Фрезерный станок с ЧПУ: устройство и принципы работы
Фрезерные станки с ЧПУ – это устройства, имеющие компьютерное управление процессами. До внедрения этой технологии станки управлялись механическим способом. На станках с СУПУ сервоприводами, приводящими аппарат в действие, управляет компьютер, поэтому постоянного внимания оператора процесс уже не требует.
Особенности устройства фрезерного станка с ЧПУ
Фрезерный станок с ЧПУ – аппарат, позволяющий быстро и качественно изготовить любые заготовки со сложными формами из любых твердых материалов – древесины, металлов, пластика и др. Оборудование с ЧПУ значительно упрощает процесс обработки изделий, снижая потребность в ручном труде до минимума.
Такой станок может выполнять следующие функции:
- Фрезеровка.
- Точение по заданным параметрам.
- Расточка деталей.
- Зенкерование.
- Шлифовка.
- Нанесение гравировки.
Компьютерные программы, разработанные для станков, полностью управляют процессом – от контроля за движениями обрабатывающего шпинделя до включения или выключения системы охлаждения в случае необходимости.
Фрезерный станок с ЧПУ имеет следующие конструктивные особенности:
- Наличие станины, которая предназначена для крепления всех механических узлов и систем устройства.
- Рабочий стол, который может перемещаться в двух направлениях – влево/вправо и вперед/назад.
- Пульт управления. Крепится на специальном кронштейне и в большинстве станков может быть перемещен в наиболее удобное для оператора место.
- Шпиндель. Эта деталь необходима для обеспечения качественного зажима ножа и придания ему вращения.
- Колонна, на которой закреплен шпиндель. Может перемещаться в направлении вверх/вниз.
- Защитные кожухи. Требуются для того, чтобы сделать процесс работы на станке максимально безопасным. Они предназначены для защиты оператора от попадания стружки и охлаждающей жидкости, которая попадает в рабочую область под давлением.
- Дверца. Предназначена для обеспечения доступа в рабочую зону станка.
- Магазин инструментов барабанного типа. Смена ножей происходит по команде управляющего софта.
Устройства для ввода данных
Предназначено для ввода оператором параметров программы обработки изделия на фрезерном станке.
Наиболее популярными устройствами ввода являются:
- Считыватель перфоленты.
- Считыватель магнитных лент.
- Персональный компьютер.
Все они работают через порт формата RS-232-C.
Блок управления станком
Это сердце устройств с ЧПУ. Именно с помощью этого узла осуществляется все управление устройством. Функции управляющего блока:
- Чтение и обработка инструкций, вводимых оператором.
- Расшифровка кодов.
- Интерполяция (может быть линейной, круговой или спиральной). Требуется для генерации движения осей станка.
- Передача команд по управлению осями.
- Получение и обработка сигналов обратной связи о положении и скоростях осей.
- Управление дополнительными функциями – включение и выключение охлаждающей системы устройства, смена режущего инструмента, шпинделя и т. д.
ВАЖНО! Подсистема управления – центральная часть всего станка. Она предназначена для взаимодействия с оператором, контролирующим процесс обработки и чтения управляющих программ.
Системы управления могут быть двух типов:
- Закрытыми, то есть имеющими собственные алгоритмы и циклы работы, о специфике которых производители не распространяют информацию. Отличаются повышенной надежностью.
- Открытыми. Программное обеспечение таких устройств во многом повторяет софт, установленный на любой персональный компьютер. Их достоинствами являются доступность и небольшая стоимость электронных компонентов, большую часть из которых можно найти в любом компьютерном магазине.
Самые высокотехнологичные станки оснащены САМ-системой, которая позволяет полностью автоматизировать процесс написания управляющих программ непосредственно на станке. Яркими представителями таких станков являются системы ЧПУ серии MAPPS IV японских станков Mori Seiki. С их помощью операторы могут не только создать программу любого уровня сложности, но и провести ее полную проверку.
Исполнительный механизм
Исполнительный механизм станка включает в себя подвижный рабочий стол и шпиндель. Стол станка управляется движениями осей X и Y, а шпиндель – осью Z.
Подсистема приводов при этом включает в себя набор двигателей и винтовых передач, служащих для исполнения команд, поступающих из управляющей подсистемы – перемещения исполнительных органов станка по заданным осям.
Ходовые винты – важные компоненты исполнительной подсистемы. В сравнении со станками с ручным управлением они отличаются более высокой точностью, что позволяет минимизировать трение, возникающее при движении исполнительного органа и практически исключить появление люфтов. Устранение люфта крайне важно для работы станка, так как это позволяет обеспечить сверхточное позиционирование в пространстве и обеспечить качественное попутное фрезерование.
Двигатели – второй компонент подсистемы. Конструктивные особенности аппарата предусматривают наличие шаговых электродвигателей и серводвигателей.
Шаговые электродвигатели предназначены для преобразования электрических сигналов в дискретное механическое перемещение.
Система привода
Включает в себя:
- Схемы усилителя.
- Приводные двигатели.
- Шарико-винтовой подшипник.
Управляющий блок передает сигналы схемам усилителя о необходимой скорости движения осей и о положении рабочих поверхностей. Затем исправляющие сигналы усиливаются и приводят в действие двигатели привода, передающие усилие шарико-винтовому подшипнику, который служит для настройки расположения рабочей поверхности стола.
Система обратной связи
Основными ее компонентами являются датчики, которые работают по принципу измерительной системы. Они постоянно осуществляют контроль за положением и скоростью ножа.
Блок управления принимает эти сигналы и генерирует новые на основании исчисления разницы между заданными и текущими параметрами, корректируя скорость и направление резки.
ВАЖНО! Основная задача системы обратной связи – обеспечение управляющей системы сведениями о реальном положении исполнительного органа фрезерного станка и о скорости, с которой работают его двигатели.
Пульт управления
Представляет собой дисплей, на котором отображаются команды, сигналы и другие сведения со станка. Закрепляется на кронштейне и может быть перемещен в удобное для оператора место.
Схема устройства фрезерного станка с ЧПУ
Как работает ЧПУ станок?
Процесс изготовления деталей на фрезерном станке с ЧПУ состоит из нескольких важных этапов.
- Проработка дизайна изделия. С помощью специализированного ПО создается двух или трехмерная модель детали.
- Создается программа для ЧПУ. В моделях, оснащенных САМ-системами, модель детали самостоятельно преобразовывается в g-код. В стандартных моделях программа разрабатывается оператором и подгружается в систему.
- Следующий этап – настройка фрезерного станка. Процедура производится в несколько шагов:
- Проверка комплектации. Нужно убедиться, что все технические жидкости присутствуют в достаточном объеме.
- Проверьте рабочую зону и уберите лишние предметы с рабочей поверхности.
- Включите компрессор и проверьте давление в системе.
- Запустите станок, включив кнопку питания.
- Загрузите инструменты в барабан в порядке, указанном в программе для ЧПУ.
- Установите деталь в тиски или укрепите на рабочем столе аппарата.
- Установите параметр коррекции исполнительного органа.
- Загрузите программу ЧПУ в управляющий блок.
- Фрезеровка. Перед тем как приступить к производству, следует сделать пробный прогон. После завершения работы выньте деталь из тисков и отключите станок от питания.
Современные компьютерные технологии активно внедряются в производство. Например, фрезерные станки с ЧПУ позволяют быстро и эффективно обработать любые участки изделий без привлечения ручного труда операторов. Сферу использования станка с ЧПУ при этом определяет его устройство и принцип работы, поэтому, перед тем как выбрать оборудование для предприятия, следует определиться с тем, какие изделия и из каких материалов на нем будут производиться.
Оставить комментарий