Что такое станки с ЧПУ?

Обзор процесса обработки с ЧПУ

Обработка с ЧПУ — это производственный процесс, в котором предварительно запрограммированное компьютерное программное обеспечение диктует движение заводских инструментов и механизмов. Этот процесс может использоваться для управления целым рядом сложных машин, от шлифовальных и токарных станков до фрез и фрезерных станков. При обработке на станке с ЧПУ задачи трехмерной резки могут быть выполнены за один набор запросов.

ЧПУ  — это сокращение  от «Компьютерного Числового Управления», процесс работает в отличие от ограничений ручного управления и, таким образом, заменяет их, когда операторы, работающие в режиме реального времени, необходимы для подсказки и управления командами обрабатывающих инструментов с помощью рычагов, кнопок и колес. Для стороннего наблюдателя система ЧПУ может напоминать обычный набор компьютерных компонентов, но программы и консоли, используемые в обработке с ЧПУ, отличают ее от всех других форм вычислений.

Что нужно знать о механической обработке с ЧПУ

Когда система ЧПУ активирована, нужные срезы программируются в программном обеспечении и определяются соответствующими инструментами и механизмами, которые выполняют заданные размерные задачи, как робот.

При программировании ЧПУ генератор кода в числовой системе часто полагает, что механизмы безупречны, несмотря на возможность ошибок, которые больше, когда станок с ЧПУ направлен на резание в нескольких направлениях одновременно. Размещение инструмента в системе числового управления обозначено рядом входных данных, известных как программа обработки детали.

На станке с числовым программным управлением программы вводятся с помощью перфокарт. Напротив, программы для станков с ЧПУ подаются на компьютеры через небольшие клавиатуры. Программирование ЧПУ сохраняется в памяти компьютера. Сам код написан и отредактирован программистами. Таким образом, системы ЧПУ предлагают гораздо более широкие вычислительные возможности. Лучше всего то, что системы ЧПУ ни в коем случае не являются статичными, поскольку новые запросы могут быть добавлены в уже существующие программы с помощью пересмотренного кода.

Программирование ЧПУ

В ЧПУ станки управляются с помощью числового программного управления, причем для управления объектом предназначена программа. Язык обработки ЧПУ поочередно называется G-кодом, и он написан для управления различными режимами работы соответствующего станка, такими как скорость, скорость подачи и координация.

По сути, обработка на станках с ЧПУ позволяет предварительно запрограммировать скорость и положение функций станка и запускать их с помощью программного обеспечения в повторяющихся, предсказуемых циклах, и все это при минимальном участии людей-операторов. Благодаря этим возможностям, процесс был принят во всех уголках производственного сектора и особенно важен в области производства металла и пластика.

Для начала задумывается чертеж 2D или 3D CAD, который затем переводится в компьютерный код для выполнения системой ЧПУ. После ввода программы оператор выполняет ее пробный запуск, чтобы убедиться в отсутствии ошибок в кодировании.

Системы обработки с открытым/закрытым контуром

Контроль положения определяется с помощью системы с разомкнутым или замкнутым контуром. В первом случае передача сигналов осуществляется в одном направлении между контроллером и двигателем. В системе с обратной связью контроллер способен принимать обратную связь, что делает возможным исправление ошибок. Таким образом, замкнутая система может исправлять неравномерности по скорости и положению.

При обработке на станке с ЧПУ движение обычно направлено по осям X и Y. Инструмент, в свою очередь, позиционируется и направляется через шаговые или серводвигатели, которые воспроизводят точные движения, определенные G-кодом. Если сила и скорость минимальны, процесс может быть запущен через управление без обратной связи. Во всем остальном, управление с обратной связью необходимо для обеспечения скорости, согласованности и точности, необходимых для промышленного применения, такого как металлоконструкции.

Обработка с ЧПУ полностью автоматизирована

В современных протоколах ЧПУ производство деталей с помощью предварительно запрограммированного программного обеспечения в основном автоматизировано. Размеры для данной детали устанавливаются с помощью программного обеспечения для автоматизированного проектирования (CAD), а затем преобразуются в фактический готовый продукт с помощью программного обеспечения для автоматизированного производства (CAM).

Любая конкретная деталь может потребовать различных станков, таких как сверла и фрезы. Чтобы удовлетворить эти потребности, многие современные машины объединяют несколько различных функций в одну ячейку. Альтернативно, установка может состоять из нескольких машин и набора роботизированных рук, которые переносят части из одного приложения в другое, но со всем, что контролируется одной и той же программой. Независимо от настройки, процесс ЧПУ обеспечивает последовательность в производстве деталей, которую было бы трудно, если не невозможно, воспроизвести вручную.

Типы станков с ЧПУ

Фрезеровальные станки

Фрезерные станки с ЧПУ способны работать по программам, состоящим из числовых и буквенных подсказок, которые направляют детали на различные расстояния. Программирование, используемое для станка, может быть основано либо на G-коде, либо на каком-то уникальном языке, разработанном производственной группой. Основные мельницы состоят из трехосной системы (X, Y и Z), хотя большинство новых мельниц могут работать с тремя дополнительными осями.

Токарные станки

В токарных станках куски режутся в круговом направлении с помощью индексируемых инструментов. С технологией ЧПУ, токи, используемые на токарных станках, выполняются с точностью и высокой скоростью. Токарные станки с ЧПУ используются для производства сложных конструкций, которые были бы невозможны на версиях станка, запускаемых вручную. В целом, функции управления станками и токарными станками с ЧПУ аналогичны. Как и в первом случае, токарные станки могут управляться G-кодом или уникальным проприетарным кодом. Однако большинство токарных станков с ЧПУ состоят из двух осей — X и Z.

Плазменные резаки

В плазменной резке материал режется плазменной горелкой. Процесс в первую очередь применяется к металлическим материалам, но также может применяться на других поверхностях. Чтобы обеспечить скорость и тепло, необходимые для резки металла, плазма генерируется за счет сочетания сжатого воздуха и электрических дуг.

Электроразрядные машины

Электроэрозионная обработка (ЭДМ) — поочередно называемая штамповкой и искровой обработкой — представляет собой процесс, который формует заготовки в конкретные формы с помощью электрических искр. При EDM токовые разряды происходят между двумя электродами, и это удаляет участки данной заготовки.

Когда пространство между электродами становится меньше, электрическое поле становится более интенсивным и, следовательно, сильнее, чем диэлектрик. Это позволяет току проходить между двумя электродами. Следовательно, части заготовки удаляются каждым электродом. Подтипы EDM включают в себя:

  • Провод EDM, посредством которого искровая эрозия используется для удаления частей из электропроводящего материала.
  • Sinker EDM, где электрод и заготовка замачиваются в диэлектрической жидкости с целью формирования заготовки.

В процессе, известном как промывка, мусор с каждой готовой заготовки уносится жидким диэлектриком, который появляется, когда ток между двумя электродами прекращается, и предназначен для устранения любых дальнейших электрических зарядов.

Гидроабразивные резаки

В станках с ЧПУ водяные струи — это инструменты для резки твердых материалов, таких как гранит и металл, с применением воды под высоким давлением. В некоторых случаях вода смешивается с песком или другим сильным веществом. Части фабричной машины часто формируются посредством этого процесса.

Водяные струи используются в качестве более прохладной альтернативы для материалов, которые не способны выдерживать теплоемкие процессы других станков с ЧПУ. Как таковые, водяные струи используются в ряде секторов, таких как аэрокосмическая и горнодобывающая промышленности, где этот процесс является мощным для целей резания и резки, помимо прочих функций.

Дальнейшее применение станков с ЧПУ

Как показали многочисленные видеодемонстрации станков с ЧПУ, система используется для высокоточных вырезов металлических деталей для промышленного оборудования. В дополнение к вышеупомянутым станкам дополнительные инструменты и компоненты, используемые в системах ЧПУ, включают в себя:

  • Вышивальные машины
  • Лесные роутеры
  • Перфораторы
  • Станки для гибки проволоки
  • Пенные резаки
  • Лазерные резаки
  • Цилиндрические шлифовальные машины
  • 3D принтеры
  • Стеклорезы

Когда на обрабатываемой детали необходимо выполнять сложные надрезы на разных уровнях и под разными углами, все это можно выполнить в течение нескольких минут на станке с ЧПУ. Пока машина запрограммирована с правильным кодом, функции машины будут выполнять шаги в соответствии с программным обеспечением. При условии, что все закодировано в соответствии с дизайном, после завершения процесса должен появиться продукт детализации и технологической ценности.

Машинное программирование ЧПУ

Обработка на станках с ЧПУ — не совсем надежный процесс. В некоторых случаях или заготовка, или сама машина могут быть направлены вредным образом. Когда это происходит, может произойти сбой, в результате чего инструменты или детали машины будут повреждены. Инструменты, которые могут быть повреждены в результате аварии, могут включать в себя тиски или зажимы, которые удерживают заготовку на месте. Когда повреждение происходит внутри машины, оно может варьироваться от незначительной поломки винта до серьезной структурной деформации.

Дело в том, что оборудованию с ЧПУ не хватает чувства, чтобы точно знать, какие расстояния слишком велики. Поэтому инструменты должны быть точно запрограммированы, чтобы работать без ошибок. Если программный код просчитан, станок с ЧПУ может выйти за физические границы и вызвать внутреннее столкновение. Хотя большинство современных станков с ЧПУ изготавливаются с границами параметров, операторы могут манипулировать этими входами.

Аналогичным образом, инструменты ЧПУ не обращают внимания на конкретную среду. В то время как некоторые станки с ЧПУ оснащены датчиком нагрузки шпинделя, другие не имеют этой функции. В последнем случае программное обеспечение должно быть правильно закодировано, чтобы гарантировать, что ничего не выйдет за пределы параметра, в противном случае возможен сбой. Даже если станок с ЧПУ оснащен датчиками нагрузки, может произойти сбой. Когда функция инструмента сбивается с пути, оператор должен исправить ситуацию.

Предотвращение аварий на разных типах станков с ЧПУ

С установкой датчиков положения диска-энкодера возможность аварии может быть обнаружена заранее и предотвращена. Альтернативно, датчики крутящего момента могут помочь определить, движется ли станок с ЧПУ, как предполагалось, а также обнаружить нежелательные резания.

В гаражных системах с ЧПУ инструменты зависят от точности вращения шаговых двигателей для правильного числа градусов. Для контроля положения инструмента необходимо учитывать импульсы, поступающие на шаговый двигатель, поскольку в большинстве случаев нет альтернативного контроля.

На промышленных станках с ЧПУ используются элементы управления с обратной связью, в которых элемент управления всегда знает положение оси. При правильном контроле вероятность сбоев значительно снижается, хотя программисты по-прежнему обязаны следить за тем, чтобы коды вводились точно для максимальной безопасности.

Специалисты по спецтехнике и точным деталям

Обработка с ЧПУ является одной из важнейших функций производственного сектора, от производства компьютерных деталей и крепежных деталей до автозапчастей и аэрокосмических компонентов. Без высокотехнологичных возможностей, уникальных для станков с ЧПУ, практически невозможно изготовить различные компоненты, которые можно увидеть на предметах домашнего обихода. Как подтвердят инженеры, прошедшие обучение на станках с ЧПУ, кодирование, которое позволяет станкам с ЧПУ формовать металлические детали в форму, является сложным.

В Astro Machine Works, Inc. мы более четверти века специализируемся на изготовлении и изготовлении машин на заказ. Наши станки с ЧПУ запрограммированы в соответствии с точными спецификациями каждого клиента нашей командой собственных экспертов. Кроме того, мы расширились до нескольких смежных областей, включая дизайн машин, электропроводку панелей, реверс-инжиниринг и изготовление металлов.

За последние 25 с лишним лет, удовлетворив широкий круг клиентов в промышленном секторе, мы понимаем важность своевременной доставки и точно в соответствии с требованиями заказчика. Кроме того, мы понимаем, что у клиентов часто возникают вопросы по различным аспектам обработки на станках с ЧПУ. В Astro Machine Works, Inc. мы отвечаем на все вопросы о деталях и деталях, которые мы готовим для клиентов.

Еще одним расширением наших возможностей здесь, в Astro Machine Works, Inc., является наш опыт в различных инструментах и ​​процессах обработки с ЧПУ, от токарных станков и пил до фрезерных и токарных центров. Кроме того, наша служба обратного инжиниринга позволяет нам настраивать детали для уже существующих или устаревших компонентов. Эти и другие услуги выполняются в нашей штаб-квартире в Эфрате, штат Пенсильвания. Посетите наш веб-сайт для получения дополнительной информации о наших возможностях обработки.

Back to Top