Устройство и принцип работы станков с ЧПУ, основы

Увеличение объемов производства требует автоматизации процессов, ведь с помощью этого экономится немало времени и ресурсов. Сегодня подробно разберем устройство и принцип работы станков с ЧПУ — одной из главных составляющих автоматизированного производства. О станках с ЧПУ и их работе читайте в этой статье.

Содержание

• Что такое станок с ЧПУ
• Основные составляющие станка ЧПУ
• Как работает ЧПУ станок
• Основы работы на станках с ЧПУ
  • Дизайн детали
  • Программирование для ЧПУ
  • Настройка станка
  • Изготовление детали
• Рекомендуемое оборудование
  • Фрезерные обрабатывающие центры
  • Фрезерные и лазерные станки с ЧПУ для бизнеса
  • Лазерные станки с ЧПУ
  • Сопутствующее оборудование
  • Российский производитель специальных решений на основе лазерной техники
  • Российские производители фрезерной техники
• Заключение

Источник: mehanoobrabotka-zakazat.ru

Что такое станок с ЧПУ

Источник: traupmann-cnc.at

Станки с ЧПУ — это станки с компьютерным управлением. До ЧПУ станки управлялись вручную механиками. С помощью ЧПУ компьютер управляет сервоприводами, которые приводят машину в действие.Таким образом, постоянного человеческого внимания не требуется, хотя для запуска станков все же необходимы операторы.

Источник: youtube.com

ЧПУ — это аббревиатура для термина “числовое программное управление”. В основе этого понятия — управление станком с помощью компьютера. Такие устройства являются своего рода роботами.

Источник: 3erp.com

ЧПУ обработка — это производственный процесс, в котором изготовление деталей происходит под управлением компьютерных программ. Ранее станки работали на основе гидравлической системы, которая обеспечивала производство одинаковых деталей по шаблону. Сейчас же программы могут контролировать все, от движений обрабатывающего центра до скорости шпинделя, включения/выключения охладителя и прочих функций. Применение в станках ЧПУ значительно облегчает задачу массового производства деталей.

Существуют различные виды устройств с ЧПУ, включая 3D-принтеры, фрезерные и лазерные станки, машины для водоструйной и электроэрозионной обработки, электронные разрядные станки, маршрутизаторы с ЧПУ и т. д. Далее мы детально разберем, как работают станки с ЧПУ.

Источник: cnctrianglestudio.com

Программисты ЧПУ пишут программы обработки деталей, используя специальный язык программирования G-Code. Программа обработки детали создается либо посредством написания кода с нуля, либо с помощью специального ПО — CAM, которое преобразовывает чертеж детали, созданный в программах CAD, в G-код.

Источник: roboticsandautomationnews.com

В течение длительного времени станки с ЧПУ использовались только в промышленности, из-за их высокой стоимости. Сегодня же на рынке представлено множество станков в доступном ценовом диапазоне, что позволяет как профессионалам, так и любителям обзавестись станком с ЧПУ для личных целей.

Основные составляющие станка ЧПУ

Источник: top3dshop.ru

Устройства ввода данных: используются для ввода программы обработки детали на станке. Существует три самых часто используемых вида устройств ввода: считыватель перфоленты, считыватель магнитных лент и компьютер, работающих через порт RS-232-C.

Источник: youtube.com

Блок управления станком (БУС) — это сердце станка с ЧПУ. Он выполняет все управление станка. Среди функций БУСа следующие:

• Чтение кодовых инструкций, вводимых в БУС;
• Расшифровка кодовых инструкций;
• Интерполяция (линейная, круговая и спиральная) для генерации команд движения оси;
• Передача команд движения оси в схемы усилителя, для управления механизмами оси;
• Получение сигналов обратной связи о положении и скорости каждой оси привода;
• Вспомогательные функции управления, такие как включение / выключение охладителя или шпинделя и смена инструмента.

Источник: haascnc.com

Исполнительный механизм: станок с ЧПУ зачастую имеет подвижный стол и шпиндель, для контроля положения и скорости. Стол станка управляется в направлении осей X и Y, а шпиндель — в направлении оси Z.

Источник: ittechreviewer.com

Система привода: состоит из схем усилителя, приводных двигателей и ШВП (шарико-винтового подшипника). Блок управления станком подает сигналы схемам усилителя о положении и скорости движения каждой оси. Затем сигналы управления усиливаются, чтобы привести в действие двигатели привода, которые вращают ШВП, чтобы настроить нужное расположение рабочего стола.

Источник: banggood.com

Система обратной связи: состоит из преобразователей, или датчиков. Ее также называют измерительной системой. Датчики непрерывно контролируют положение и скорость режущего инструмента. БУС принимает сигналы от этих преобразователей и использует разницу между исходными сигналами и сигналами обратной связи для генерации новых сигналов, с целью коррекции положения и скорости.

Пульт управления: на дисплее отображаются программы, команды и другие необходимые данные станка с ЧПУ. Может быть перемещен в удобное для оператора положение.

Источник: rilesa.com

На фото ниже — структурная схема станка:

Как работает ЧПУ станок

Источник: 3dspectratech.com

• Сначала программа обработки детали вводится в блок управления станка;
• В БУС происходит весь процесс обработки данных, он подготавливает все команды движения и отправляет их в систему привода;
• Привод контролирует движение и скорость блоков станка;
• Система обратной связи фиксирует данные о положении и скорости движения осей и отправляет сигнал в БУС;
• В блоке управления сигналы обратной связи сравниваются с исходными, если есть ошибки — он исправляет их и отправляет в исполнительный механизм новые сигналы для корректировки процесса;
• Пульт управления с дисплеем используется для просмотра оператором команд, программ и других важных данных.

Основы работы на станках с ЧПУ

Источник: pinterest.com/

Процесс создания детали достаточно прост и состоит из следующих этапов:

Дизайн детали

С помощью программного обеспечения CAD создается 2D или 3D модель детали, которую вы хотите сделать. CAD — система автоматизированного проектирования, в которой можно указывать точные размеры детали.

Источник: archive.vectric.com

Программирование для ЧПУ

С помощью программного обеспечения CAM модель детали преобразовывается в g-код.

Настройка станка

Этот этап предусматривает несколько шагов:

1. Предстартовый. Перед запуском станка убедитесь, что масло и охлаждающая жидкость заполнены по максимуму. Обратитесь к инструкции, если вы не знаете, как это сделать.
2. Убедитесь, что в рабочей зоне нет посторонних предметов.
3. Если станку требуется подача воздуха, убедитесь, что компрессор включен и давление соответствует требованиям, указанным в инструкции.
4. Пуск / Домой. Подключите станок к питанию и запустите. Главный выключатель обычно расположен в задней части устройства, кнопка питания — в левом верхнем углу на панели управления.
5. Загрузите все инструменты в карусель в том порядке, который указан в списке программы ЧПУ. Для станков с одним инструментом — установите в шпиндель фрезу.
6. Установите деталь в тиски или закрепите на столе, зафиксируйте.
7. Установите показатель коррекции на длину инструмента. Переместите инструменты к верхней части детали в порядке, указанном в программе ЧПУ, и затем установите показатели коррекции.
8. Установите коррекцию осей X и Y. После того, как тиски или другие детали будут правильно установлены, настройте коррекцию на установку заготовки (нулевой позиции), чтобы найти начальную точку X и Y детали.
9. Загрузите программу ЧПУ в систему управления станком с помощью USB-накопителя.

Источник: planet-cnc.com

Изготовление детали

После того, как станок настроен, можно начинать процесс производства. Здесь также предусмотрены несколько шагов:

1. Пробный прогон. Запустите программу в воздухе, на высоте около 5 см от детали.
2. Запустите программу. Обратите внимание, чтобы не было сообщений об ошибках.
3. Отрегулируйте смещения как требуется. Проверьте характеристики детали и при необходимости отрегулируйте регистры коррекции длины инструмента, чтобы убедиться, что деталь соответствует заданным параметрам.
4. Завершение работы. По окончании работы снимите деталь с тисков и инструменты со шпинделя, очистите рабочую зону и выключите станок.

Рекомендуемое оборудование

Источник: top3dshop.ru. На фото: Лазерный станок LF3015GR (лазер RAYCUS)

Мы разобрались с тем, как работает ЧПУ станок , но важно иметь в виду, что для разных целей используются разные станки — существует большой выбор станков для работы с различными материалами, мы приведем примеры оборудования для разных типов станков.

Фрезерные обрабатывающие центры

Источник: top3dshop.ru, на фото: Лазерный маркер Han's Laser EP-30-TWIN

Фрезерные станки используют для обработки корпусных деталей. С помощью такого устройства можно выполнить гнездование (раскрой) и другие виды фрезеровки, пяти и восьми-осевые станки позволяют производить также и токарные операции — нарезку резьбы, растачивание и т.д.

Мы рекомендуем фрезерно-гравировальный станок HL400T/2 от производителя Han's. Он работает с такими материалами, как акрил, стекло, керамика, металл, пластик, достигая уровня повторяемости в ±0.005 мм. Максимальный вес заготовки, с которой может работать станок — 100 кг.

Источник: top3dshop.ru, На фото: Фрезерно-гравировальный станок Han's HL400T/2

Производитель SolidMetal предлагает несколько моделей обрабатывающих центров, например DC-6040A, DC-6050B, DC-8070B.

Источник: top3dshop.ru, на фото: Обрабатывающий центр SolidMetal DC-6040A

Фрезерные и лазерные станки с ЧПУ для бизнеса

Источник: top3dshop.ru, на фото: 3D фрезер Advercut K6090T4A

Если вы занимаетесь профессиональной фрезеровкой или лазерной гравировкой и вам нужен станок, который потянет большие объемы производства, стоит обратить внимание на следующих производителя Advercut.

Самая популярная модель Advercut K6090T4A — это 3D-фрезер с четырьмя одновременно работающими осями, со скоростью обработки 6 мм в минуту. Станок работает с легкими металлами, деревом, пластиком и композитными материалами. Подходит для гравировки, сверления, 3d-фрезерования.

Промышленный фрезерный станок Roland MODELA MDX-50 отлично подходит дляCAD/CAM образования, прототипирования и моделирования. На нем также можно печатать 3D-детали с точностью до 0.01 мм. Его преимущество перед обычными3D-принтерами в том, что он работает с любым материалом.

Источник: top3dshop.ru, на фото: Фрезерный станок Roland MODELA MDX-50

Производитель LTT предлагает лазерно-гравировальный станок LTT-Z6040B, который считается наиболее доступным на российском рынке, среди профессионального ЧПУ-оборудования. Станок работает с любыми материалами, кроме металла. Время непрерывной работы устройства — до 12 часов. Скорость гравировки — до 800 мм/сек, а скорость резки — 400 мм/с.

Источник: top3dshop.ru, на фото: Лазерно-гравировальный станок LTT-Z6040B

ЧПУ-фрезеры Dragontech доступны для малого и среднего бизнеса, благодаря невысокой цене и универсальности. Они работают с такими материалами, как дерево, пластик, оргстекло. ПВХ, а также с композитными материалами и легкими металлами.

Лазерные станки с ЧПУ

Han's Laser. Лазерный станок Han's HyRobot-C1000 с роботизированной системой резки, шестью осями и лазером мощностью в 1000 Вт — идеальное решение для профессионального производства. Модель отличается полностью закрытым корпусом, для удобства управления и безопасности оператора, а также оснащена кнопкой аварийной блокировки и функцией спящего режима, активирующейся при простое аппарата более 5 минут. Все это обеспечивает безопасное производство при минимальных энергозатратах.

Источник: top3dshop.ru, на фото: Лазерный станок Han's HyRobot-C1000

Bodor. Этот производитель специализируется на лазерных граверах. Особого внимания заслуживают граверы серии BCL, например Bodor BCL1309X 150w, который отличается удобной конструкцией, наличием беспроводной связи, что обеспечивает удобное управление и легкое техническое обслуживание.

G.WEIKE, помимо прочих лазерных станков предлагает модель LF1325LC FIBER+CO2 DUAL USE — универсальный станок, который объединяет в себе две операции, выполняемые ранее двумя станками, поскольку принцип работы ЧПУ станка по металлу не предусматривает обработку других материалов.

Благодаря волоконным и CO2 лазерам, устройство позволяет производить резку как металлических, так и неметаллических изделий. Такая инновация позволяет пользователям в значительной степени сэкономить на себестоимости продукции, рабочей площади и обеспечивает высокую производственную эффективность.

Источник: top3dshop.ru, на фото: Лазерный станок LF1325LC FIBER+CO2 DUAL USE

Гравировальные станки серии LaserPro от GCC обеспечивают профессиональное качество гравировки. Применяются преимущественно для изготовления табличек с надписями, номерков, штампов, печатей, мелкой рекламной и сувенирной продукции с гравировкой.

Сопутствующее оборудование

Источник: top3dshop.ru, на фото: Заточный станок Jet JBG-150

Jet предлагает огромное количество оборудования разного предназначения, такого как заточный станок Jet JBG-150, тарельчато-ленточный шлифовальный станок Jet JSG-64, ленточнопильный станок Jet JWBS-9X, токарный станок по дереву Jet JWL-1440VS и т. д. Помимо этого, можно приобрести детали для станков ЧПУ, например струбцины, столярные тиски, вытяжные установки.

Источник: top3dshop.ru, на фото: Фрезерный вертикальный станок с ЧПУ Optimum F410

Optimum. Токарный станок с ЧПУ Optimum TU2304 CNC, сверлильный станок Optimum B17PRO, фрезерный вертикальный станок с ЧПУ Optimum F4, Фрезерный вертикальный станок с ЧПУ Optimum F410 и др. — все это оборудование можно приобрести для большого производства по доступной цене.

Источник: top3dshop.ru, на фото: Сверлильный станок Optimum B17PRO

Российский производитель специальных решений на основе лазерной техники

Источник: top3dshop.ru, на фото: Лазерный станок пятикоординатный СЛС5

Заслуживает внимания отечественный производитель ГК «Лазеры и аппаратура». Компания предлагает лазерные станки нескольких моделей, например МЛП2-Турбо, который отличается увеличенной рабочей зоной – до 500*500 мм и широким диапазоном волоконных источников излучения – 20, 30 , 50 Вт, и пятикоординатный лазерный станок СЛС5, который способен производить сложноконтурную лазерную резку, гравировку, прошивку одиночных отверстий малого диаметра (от 0,25 до 0,5 мм) или массивов таких отверстий в изделиях сложной формы.

Российские производители фрезерной техники

Источник: top3dshop.ru, на фото: Комплекс для лазерной 3D сварки ЛТСК41

Steepline предлагает огромное количество фрезерных станков с ЧПУ, среди которых SL01PEN. Эта модель отличается возможностью собрать комплектацию в зависимости от требований производства, что позволяет сэкономить средства на ненужном оборудовании станка. Кроме этого, при необходимости можно устанавливать дополнительные опции.

Источник: top3dshop.ru, на фото: Станок фрезерный с ЧПУ Steepline SL01PEN

ООО СК РОУТЕР поставляет фрезерные станки для разных сфер производства. Например, станок Роутер 3020BZ предназначен для изготовления электродов для электроэрозионного станка, Роутер 4030 — для отраслей, где требуется высокая скорость и точность обработки, например, ювелирного и стоматологического производства, а Роутер 6040 Серво отлично справляется с обработкой широкого спектра материалов, от менее твердых полимеров, композитов, керамики и графитов, до более прочных, таких как титан и разные виды стали.

Источник: rusnc.ru, на фото: Роутер 3020

Умные станки. Производитель выпускает несколько моделей фрезерных станков для разных целей. Например, станок Clever В800 предназначен для работы с алюминиевыми заготовками. Изначально эта модель оснащена тремя осями, но предусмотрена также возможность модификации четвертой осью. При необходимости, шаговые двигатели можно заменить на серводвигатели, а блок ЧПУ — блоком от другого производителя.

Источник: top3dshop.ru, на фото: Фрезерный станок с ЧПУ Clever В800

Заключение

Мы рассмотрели принципы работы станков с ЧПУ, основы работы с ЧПУ, какие бывают станки и для каких целей.