Станки с ЧПУ: особенности конструкции управляемых устройств

Числовое программное оборудование — это управление процессами обработки или перемещения рабочих составляющих станка, заданное цифровым кодом. Механизмы с ЧПУ отличают расширенные возможности, высокая надежность и возможность совмещения различных видов обработки. Такие станки удобны в эксплуатации, но для начала новичку стоит ознакомиться с конструктивными особенностями устройств и понять общие принципы работы.

Программное обеспечение

фото оператора станка

Любой станок с ЧПУ — это сложный механизм, который применяют для обработки различных материалов. Это может быть дерево, пластмасса, металл или камень. Еще в начале XX века все устройства были механическими и работа на них четко контролировалась механиком. Сейчас же все изменилось: создание первого станка с ЧПУ позволило выполнять тот же объем работы в более короткие сроки и с минимальным привлечением человеческих ресурсов.

Немного истории. Первые программно-управляемые станки появились в СССР еще в годы Великой Отечественной войны, но в то время при их эксплуатации возникало много проблем из-за отсутствия должной компетенции у технологического персонала и несовершенства самой конструкции.

Исправить существующие ранее проблемы стало возможно с появлением программного обеспечения. Современное оборудование отличает автоматизированное управлением с минимальным привлечением человеческих ресурсов. Реализация подобных мероприятий обусловлена тремя основными этапами:

первоначальная разработка проекта в CAD-системе;
формирование специальной программы в процессоре для управления станком с ЧПУ;
передача программного файла в блок управления и исполнение.

С помощью управляющих программ можно создавать макеты будущих изделий, вводить команды и читать инструкции, которые написаны на языке программирования. Но в то же время такое ПО должно быть простым и функциональным.

Программное обеспечение для станков с ЧПУ — это неотъемлемая составляющая оборудования. Оно позволяет контролировать работу устройства, обеспечивает автономный или полуавтономный процесс изготовления изделий и производить высококачественные детали.

скриншот программного обеспечения

Такие управляющие программы позволяют освободить оператора устройства от постоянного отслеживания процесса и включают в себя комплекс команд. С их помощью в автоматическом режиме происходят следующие действия:

перемещение инструментов станка;
перемещение обрабатываемых деталей в системе координат;
контроль за скоростью обработки изделий.

Программное обеспечение бывает двух видов:

дискретное — создано для выполнения базовых функций на простых станках;
контурное — ПО для фрезерного и токарного оборудования для сложной обработки изделий.

Обратите внимание! Информация о характеристиках станка и виде ПО указана в технической документации оборудования.

Функции станков с ЧПУ

Любой станок с числовым программным управлением имеет определенный набор функций, но при необходимости устройство можно перепрограммировать. Перечислим список наиболее распространенных задач, которые чаще всего используются в работе:

Руководство вращательным валом — эта функция отвечает за стабильную быстроту резания, которая достигается благодаря скорости движения вала. На станке скорость вала задается вводом символа «S».
Центры обработки или системы автоматической замены деталей — обеспечивает подачу сигнала систему ЧПУ о нахождении детали для последующей обработки. Эта функция обозначается символом «Т».
Смена рабочего элемента в станке с ЧПУ — за эту функцию отвечает специальная конструкция. Запускается она путем применения кода символа «Т» и введения четырех чисел.
Функция охлаждения — кодировка «М08» сообщает оборудованию о том, что пришло время поставить холодную жидкость. В некоторых станках процесс охлаждения запускается с помощью функций «М07» и «М09».
Замена паллет — за этот функционал отвечает специальная деталь, работа которой активизируется с помощью кода символа «М60».

фото деталей

Особенности механической части

Основа любого станка с ЧПУ изготавливается из жесткого материала, который устойчив к внешнему воздействию и вибрации. Помимо этого, корпус содержит большое количество ребер. Все подвижные части представляют из себя литую конструкцию, что делает устройство надежным — это очень важно, так как масса подобного оборудования внушительна.

С помощью станка с ЧПУ можно обработать практически любой материал с высокой точностью. Это достигается благодаря специальным конструкциям направляющих высокой прочности. Теперь в процессе работы нет несогласованности в движении заготовок, что позволяет использовать более пластичные материалы.

Все направляющие, отвечающие за скольжение, изготовлены из металла и пластика. Это сделано для того, чтобы возникающая в процессе работы сила трения была минимальна. Направляющие качения выполнены из качественной стали, а в качестве подвижных элементов применяются ролики. Такая конструкция существенно увеличивает срок службы станка.

Особенности электрической части

Станки с числовым программным управлением комплектуются специальным двигателем. Привод подачи к нему представляет собой синхронное устройство без коллектора, в комплект которого входит магнит и механизм обратной связи. Иногда в роли привода выступают асинхронные двигатели. Характерная особенность такой детали в станке с ЧПУ — это малое время для разгона и торможения, небольшие зазоры и минимальная сила трения.

Управляющие двигатели делят на устройства постоянного или переменного тока в зависимости от количества потребляемой мощности. Для того чтобы снизить риск перегрева привода, комплект устройства снабжен специальным датчиком температур и внешним вентилятором.

Важно! Привод управляющего двигателя устойчив к перегрузкам и внешним воздействиям. Встроенный вентилятор способствует своевременному отведению пыли и отходов.

фото двигателя

Станки с ЧПУ дополнительно комплектуются следующим оборудованием:

преобразователи частоты двигателей;
устройство позиционирования;
устройство уборки стружки;
система смазывания агрегата;
привод для смены инструмента;
система подачи новых деталей и отведения готовых элементов.

Особенности электроники

Что же касается электроники, то с этим у станков с ЧПУ все в порядке. Управляет агрегатом специальное устройство — микроконтроллер с дисплеем. Этот процесс осуществляется с помощью передаточных механизмов, а непосредственно считывание информации происходит при помощи датчиков температуры, давления и положения шпинделя.

ЧПУ разделяют на несколько видов в зависимости от типа автоматизации:

с низким уровнем;
со средним уровнем;
с высоким уровнем.

Для станков с низкой степенью автоматизации характерно управление только шпинделем и двигателем, а контроль за процессом осуществляется при помощи исполнительного реле. Обычно в таких механизмах отсутствуют механизмы смены инструмента и подачи заготовок с дальнейшей уборкой стружки. Такие станки требуют постоянного вмешательства человека.

фото шпинделя

Устройства с ЧПУ среднего уровня автоматизации более легки в управлении. Этот процесс осуществляется за счет релейных схем, которые встраиваются в специальный электроавтоматический шкаф. Подобные устройства способны самостоятельно обрабатывать делали и получать заготовки.

Станки с высоким уровнем автоматизации полностью управляются при помощи ЧПУ. Рабочий процесс запускается с помощью микроконтроллера, который обеспечивает точную обработку изделий. Такое оборудование способно работать без вмешательства человека долгое время, при этом станок может в автоматическом режиме очищаться. В отличие от станков среднего уровня автоматизации, эти агрегаты за счет высокоточного программирования позволяют контролировать одновременно несколько параметров.

схема устройства

Подведем итоги. Станки с ЧПУ — это устройства, управляемые с помощью загрузочного файла. Их использование в любом производстве повышает его эффективность в несколько раз. Функциональность и простое управление позволяют решить задачи любой степени сложности на станке с ЧПУ.