении электронных аппаратов в системе управления. В России оно известно как числовое программное управление (ЧПУ).

ЧПУ является компьютеризированным комплексом, который управляет рабочими элементами устройства и контролирует выполнение задач. Любые движения таких элементов задаются управляющей программой для этого станка. Она формируется из команд, которые записаны на языке программирования устройства.

Компьютер сохраняет управляющую программу, и оператор всегда может ее использовать для выполнения определенной функции.

Справка : Система CNC расширяет возможности ранее применяемой системы NC. Ее основа — микроконтроллеры, логические контроллеры, а также компьютеры, основанные на микропроцессорах.

Классификация современных систем управления ЧПУ для станков

Международная классификация предусматривает следующие классификацию станков ЧПУ:

• NC (Numerical Control). Особенности этой системы заключаются в применении в качестве программного носителя перфоленты или магнитной ленты, из-за чего невозможно внести изменения в программу, так как все алгоритмы работы внедрены аппаратно.
• SNC (Stored Numerical Control). Эта система сохраняет функции класса NC, но отличается большим размером памяти, что позволяет сохранить программу в электронном аппарате.
• CNC (Computer Numeral Control). Основа этого класса Микро-ЭВМ, которая запрограммирована на выполнение работы ЧПУ. Ее особенность состоит в возможности изменения и корректирования в момент работы как УП обработки детали, так и программ работы самой системы для максимального учета особенностей определенного станка.
• DNC (Direct Numeral Control). Управляет устройствами в составе ГПС, автоматизированными частями. Системы этого класса управляются от ЭВМ верхнего уровня.
• HNC (Handled Numerical Control). Оперативная система, которая позволяет ввести УП на рабочем месте с пульта.
• PCNC (Personal Computer Numerical Control). Это симбиоз ПК и УЧПУ, обладающий большими возможностями и имеющий открытую архитектуру.

Подсистема управления ЧПУ

Центральная часть системы ЧПУ — подсистема управления. Она способна читать управляющую программу и отдавать команды разным аппаратам станка на выполнение определенного вида работ. Также она взаимодействует с человеком и позволяет оператору контролировать обработку.

Открытая

Открытые системы управления имеют аппаратную начинку, которая почти такая же, как и у домашнего компьютера. Их достоинство заключается в доступности и дешевизне электронных элементов, многие из которых можно купить в простом компьютерном магазине. Но надежность таких систем ниже, чем у закрытых.

Закрытая

Закрытые системы управления имеют свои алгоритмы и цикл работы, а также свою логику. У таких систем есть одно важное достоинство: они обладают высокой надежностью, так как все их элементы прошли тестирование на совместимость. Минус системы в том, что невозможно самостоятельно обновить систему ПО и редактировать ее настройки.

Исполнительный механизм

Исполнительный механизм изделия включает в себя рабочий стол и шпиндель. Стол управляется передвижением осей X и Y, а шпиндель осью Z. Подсистема состоит из набора двигателей и винтов, которые нужны для выполнения команд, поступающих из подсистемы.

Ходовой винт является важным элементом исполнительной подсистемы. По сравнению с устройствами, имеющими ручное управление, они имеют высокую точность, что минимизирует трение, появляющееся при движении исполнительного элемента и почти исключающее появление люфтов.

Двигатели — еще один важный элемент подсистемы. Особенности конструкции станка с ЧПУ предусматривают серводвигатели и шаговые электрические двигатели. Последние служат для образования электрических сигналов в дискретное механическое движение.

Подсистема обратной связи

Главные элементы подсистемы обратной связи — датчики, функционирующие как измерительная система. Они контролируют положение и скорость работы ножа. Блок управления принимает сигналы и создает новые, основываясь на исчислении разницы между настоящими и заданными параметрами.

Справка : Главная задача системы обратной связи заключается в обеспечении УС информацией о настоящем положении исполнительного элемента устройства и о скорости, с которой функционируют двигатели.

Какие бывают системы программного управления станками ЧПУ?

Устройства с ЧПУ отличаются между собой системой программного управления. Производятся устройства с двумя видами управления — позиционным и контурным.

Позиционное управление отличается от второго тем, что движение рабочих элементов осуществляется в заданной точке, при этом направление движения не задается. В итоге система устройства с ЧПУ автоматически будет искать короткий путь между точками.

Для устройств с ЧПУ контурного управления рабочие элементы перемещаются по определенной траектории и с определенной скоростью. Так, достигаются нужные характеристики обрабатываемого контура.

Какая из этих систем лучше, сказать нельзя. Ведь чтобы обработать сложную фасонную поверхность, нужно использовать контурную систему с ЧПУ, а чтобы просверлить или развернуть ее, идеально подойдет изделие с позиционным управлением.

Также существует адаптивное программное управление. Оно позволяет в автоматическом режиме приспособить изделие к меняющимся условиям технологической обрабатывающей системы.

Принцип работы управления токарным станком с ЧПУ

Многие операции, производимые на изделии с ЧПУ, происходят в автоматическом режиме. Все они делятся на основные, которые отвечают за металлообработку и вспомогательные, контролирующие отвод стружки, подачу смазочного материала, установку и снятие деталей.

Порядок осуществления работ на токарном станке следующий:

• Крепление заготовки.
• Установка оснастки.
• Установка инструмента в резцедержателе.
• Включение привода.
• Размещение резца в нулевой точке.
• Осуществление снятия верхнего слоя заготовки с дальнейшим отводом лезвия.
• Чередование 5 и 6 этапов.
• Замер параметров детали.
• Снятие со станка.

Все происходит автоматически, кроме установки и снятия детали со станка. Даже замер бывает автоматизированным, а элементы для закрепления имеют быстрозажимную оснастку.

Справка : В целом применение токарного станка приводит к уменьшению трудозатратности, ускорению рабочего процесса и уменьшению количества брака. Производство, которое обладает такими устройствами, более эффективное: уменьшается число травм на заводе и появляется возможность легко производить сложные металлические детали.

Сфера применения станков с ЧПУ определяется их конструкцией и принципом работы, поэтому прежде чем выбрать оборудование, нужно определиться с тем, какие станки и из каких материалов будут на нем обрабатываться.

• 02 ноября 2020
• 3936

Источник