Базовый блок конфигурации NUM1040M адаптирован к встроенному программируемому логическому контроллеру (ПЛК) 32-разрядного фрезерного, сверлильного и обрабатывающего центра с ЧПУ CISC.
Как новичку выбрать ЧПУ станок?
Что такое ЧПУ? Каковы различные типы ЧПУ и как они работают? Мы ответим на эти вопросы и сравним обработку с ЧПУ с другими технологиями производства, чтобы помочь вам найти лучшее решение для вашей задачи.
Обработка с ЧПУ (числовым программным управлением) — это технология выбора материала. Это означает, что детали изготавливаются путем удаления материала из цельного блока, называемого заготовкой, с помощью различных режущих инструментов. Это принципиально иной производственный процесс, чем аддитивная 3D-печать или литье. Механизм выбора материала имеет как конструктивные ограничения, так и преимущества. Подробнее об этом читайте ниже. Обработка с ЧПУ — это в первую очередь цифровая технология. Она позволяет изготавливать высокоточные детали с отличными физическими свойствами непосредственно из файла CAD. Благодаря высокой степени автоматизации, обработка с ЧПУ очень экономически выгодна для производства как отдельных деталей, так и небольших партий. Практически любой материал может быть обработан на станке с ЧПУ. Наиболее распространенными примерами являются металлы (алюминиевые и стальные сплавы, латунь и т.д.) и пластмассы, такие как ABS или нейлон. Композитные материалы и дерево также поддаются обработке. Основной процесс обработки на станках с ЧПУ можно разделить на три этапа. Сначала инженер разрабатывает CAD-модель детали. Затем оператор станка преобразует файл CAD в G-код и настраивает станок. Наконец, станок с ЧПУ выполняет все операции по обработке. Это, конечно, требует определенного контроля над выполняемыми машиной функциями.
Краткая история ЧПУ станков
- Самым ранним из когда-либо обнаруженных механически обработанных предметов, была чаша, найденная в Италии. Её изготовили в 700 г. до н.э., с помощью токарного станка
- Попытки автоматизировать механическую обработку начались в 18 веке. Тогда станки были чисто механическими и работали на пару
- Первая программируемая машина была разработана в конце 40-х годов в Массачусетском Технологическом Университете. Для её работы использовали перфокарты, чтобы кодировать каждое движение
- Распространение компьютеров в 50-х и 60-х годах коренным образом изменило обрабатывающую промышленность
- Сегодня станки с ЧПУ являются передовыми роботизированными системами с многоосевым и мультиинструментальным оборудованием, в том числе с автоматической сменой инструмента, без остановки в работе
В этом руководстве мы сосредоточимся на станках, которые обрабатывают материал с помощью режущих инструментов. Они наиболее распространены и имеют самый широкий спектр применения. Однако существуют и другие станки с ЧПУ. Лазерные, плазменные и EDM (электроэрозионная обработка).
3-х осевые станки с ЧПУ
Фрезерные и токарные станки с ЧПУ являются примерами 3-осевых систем. В этих «простых» станках режущий инструмент может перемещаться по трем линейным осям относительно заготовки (влево-вправо, назад и вверх-вниз).
Фрезерные с ЧПУ
- Заготовка удерживается неподвижно прямо на станине станка или в тисках.
- Материал удаляется из заготовки с помощью режущих инструментов — фрез или свёрл, которые вращаются с высокой скоростью;
- Инструменты прикреплены к шпинделю, который может двигаться вдоль трех линейных осей.
Наиболее известны 3-осевые фрезерные станки с ЧПУ. Они в основном используются для производства наиболее распространенных геометрических форм. Они относительно просты в программировании и эксплуатации, поэтому стоимость обработки относительно низкая.
При фрезеровании на станках с ЧПУ доступ к инструментам ограничен из-за конструкции. Поскольку имеется только три оси, некоторые участки заготовки могут быть недоступны. Как правило, это не является серьезной проблемой, если заготовку нужно повернуть только один раз. Однако если требуется несколько оборотов, стоимость обработки может быстро возрасти.
- Может производить большинство деталей с простой геометрией;
- Высокая точность и жесткие допуски.
- Есть ограничения по фрезерованию скрытых полостей и сложной геометрии;
- Ручное перемещение заготовки снижает достижимую точность.
Токарные станки с ЧПУ
Заготовка удерживается в шпинделе, пока он вращается на высокой скорости.
Режущий инструмент или центровочное сверло обрабатывает внешнюю или внутреннюю окружность заготовки и формирует геометрию.
Инструмент не вращается. Он перемещается в радиальном и продольном направлениях.
Пять характеристик ЧПУ системы FANUC:
1) Высоконадежная серия PowerMate 0 используется для управления небольшими 2-осевыми токарными станками. Он может быть оснащен CRT/MDI с четким дисплеем, простым управлением и китайским дисплеем или DPL/MDI с хорошим соотношением цена/производительность.
2) Популярная серия 0-D 0-TD CNC используется для токарных станков, 0-MD для фрезерных станков и небольших обрабатывающих центров, 0-GCD для круглошлифовальных станков, 0-GSD для плоскошлифовальных станков и 0-PD для вырубных станков.
3) Полностью оснащенная серия 0-c 0-TC используется для токарных станков общего назначения и токарных автоматов, 0-MC для фрезерных станков, анодировочных станков и обрабатывающих центров, 0-GCC для внутренних и наружных круглошлифовальных станков, 0-GSC для плоскошлифовальных станков и 0-TTC для 4-осевых двухревольверных токарных станков.
4) Высокоэффективные и экономичные станки серии 0i имеют общий пакет программных функций, который обеспечивает высокоскоростную и высокоточную обработку и имеет функцию обработки кривизны сетки.
5) Сверхмалый и сверхтонкий блок управления с сетевой функцией серии CNC16i/18i/21i оснащен ЖК-дисплеем, сетевой функцией и сверхбыстрой последовательной передачей данных.
Стандартная серия является самой комплексной системой ЧПУ в мире.
Немецкая система ЧПУ Siemens
Siemens CNC является продуктом группы Automation and Drive Group корпорации Siemens.
Система Siemens SINUMERIK развивалась на протяжении нескольких поколений.
Сегодня используются типы 802, 810, 840 и другие.
Система ЧПУ SIEMENS имеет модульную конструкцию и поэтому является экономически эффективной.
В стандартной версии она оснащена различным программным обеспечением, поддерживающим различные типы процессов и, таким образом, отвечающим требованиям различных станков.
С 1960 по 1964 год промышленные системы ЧПУ Siemens были представлены на рынке.
С 1965 по 1972 год компания Siemens представила аппаратное обеспечение на основе транзисторной технологии для токарных, фрезерных и шлифовальных станков, которое было основано на предыдущем поколении систем ЧПУ.
С 1973 по 1981 год компания Siemens представила систему SINUMERIK 550.
В 1982-1983 годах Siemens представил SINUMERIK 3.
В 1984-1994 годах Siemens представил систему SINUMERIK 840C.
В 1996-2000 годах Siemens представил системы SINUMERIK 840D, 5INUMERIK 810D и SINUMERIK 802D.
Программное обеспечение включало функции интеграции безопасности для человека и машины.
ShopMil0 и ShopTurn для программирования с графическим интерфейсом помогают оператору быстро и с минимальной подготовкой освоить систему.
В 1964 году компания Siemens зарегистрировала систему ЧПУ как торговую марку SINUMERIK.
Особенности станков с ЧПУ: что это такое, в чем проявляются
Возможности этих станков довольно широки, области применения также весьма разнообразны, поэтому классификация довольно разнообразна. Однако практически все модели, независимо от их конструкции, имеют следующие характеристики:
- Сравнительно мощный привод – может быть постоянного тока, с бесступенчатой регулировкой шпинделя, или переменного, трехфазный, с частотой вращения до 2000 об/мин, но обязательно от 20 до 40 кВт.
- Независимая установка и коррекция каждой из двух координат, в результате чего рабочие органы способны перемещаться по самым сложным траекториям, зачастую даже невозможным для других методов контроля.
- Повышенная жесткость конфигурации при прецизионной (или высокой) точности обработки заготовки.
- Скорость установочных передвижений суппорта 4,8-10 об/мин, что минимизирует время холостого хода.
- Широчайшие рамки регулировки подачи бесступенчатого привода – с изменением до 1200-10000 раз (с 1 до 1200 или даже до 10000 об/мин). Благодаря этому не проблема настроить оптимальный режим выпуска любой детали.
- Развитые и многофункциональные инструментальные системы – от 12 органов.
Классификация станков с программным управлением: их характеристика и обозначения
Выпускаемые модели обозначаются буквами и цифрами. Они образуют код типа, который отражает назначение устройства, степень его автоматизации и класс точности. Классификация основана на нескольких глобальных характеристиках, о которых мы более подробно расскажем ниже.
Технологические группы
В зависимости от типа выполняемой работы (основной) она может быть:
- фрезерные и сверлильно-расточные – сравнительно универсальные, также обеспечивающие зенкерование;
- токарные – для создания резьбовых соединений и сверления, для патронных и центровых, а также сложных деталей;
- зубообрабатывающие – для обеспечения необходимой геометрии шестеренок и подобных им элементов;
- шлифовальные – для зачистки и выравнивания поверхностей;
- многоцелевые – для комплексной обработки без перебазирования заготовки.
Каждой группе присваивается свой номер — ищите первую цифру в номере детали станка с ЧПУ, такая расшифровка помогает при непосредственном ориентировании.
Степень автоматизации
Все модели также делятся по следующим параметрам управления:
- назначение – с позиционным, непрерывным, прямоугольным, смешанным методом контроля;
- вариант привода – со ступенчатым, шаговым или регулируемым двигателем;
- характер загрузки программного обеспечения – с установкой через диск, ленту (перфорированную или магнитную), flash-носитель;
- количество одновременно управляемых координат и допустимые погрешности при их введении.
В номере детали в конце указывается степень автоматизации — в виде F с цифрой (или буквой). Поясним, что означает станок с ЧПУ со следующей маркировкой после F:
1 — с цифровым дисплеем и вводом данных через клавиатуру — для одного движения за кадр,
2 — с позиционным методом управления (для сверления) или с прямоугольным методом (для фрезерования или точения)
3 — с управлением по траектории или контуру, для обработки особо сложных заготовок,
4 — с многозадачностью, сочетающей вышеперечисленные функции,
Ts — циклическая, что недорого и просто по своему алгоритму, но очень практично для серийного производства однотипных деталей.
Кроме того, в маркировке присутствуют индикаторы ASI, то есть переключатели автоматической смены инструмента:
- Р – посредством поворота головки револьверного типа;
- М – из «магазина» – специально предназначенного барабана.
В номере детали эти буквы предшествуют FN.
Различные типы станков с ЧПУ
Станки с ЧПУ различаются по выполняемым ими функциям, обрабатываемым материалам и базовой технологии станка.
1. Фрезерный станок с ЧПУ
Фрезерные станки с ЧПУ являются одними из самых распространенных типов станков с ЧПУ со встроенными инструментами, используемыми в основном для сверления и резки.
Фрезерные станки создают и преобразуют специальные программы, состоящие из букв и цифр (G-код), для управления шпинделем различными способами.
Как только заготовка помещается в фрезерный станок, управление берет на себя компьютер.
Компьютерный код контролирует и инструктирует каждое движение и действие шпинделя и инструментов, чтобы с высокой точностью разрезать заготовку и превратить ее в специально разработанную деталь.
Сверление, растачивание, растачивание, точение, торцевое фрезерование и фрезерование уступов — вот некоторые из распространенных операций, которые может выполнять фрезерный станок с ЧПУ.
Фрезерные станки с ЧПУ имеют конфигурацию от трех до шести осей.
В простейшем трехкоординатном станке с ЧПУ три оси представляют собой перемещения по осям X, Y и Z (глубина).
Фрезерные станки с ЧПУ довольно большие и дорогие по сравнению с другими станками с ЧПУ. Однако существуют и любительские версии, о которых я расскажу ниже.
Обычно фрезерные станки с ЧПУ используются для обработки твердых металлов, дерева, пластмасс и мягких металлов.
2 Любительский фрезерный станок с ЧПУ
Это станок, похожий на фрезерный станок с ЧПУ, но обычно используется для обработки более мягких материалов и обычно менее точен, чем фрезерный станок с ЧПУ.
Он значительно менее точен, чем фрезерные станки с ЧПУ.
Высококачественный любительский маршрутизатор с ЧПУ, также называемый фрезерным станком с ЧПУ, можно приобрести менее чем за 2 000 долларов, в то время как даже маршрутизаторы с ЧПУ начального уровня стоят более 10 000 долларов.
Фрезерные станки с ЧПУ характеризуются использованием системы числового компьютерного управления для управления шпинделем и траекториями движения станка, чтобы придать желаемый дизайн и форму таким материалам, как дерево, сталь, композиты, алюминий, пенопласт и пластик.
Обычно они состоят из механического основания, шпинделя, шаговых двигателей, направляющих шаговых двигателей, органов управления и источника питания.
Фрезерные станки с ЧПУ уменьшают количество отходов, повышают производительность и точность, а также позволяют увеличить скорость изготовления продукции.
Большинство фрезерных станков с ЧПУ способны обрабатывать деталь во всех трех измерениях и идеально подходят для производства небольших проектов и прототипов простых и сложных конструкций.
Как и фрезерные станки с ЧПУ, фрезерные станки с ЧПУ могут иметь от трех до шести осей.
Одними из самых популярных марок фрезерных станков с ЧПУ, представленных сегодня на рынке, являются Carbide 3D, Inventables, Avid CNC, BobsCNC и Onefinity.
2. Станок плазменной резки с ЧПУ
Станки плазменной резки с ЧПУ похожи на фрезерные станки с ЧПУ в том, что они выполняют ту же функцию резки материала.
Однако машины плазменной резки с ЧПУ используют плазменный резак для резки материалов, в то время как фрезерный станок использует фрезу.
Основным требованием к станкам плазменной резки с ЧПУ является то, что материал или заготовка для резки должны быть электропроводными, если для резки используется плазма.
Типичными материалами, используемыми в качестве заготовок для плазменной резки, являются латунь, медь, алюминий, сталь и нержавеющая сталь. Это также можно рассматривать как недостаток плазменной резки.
Установки плазменной резки с ЧПУ имеют мощный резак, который может резать даже самые твердые материалы, такие как титан и сталь.
Установки плазменной резки с ЧПУ в основном используются в тяжелой промышленности, например, в судостроении, автомобильной промышленности, химической промышленности и промышленном производстве стали.
Следовательно, при резке на установках плазменной резки с ЧПУ заготовки обычно большие и тяжелые.
В станке плазменной резки с ЧПУ плазма образуется путем пропускания высокоскоростного газа через сопло.
В процессе образуется электрическая дуга.
