Обработка с ЧПУ — это производственный процесс, в котором предварительно запрограммированное компьютерное программное обеспечение управляет движением заводских инструментов и оборудования. Этот процесс можно использовать для управления целым рядом сложных машин: от шлифовальных и токарных станков до фрезерных и фрезерных станков. Благодаря обработке на станках с ЧПУ задачи трехмерной резки можно выполнить с помощью одного набора подсказок.
Сокращенно от «компьютерного числового управления», процесс ЧПУ отличается от ограничений ручного управления и тем самым заменяет их, когда живые операторы должны подсказывать и направлять команды обрабатывающим инструментам с помощью рычагов, кнопок и колес. Для наблюдателя система ЧПУ может напоминать обычный набор компьютерных компонентов, но программное обеспечение и консоли, используемые при обработке с ЧПУ, отличают ее от всех других форм вычислений.
Как работает обработка с ЧПУ?
Когда активируется система ЧПУ, желаемые разрезы программируются в программном обеспечении и диктуются соответствующими инструментами и оборудованием, которые выполняют заданные размеры, подобно роботу.
При программировании ЧПУ генератор кода в числовой системе часто предполагает, что механизмы безупречны, несмотря на вероятность ошибок, которая возрастает, когда станок с ЧПУ направлен на резку более чем в одном направлении одновременно. Размещение инструмента в системе числового программного управления определяется серией входных данных, известных как программа обработки детали.
В машинах с числовым программным управлением программы вводятся с помощью перфокарт. Напротив, программы для станков с ЧПУ передаются на компьютеры через небольшие клавиатуры. Программирование ЧПУ сохраняется в памяти компьютера. Сам код пишут и редактируют программисты. Таким образом, системы ЧПУ предлагают гораздо более широкие вычислительные мощности. Самое приятное то, что системы ЧПУ ни в коем случае не являются статичными, поскольку новые подсказки можно добавлять к уже существующим программам посредством пересмотренного кода.
ПРОГРАММИРОВАНИЕ СТАНКОВ С ЧПУ
В ЧПУ станки управляются с помощью числового программного управления, при этом программное обеспечение предназначено для управления объектом. Язык, лежащий в основе обработки с ЧПУ, также называется G-кодом и написан для управления различными режимами работы соответствующего станка, такими как скорость, подача и координация.
По сути, обработка с ЧПУ позволяет заранее программировать скорость и положение функций станка и запускать их с помощью программного обеспечения в повторяющихся, предсказуемых циклах, и все это с минимальным участием человека-оператора. Благодаря этим возможностям этот процесс был принят во всех сферах производственного сектора и особенно важен в областях производства металла и пластмассы.
Для начала создается 2D- или 3D-чертеж САПР, 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/замкнутым контуром
Управление положением определяется посредством 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 получать обратную связь, что делает возможным исправление ошибок. Таким образом, система с замкнутым контуром может исправить отклонения в скорости и положении.
При обработке на станках с ЧПУ движение обычно направлено по осям X и Y. Инструмент, в свою очередь, позиционируется и управляется с помощью шаговых или серводвигателей, которые повторяют точные движения, определенные G-кодом. Если сила и скорость минимальны, процесс можно запустить с помощью разомкнутого контура управления. Ко всему прочему, управление с обратной связью необходимо для обеспечения скорости, постоянства и точности, необходимых для промышленных применений, таких как металлообработка.
Обработка с ЧПУ полностью автоматизирована
В современных протоколах ЧПУ производство деталей с помощью заранее запрограммированного программного обеспечения в основном автоматизировано. Размеры данной детали устанавливаются с помощью программного обеспечения для автоматизированного проектирования (САПР), а затем преобразуются в реальный готовый продукт с помощью программного обеспечения для автоматизированного производства (CAM).
Любая заготовка может потребовать использования различных станков, таких как дрели и фрезы. Чтобы удовлетворить эти потребности, многие современные машины объединяют в одной ячейке несколько различных функций. Альтернативно, установка может состоять из нескольких машин и набора роботизированных рук, которые переносят детали из одного приложения в другое, но при этом все контролируется одной и той же программой. Независимо от настройки, процесс с ЧПУ обеспечивает согласованность в производстве деталей, которые было бы сложно, если не невозможно, воспроизвести вручную.
РАЗЛИЧНЫЕ ТИПЫ СТАНКОВ С ЧПУ
Самые ранние машины с числовым программным управлением датируются 1940-ми годами, когда двигатели впервые были использованы для управления движением ранее существовавших инструментов. По мере развития технологий механизмы были усовершенствованы с помощью аналоговых компьютеров и, в конечном итоге, цифровых компьютеров, что привело к развитию обработки с ЧПУ.
Подавляющее большинство современных арсеналов ЧПУ полностью электронные. Некоторые из наиболее распространенных процессов с ЧПУ включают ультразвуковую сварку, перфорацию и лазерную резку. К наиболее часто используемым станкам в системах ЧПУ относятся следующие:
Фрезы с ЧПУ
Фрезерные станки с ЧПУ способны работать по программам, состоящим из цифровых и буквенных подсказок, которые направляют детали на различные расстояния. Программирование, используемое для фрезерного станка, может быть основано либо на G-коде, либо на каком-то уникальном языке, разработанном производственной командой. Базовые фрезерные станки состоят из трехосной системы (X, Y и Z), хотя большинство новых фрезерных станков могут работать с тремя дополнительными осями.
токарные станки
На токарных станках детали вырезаются по кругу с помощью сменных инструментов. Благодаря технологии ЧПУ резка на токарных станках выполняется с точностью и высокой скоростью. Токарные станки с ЧПУ используются для изготовления сложных конструкций, которые были бы невозможны на версиях станка с ручным управлением. В целом функции управления фрезерными и токарными станками с ЧПУ аналогичны. Как и в первом случае, токарные станки могут управляться с помощью G-кода или уникального фирменного кода. Однако большинство токарных станков с ЧПУ состоят из двух осей — X и Z.
Плазменные резаки
В плазморезке материал разрезается плазменной горелкой. Этот процесс в первую очередь применяется к металлическим материалам, но может также применяться и к другим поверхностям. Чтобы обеспечить скорость и тепло, необходимые для резки металла, плазма генерируется за счет сочетания сжатого воздуха и электрических дуг.
Электроэрозионные машины
Электроэрозионная обработка (EDM), которую поочередно называют штамповочной и искровой обработкой, представляет собой процесс, при котором заготовкам придается определенная форма с помощью электрических искр. При электроэрозионной обработке между двумя электродами возникают разряды тока, в результате чего удаляются участки заданной заготовки.
Когда пространство между электродами становится меньше, электрическое поле становится более интенсивным и, следовательно, сильнее, чем диэлектрическое. Это позволяет току проходить между двумя электродами. Следовательно, части заготовки удаляются каждым электродом. Подтипы EDM включают:
● Электроэрозионная обработка проволоки, при которой электроэрозионная обработка используется для удаления участков электропроводящего материала.
● Sinker EDM, при котором электрод и заготовка пропитываются диэлектрической жидкостью с целью формирования детали.
В процессе, известном как промывка, мусор с каждой готовой заготовки уносится жидким диэлектриком, который появляется после прекращения тока между двумя электродами и предназначен для устранения любых дальнейших электрических зарядов.
Водоструйные резаки
При обработке на станках с ЧПУ водоструйные аппараты — это инструменты, которые разрезают твердые материалы, такие как гранит и металл, с применением воды под высоким давлением. В некоторых случаях воду смешивают с песком или другим сильным абразивным веществом. Заводские детали машин часто формируются посредством этого процесса.
Водяные струи используются как более холодная альтернатива для материалов, которые не могут выдерживать теплоемкие процессы на других станках с ЧПУ. Таким образом, водоструйные системы используются в ряде секторов, таких как аэрокосмическая и горнодобывающая промышленность, где этот процесс, помимо других функций, эффективен для резьбы и резки. Гидроабразивные резаки также используются в тех случаях, когда требуется очень сложная резка материала, поскольку отсутствие тепла предотвращает любые изменения внутренних свойств материалов, которые могут возникнуть в результате резки металла о металл.
РАЗЛИЧНЫЕ ТИПЫ СТАНКОВ С ЧПУ
Как показали многочисленные видеодемонстрации станков с ЧПУ, система используется для высокодетализированной резки металлических деталей для промышленного оборудования. Помимо вышеупомянутых станков, в системах ЧПУ используются дополнительные инструменты и компоненты:
● Вышивальные машины
● Фрезы по дереву
● Револьверные перфораторы
● Машины для гибки проволоки
● Фрезы для пенопласта
● Лазерные резаки
● Круглошлифовальные машины
● 3D-принтеры
● Стеклорезы
Когда необходимо выполнить сложные разрезы на заготовке на разных уровнях и под разными углами, все это можно выполнить за считанные минуты на станке с ЧПУ. Если машина запрограммирована правильным кодом, функции машины будут выполнять действия, заданные программным обеспечением. Если все закодировано в соответствии с замыслом, после завершения процесса должен появиться детальный и технологичный продукт.
Время публикации: 01 января 2022 г.
