Что такое ЧПУ (числовое программное управление)

   Станки с числовым программным управлением на протяжении длительного времени пользуются высоким спросом на разных промышленных предприятиях. Такое оборудование позволяет повысить точность, скорость обработки деталей, сократить вероятность ошибок.

Прежде чем приобрести станок, необходимо узнать, что такое ЧПУ, принцип работы и его преимущества. Производители предлагают достаточно широкий модельный ряд: у каждого станка – свои особенности, технические характеристики, функционал.

Что такое CNC: все о станках с ЧПУ

   CNC – числовое программное управление, предназначенное для координации работы станков посредством специального программного обеспечения. В группа такого оборудования входят токарные, фрезерные, сверлильные установки, центры обработки.

   Принцип работы такого устройства прост:

1. Подготовка ПО. Используется специальный программный пакет для трехмерного моделирования, который преобразует модель в управляющий код.

2. Обработка детали. Все команды выполняются станком последовательно, движения инструмента контролируются системой управления.

3. Обратная связь, исправление ошибок. Современная техника, оснащенная системой обратной связи, позволяет быстро определить ошибку, произвести корректировку в режиме реального времени.

   Все это существенно ускоряет процесс производства различных деталей, делает его более эффективно и менее затратным.

Сферы применения

   Универсальные, станки с ЧПУ применяются в разных направлениях деятельности:

• Металлообработка.

Станки предназначены для производства сложных изделий, в том числе элементов зубчатых передач, насосов, валов, компрессоров, приводов.

• Аэрокосмическая промышленность.

Посредством ЧПУ выпускаются детали из труднообрабатываемых материалов – шасси, титановая обшивка, втулки, редукторы, разъемы.

• Электроника.

   Печатные платы, разъемы, гнезда, корпусы приборов, радиаторы – малая часть изделий, для производства которых используются станки с ЧПУ.

В сфере здравоохранения станки применяются при изготовлении хирургического инструмента, имплантатов для протезирования, корпусов для оборудования.

Целесообразность использования

   Главным из преимуществ, которые определяют целесообразность использования станков с ЧПУ, является высокая точность. Операции выполняются с нулевой погрешностью, чего невозможно добиться при использовании традиционного оборудования. Идентичность каждого предыдущего цикла позволяет наладить серийный выпуск.

Как только программа будет настроена, оборудование начинает работать автономно: оператору не нужно контролировать процесс обработки. Производственная скорость увеличивается, риск допущения ошибок снижается.

   Несмотря на высокую стоимость оборудования, оно быстро окупается на начальных этапах, поскольку увеличивается объем производства, сокращаются затраты на рабочую силу.

Функции

   К основным функциям оборудования, оснащенного числовым программным управлением, относятся:

• Автоматическое управление процессами. Станок контролирует работу режущего инструмента, положение материала.

• Инструменты. В работе могут использоваться сверла, фрезы, резцы – выбор зависит от операции, для выполнения которой запускается станок.

• Мониторинг процесса – контроль параметров, внесение коррективов при необходимости.

• Быстрая настройка – можно переключаться между разными операциями.

   В зависимости от поставленной задачи, функционал станков отличается – для резки, сверления, фрезерования, шлифования, нарезания резьбы.

Особенности

   Главными особенностями такого оборудования являются автоматизация процессов обработки и применение специализированного программного обеспечения. Ими обусловлены точность обработки, оптимизация производства, гибкость настройки и безопасность работы.

   Специализированное программное обеспечение позволяет добиться максимальной точности деталей, поскольку все движения инструмента контролируются.

Быстрые и эффективные в работе, станки позволяют избежать временных затрат на решение организационных, технических вопросов.

Классификация

   В зависимости от типа движения, системы управления, типа привода станки делятся на несколько категорий:

• По типу движения.

Устройства могут быть с точечным движением, когда позиции заготовки и инструмента четко зафиксированы, или с контурным, когда заготовка движется относительно инструмента по заданному программой маршруту.

• По системе управления.

Она может быть разомкнутой, без обратной связи: тогда управление осуществляется по программам, составленным в определенной последовательности заранее. Станки с разомкнутой системой оснащены обратной связью, что позволяет контролировать производительность устройства и своевременно вносить исправления.

• По количеству осей.

На двухосных станках инструмент движется в двух направлениях, на трехосных – в трех. Модели с 4 и 5 осями позволяют работать сразу в нескольких плоскостях, что актуально при обработке сложных поверхностей.

• По типу привода.

   Самыми мощными считаются станки с гидравлическим приводом, используемые в тяжелой промышленности. Пневматические, чья работа построена на сжатом воздухе, предназначены для выполнения легких задач. Электромеханические станки обеспечивают точность и стабильность управления инструментами.

Основные параметры

   Основными параметрами станка с ЧПУ являются:

• Тип управления устройством.

• Точность позиционирования материала и инструмента.

• Скорость обработки детали.

• Количество осей устройства.

• Тип материла для обработки – металл, пластик, дерево, композиты или стекло.

• Интерфейс программного обеспечения.

• Инструментальные системы.

   Важно отметить параметры обработки – они определяют условия съема материала с поверхности заготовки: скорость резки, подача, глубина резания.

Некоторые станки оснащаются дополнительными системами – охлаждение, удаление стружки: это необходимо для увеличения срока службы оборудования, повышения качества обработки и готовой продукции.

Принцип программирования

   Принцип программирования станков с ЧПУ заключается в использовании программ управления, которые определяют последовательность операций и позволяют автоматизировать процесс обработки. Посредством такой программы можно установить траекторию движения режущего инструмента, скорость и направление.

Программирование осуществляется разными методами:

• Вручную, оператором. Он задает необходимые координаты, режимы, вспомогательные функции. Программа в текстовом формате загружается в ЧПУ-стойку.

• Диалоговым методом, через интерфейс ЧПУ-станка. Используются графические меню и подсказки. Оператору не нужно вручную прописывать код.

• Автоматизировано, при помощи специализированного программного обеспечения. На основе модели детали формируется управляющая программа, составляется траектория движения инструмента, генерируются коды.

   Выбор метода зависит от технических возможностей оборудования, поставленной задачи, опыта оператора.

Конструктивные особенности

   Механическая и электрическая часть ЧПУ-станка имеют определенные конструктивные особенности. Механическая часть устройства оснащена жестким основанием: используются гранит или бетон, дополнительные ребра жесткости. Для производства скользящих элементов применяются сталь и фторопласт. Сложная конструкция шпинделей обусловлена тем, что зажим рабочего инструмента осуществляется автоматически, а также имеются встроенные диагностические датчики.

   Позиционирующий привод – обязательный элемент, отвечающий за расположение режущего инструмента: фиксация должна быть надежной, перемещение – плавным.

Электрическая часть представляет собой специальные двигатели – вентильные, с постоянным магнитом и тормозной системой. Для контроля скорости движения, положения и других значимых параметров используется датчик обратной связи: с него информация поступает в систему управления.

   Для управления работой двигателей, датчиков и передачи программных команд ЧПУ оснащаются контроллерами.

Виды станков с ЧПУ

   Станки с ЧПУ делятся на несколько видов в зависимости от задач, для выполнения которых они предназначены.

Фрезерное оборудование

   Фрезерные станки используются для обработки плоских, фасонных поверхностей, пазов, карманов: для этого установлена вращающаяся фреза.

По конструкции такие устройства могут быть вертикальными, горизонтальными или универсальными. Первые предназначены для работы с деталями, где есть вертикально ориентированные отверстия; вторые – для деталей, зафиксированных на рабочем столе.

Сверлильные устройства

    Сверлильный ЧПУ-станок – полностью автоматизированное устройство, которое точно и последовательно высверливает отверстия в заготовках.

Комплектация включает в себя шпиндель, сверла, рабочий стол и панель управления. Движения инструмента контролируются компьютерной системой: определяются координаты, параметры.

Токарные

   Токарные станки предназначены для обработки тел вращения – валов, втулок, фланцев.

Модели с плоской станиной используются при работе с большими деталями, длинными заготовками. Для повышения жесткости и обеспечения защиты направляющих от стружки применяются станки с наклонной станиной.

Лазерное оборудование

   Лазерное оборудование с ЧПУ представляет собой устройство, оснащенное лучом для резки, гравировки и сварки.

Для управления устанавливается специализированная программа: с ее помощью оператора задает параметры движения лазера, глубину обработки, скорость работы устройства.

Плазменные станки

   Еще одна разновидность станков с ЧПУ, плазменные модели обеспечивают быструю и точную резку металлов, независимо от их толщины и состава.

Станки с ЧПУ для домашнего пользования

   Если станок с числовым программным управлением предполагается использовать в домашних условиях, следует обратить внимание на компактные модели, которые полностью автоматизируют процессы обработки, формирования сложных деталей и изделий.

Главной отличительной характеристикой является простота эксплуатации такого оборудования. Кроме того, станки для домашнего пользования обойдутся гораздо дешевле, чем покупка профессионального оборудования.

Такие станки с ЧПУ делятся на несколько видов:

• Для обработки дерева – МДФ, деревянных поверхностей, создания декоративных элементов.

• Для гравировки, лазерной резки. Применяются при работе с фанерой, пластиковыми листами, для выжигания узоров.

• Для резки по металлу – медных, алюминиевых сплавов. Используются при производстве сувениров, медалей, малогабаритных изделий.

   Еще одна разновидность станков ЧПУ для домашнего пользования – станки для рисования. Модульные устройства можно комбинировать с дозаторами пастообразных веществ, что необходимо для создания объемных изображений.

Преимущества станков с ЧПУ

   Станки с числовым программным управлением обладают рядом преимуществ перед аналоговыми устройствами. К их достоинствам относятся:

• Высокая точность обработки материалов, деталей. Это особенно важно, когда одна из основных производственных задач – это точность размеров и расположения отверстий.

• Автоматизация производственных процессов. Действия оператора минимальны. Работа оборудования осуществляется автоматически, управляется системой.

• Сокращение времени на производство и обработку. Ввиду того, что все необходимые действия выполняются автоматически, производственные процессы проходят быстрее, увеличиваются объемы, продажи и прибыль.

• Экономичный расход ресурсов. Станки с ЧПУ минимизируют количество отходов, оптимизируют потребление материалов, что делает производство максимально выгодным.

• Безопасность. Риски травмирования оператора сводятся к нулю, поскольку специалист практически не взаимодействует с оборудованием.

   Еще одно важное преимущество – возможность сократить штат и бюджет на заработную плату. Управление и обслуживание станка с ЧПУ можно доверить одному оператору.

Станок с числовым программным управлением – универсальное оборудование, предназначенное для решения множества производственных задач. На рынке представлен широкий модельный ряд такой техники: станки отличаются не только техническими характеристиками, но и функциональными возможностями, и комплектностью, и внешним исполнением.

   Выбирая станок, важно учитывать те производственные задачи, для решения которых он будет использоваться, а также финансовую возможность. Если оборудование приобретается для домашнего применения, покупка обойдется гораздо дешевле, чем техника для промышленных и производственных предприятий.

Установка такого оборудования – отличная возможность автоматизировать рабочие процессы, обеспечив при этом высокий уровень безопасности сотрудников, скорость производства и качество продукции.