ЧПУ-станки: преимущества, классификация, сферы применения

Программы для станка создаются одним из трех методов: ручным программированием, программированием с пульта оперативной системы ЧПУ, при помощи САD- и СAM-систем. Аббревиатурой CAD обозначают процесс автоматизированного проектирования, CAM — автоматизированного производства. В CAD-программах создают трехмерный дизайн изготавливаемых объектов, посредством CAM-программ превращают виртуальные модели в трехмерные предметы.

• Что такое станок ЧПУ и как расшифровывается аббревиатура?
• Из каких компонентов состоит система ЧПУ?
• Назначение станков с ЧПУ и целесообразность применения
• Принцип работы современного станка с системой ЧПУ
• Классификация оборудования с числовым программным управлением
  • Фрезерный станок с ЧПУ
  • Токарный станок с ЧПУ
  • Шлифовальный станок с ЧПУ
  • Зубообрабатывающий станок с ЧПУ
  • Многоцелевой станок с ЧПУ
• Степень автоматизации
• Преимущества систем с ЧПУ

Что такое станок ЧПУ и как расшифровывается аббревиатура?

Аббревиатура ЧПУ расшифровывается как числовое программное управление. Такие станки оснащены компьютеризированными системами, обеспечивающими оптимальное функционирование столов, суппортов и шпинделей на протяжении технологического процесса. Операторы контролируют процесс специальными командами — кодами M- и G-типа.

Программы для станка создаются одним из трех методов: ручным программированием, программированием с пульта оперативной системы ЧПУ, при помощи САD- и СAM-систем. Аббревиатурой CAD обозначают процесс автоматизированного проектирования, CAM — автоматизированного производства.

В CAD-программах создают трехмерный дизайн изготавливаемых объектов, посредством CAM-программ превращают виртуальные модели в трехмерные предметы.

Из каких компонентов состоит система ЧПУ?

В систему ЧПУ входят следующие компоненты:

1. Шкаф с операторским пультом.
2. Дисплей.
3. Контроллер управления.
4. Запоминающие устройства.

Одно из запоминающих устройств является оперативным, второе постоянным.

Назначение станков с ЧПУ и целесообразность применения

Станки с ЧПУ востребованы для металлообработки, шлифовки камней и прочих твердых природных материалов, изготовления мебели, производства ювелирных украшений, выпуска пластиковых деталей, игрушек и сувениров (в том числе с криволинейными формами). Но стоят такие устройства недешево — поэтому там, где можно обойтись без ЧПУ, на них экономят.

Насущная потребность в ЧПУ возникает в следующих случаях:

1. В деталь в процессе изготовления могут вноситься незначительные конструктивные изменения, и тогда оператор с пульта подкорректирует программу.
2. Присутствует необходимость особо точного исполнения. Благодаря дискретному шагу привода отклонения колеблются в диапазоне до 3 мкм.
3. Сложная поверхность заготовок требует проведения ряда технологический операций в процессе механической обработки.
4. Готовые детали будут применяться для особо ответственных заданий — например, они станут элементами медицинских аппаратов либо комплектующими для авиатехники.

В большинстве случаев ЧПУ-станки закупают для выпуска регулярных или крупносерийных партий изделий.

Принцип работы современного станка с системой ЧПУ

Микроконтроллер выдает на исполнительные механизмы станка управляющее воздействие, то есть электрические импульсы определенной продолжительности. В роли исполнительных механизмов выступают электродвигатели привода, электромотор шпинделя, вспомогательные системы. Также контроллер обеспечивает движение режущих инструментов по поверхности детали в соответствии с заданной программой обработки.

Классификация оборудования с числовым программным управлением

В зависимости от способа обработки материала, ЧПУ-станки бывают:

1. Сверлильными. Сверло вращается и перемещается вокруг блока исходного материала и в контакте с ним.
2. Токарными. Блоки сырьевых материалов вращаются против головок бура.
3. Фрезерными. Материал удаляют из заготовок с помощью вращающихся режущих инструментов.
4. Оснащенными иными режущими инструментами. Резка может выполняться с помощью лазера, плазмы, кислорода либо водоструйной технологии.
5. Для химической и электрической обработки. Материал можно резать посредством следующих типов обработки: электрохимической, электронно-лучевой, электроэрозионной, фотохимической, ультразвуковой.

ЧПУ-станки применяются для обработки обширного разнообразия материалов: стали, дерева, титана, меди, латуни, алюминия, стекловолокна, полипропилена, пластмассы.

Фрезерный станок с ЧПУ

Фрезерные ЧПУ-станки способны заменить собой до 300 инструментов. Они режут заготовки любых форм, в том числе сложных пространственных, раскраивают металлические листы, выбирают пазы, загибают углы. Расположение шпинделя у них бывает горизонтальным либо вертикальным. Станки для фрезеровки могут быть консольными либо нет, с одной или несколькими деталями. Контроль может осуществляться одновременно по двум, трем или более координатам. На позиционных фрезерных станках выполняют сверлильные работы, на контурных — обрабатывают криволинейные поверхности сложных форм, с помощью комбинированных — решают комплексные задачи.

ЧПУ-станки для фрезеровки обладают мощными корпусами и станинами. Ребра жесткости придают их шпинделям повышенную прочность. Чтобы инструменты быстро перемещались по горизонтали, в комплекте к таким устройствам идут рельсы и точные винты.

В группе фрезерных ЧПУ-станков насчитывается несколько сотен моделей: от компактных с мощностью менее 750 Вт до габаритных, с 10-метровыми рабочими столами.

Токарный станок с ЧПУ

Такие устройства оснащены резцами со сменными пластинами. На центровых токарных станках точат фасонные поверхности, конические и цилиндрические заготовки. На патронных — зенкеруют, создают резьбу, обтачивают внутренние и внешние плоскости под втулки, диски, шестерни и фланцы. На универсальных моделях выполняют операции, свойственные обоим вышеперечисленным типам станков. На карусельных — обрабатывают крупногабаритные и неправильные по форме элементы. Компоновка станков бывает вертикальной или с крутым наклоном.

Шлифовальный станок с ЧПУ

С помощью таких станков различные поверхности подвергают обработке абразивными материалами. При шлифовке снимается гораздо больший объем металла или иного вещества, чем при обтачивании и фрезеровке. Только такой способ обработки позволяет выполнять хрупкие детали для электронных и точных вычислительных приборов.

Зубообрабатывающий станок с ЧПУ

На таких станках нарезают и отделывают зубья для колес различных передач. Колеса нарезаются методом следа или обкатки. Зубообрабатывающие станки для мелкосерийного производства автоматизированы в большей степени, чем модели для серийного выпуска деталей.

Многоцелевой станок с ЧПУ

Такие устройства предназначены для комплексных обработок заготовок и оснащены комбинированными системами программного обеспечения. Они одинаково успешно обработают как плоскую, так и сложную криволинейную форму, нарежут фаски и резьбу, выполнят расточку и раскрой, осуществят фрезерование. Ради облегчения предварительной настройки инструментов многоцелевые станки укомплектовывают сменными магазинами. Компоновка таких устройств может быть горизонтальной либо вертикальной.

Степень автоматизации

В управляющих системах ЧПУ-станков выделяют следующие ключевые параметры:

1. Разновидность привода. Двигатель может быть шаговый, ступенчатый либо регулируемый.
2. Метод контроля: непрерывный, позиционный, прямоугольный, смешанный.
3. Как загружается программное обеспечение: через flash-носитель, на диске, с помощью магнитной или перфорированной ленты.
4. Сколькими координатами можно управлять одновременно и каков диапазон допустимой погрешности при их введении.

Та цифра, что идет в артикуле станка после буквы Ф, характеризует степень автоматизированности устройства:

• 1 — данные набираются на клавиатуре, предусмотрена цифровая индикация.
• 2 — у фрезерного или токарного станка это означает прямоугольный метод контроля, у сверлильно-расточного — позиционный.
• 3 — управление контурное или непрерывное. Таким способом удобно обрабатывать сложные детали.
• 4 — многооперационное оперирование. Оно сочетает в себе вышеперечисленные функции.

Если вместо цифры стоит буква "Ц", это означает "циклический тип". Алгоритм у таких станков дешевый и простой, но этого достаточно для производства серий заготовок одинакового типа.

Преимущества систем с ЧПУ

Системы ЧПУ являются техникой полного цикла. Она исключительно надежная, обладает обширным функционалом, поддается гибкой настройке, рассчитана на длительную интенсивную эксплуатацию. Производственные затраты и процент брака минимизируются.

С помощью таких устройств удается выполнять чрезвычайно точную и сложную обработку, которая ранее была не под силу ни предыдущим поколениям станков, ни мастерам ручного труда. Производительность ЧПУ-станка в 5 раз выше, чем аналога без ЧПУ. Наладить и запустить нужную схему сможет даже оператор без профильного образования токаря или фрезеровщика.