Сферы применения станков с ЧПУ

В наше время числовое программное управление (ЧПУ) различными процессами приобретает все больший размах. Такая автоматизация становится обычным явлением, а область применения  станков с ЧПУ  охватывает практически все сферы человеческой деятельности. Эта тенденция заслуживает особого внимания любого современного человека.

• Виды и принцип работы
• Область использования
• Применение токарных станков с ЧПУ
• Преимущества применения

Виды и принцип работы

Существуют разнообразные модели станков с ЧПУ, но их принцип действия во многом аналогичен. Это оборудование работает в автоматическом режиме под контролем оператора. Станок имеет 3 и более осей, по которым перемещается рабочий (режущий, обрабатывающий) инструмент. Каждая ось снабжена собственным шаговым двигателем, обеспечивающим необходимое движение инструмента по ней. Работа двигателей задается управляющей системой, подающей соответствующую команду в нужный момент согласно заложенной программе. В рабочей зоне расположены датчики, обеспечивающие обратную связь, сообщая координаты нахождения инструмента в пространстве. В результате осуществляется пространственная обработка детали в системе координат X, Y, Z с большой точностью. Станки с ЧПУ выполняются на базе ЭВМ и микропроцессоров, способных обрабатывать сложные управляющие программы.

Станки с ЧПУ способны выполнять разнообразные операции. По назначению можно выделить такие основные разновидности:

1. Сверлильные станки.
2. Токарные станки.
3. Фрезерные станки.
4. Станки для электрической и химической обработки с применением электронно-лучевой, электрохимической, электроэрозионной, фотохимической и ультразвуковой технологии резки материалов.
5. Режущие станки со специальной технологией: лазерные станки, станки для кислородной, плазменной, водоструйной резки материалов.

 Важно!  Помимо конкретного назначения станки с ЧПУ могут быть универсальными — многоцелевое оборудование или обрабатывающие центры. Основные варианты: токарно-сверлильно-фрезерные и фрезерно-сверлильно-расточные центры.

Область использования

Станки и обрабатывающие центры с ЧПУ широко применяются в таких областях:

1. Металлообработка. Они способны обеспечить 2D- и 3D-фрезерование, гравировку, нарезание резьбы, токарную обработку, сверление сложных отверстий, создание сложных объемных деталей с высокой точностью, изготовление литьевых пресс-форм и другую обработку деталей практически любой сложности. Станки обеспечивают разовое, мелкосерийное и промышленное (крупносерийное) производство с высокой точностью повторений.
2. Электроника. В электронной промышленности станки используются при изготовлении приборных панелей, печатных плат, охлаждающих радиаторов, обработки отверстий в аппаратуре.
3. Аэрокосмическая промышленность. Станки используются для изготовления высокоточных деталей из труднообрабатываемых материалов. Они способны обеспечить обработку элементов шасси, титановой обшивки, втулок, деталей крыльев, коллекторных труб, компонентов редукторов и разъемов.
4. Электросвязь и телекоммуникация. Станки используются при изготовлении радиаторов, деталей антенных мачт, корпусов обшивки, гофрированных рупоров.
5. Здравоохранение. Медицинская промышленность использует станки с ЧПУ при производстве кардиостимуляторов, протезов суставов и костей, медицинских инструментов.
6. Автомобилестроение. Обрабатывающие центры активно используются при изготовлении деталей двигателей, внутренних панелей, головки блока цилиндров, ведущих мостов, коробки передач, других компонентов.
7. Мебельное производство. Станки применяются при изготовлении сложных мебельных фасадов, раскроя листовых материалов (ДСП, ДВП, МДФ), паркетных плиток, деревянных розеток сложной формы, криволинейных вырезов в дверях и окнах, филенок, осуществления художественной резьбы, изготовления эксклюзивных мебельных деталей и дверей.
8. Рекламное дело. Оборудование широко применяется для раскроя листового пластика и композитных материалов, изготовления логотипов, эмблем и букв, гравировки надписей и рисунков, создания шаблонов, лекал, ценников, подставок, лотков, нанесения изображений на стекло и оргстекло.
9. Моделирование. На станках с ЧПУ можно создавать различные модели, прототипы, новые архитектурные формы, штампы, клише.

Трудно найти области человеческой деятельности, где станки с ЧПУ нельзя или бессмысленно использовать. Они активно применяются в деревообработке, металлургии, в военно-промышленном комплексе, строительстве, производстве сельхозтехники и инвентаря, ювелирном деле. Они способны обрабатывать практически любые материалы: черные и цветные металлы, в т. ч. высокой твердости, пластик, дерево, стекло, стекловолокно, камни, бетон и т. д.

Применение токарных станков с ЧПУ

Токарные станки с ЧПУ широко применяются для обработки металлических деталей, но могут использоваться и для работы с другими материалами. Основные операции, которые выполняются ими:

• вытачивание деталей с внешней стороны и внутри;
• придание конусности и других сложных форм деталям;
• продольная обработка заготовок;
• черновая и чистовая обработка деталей, а также обработка с наивысшей чистотой;
• придание нужной длины деталям;
• вытачивание пазов, выемок, отверстий;
• нарезание резьбы любого типа, в т. ч. метрической и дюймовой.

Такие станки обеспечивают высокую точность обработки, изготовление деталей любой сложности, идеальную повторяемость деталей. Они широко используются при производстве особо ответственных элементов, в т. ч. из особо прочных материалов.

 Важно!  Высокую эффективность токарные станки показывают при серийном производстве, а также при изготовлении сложных деталей, когда требуется многократная смена режимов и параметров обработки.

Преимущества применения

Применение ЧПУ в обрабатывающем оборудовании имеет следующие преимущества:

1. Высокий уровень автоматизации производства. Управление способен обеспечить один оператор, при этом он может обслуживать сразу несколько станков. На современных станках реализована автоматическая смена рабочего инструмента, установка и снятие заготовок и готовых деталей.
2. Высокая точность обработки. Станки обеспечивают точность, которую трудно достичь на обычном оборудовании.
3. Повторяемость процессов. На одной программе можно изготовить абсолютно идентичные детали в огромном количестве, что важно при серийном производстве.
4. Возможность изготовления особо сложных, эксклюзивных деталей. Достаточно создать цифровую модель нужной формы и ввести ее в программу, а станок послушно воспроизведет ее уже на реальном материале.
5. Универсальность. На одном станке можно изготавливать самые разные детали. Достаточно перейти с одной управляющей программы на другую.
6. Прогнозируемость операции. Запуская станок, оператор знает точное время изготовления детали, что дает возможность точного планирования объемов производства.
7. Возможность изготовления деталей практически любой сложности и из любых материалов.
8. Высокая скорость обработки.
9. Устранение тяжелого физического труда.
10. Оптимальный расход материалов, снижение отходности, исключение брака.
11. Возможность обеспечения круглосуточной работы оборудования.
12. Повышение безопасности. Рабочий не имеет прямого контакта с рабочей зоной. Управление обеспечивается дистанционно.

Конечно, при внедрении в производство станков с ЧПУ следует учитывать, что их стоимость значительно выше, чем у обычного оборудования. Кроме того, потребуется обучение персонала для их обслуживания, а также придется понести затраты на разработку специфических управляющих программ. Эти проблемы указывают на необходимость проведения технико-экономического обоснования. Такие станки неэффективны при небольшом производстве стандартных изделий.

Высокую эффективность станки обеспечивают при изготовлении сложной и ответственной продукции, серийном производстве, а также при изготовлении разнотипных изделий. В этом случае ЧПУ значительно повышает производительность и качество, заметно снижает трудоемкость производства и в конечном итоге — себестоимость продукции.

Станки с ЧПУ отличаются универсальностью и обладают широкими возможностями. Они с успехом используются в различных областях человеческой деятельности, способны значительно повысить эффективность небольшого бизнеса и крупного производства. Важно правильно оценить целесообразность их применения.