Что может чпу станок: что можно делать (производить) на фрезере по дереву, какие изделия изготавливать

На сегодня это все. Буду еще искать способы заработка на фрезерном станке с ЧПУ и обязательно поделюсь результатами с вами!

Что можно сделать на фрезерном станке: примеры изделий

Что такое фрезеровка?

Фрезерование – это способ обработки материала с использованием фрез. Обработка возможна вручную или станке.

Фреза – это режущий инструмент в форме цилиндра с острыми режущими зубьями. Фреза устанавливается во фрезерном станке, и за счет множества лезвий и большой скорости, срезает слои поверхности материала в обозначенном на чертеже месте. 

От выбора фрезы зависит качество выполняемой работы. 

Материалы для фрезеровки

Для фрезеровки можно использовать следующие твердые материалы: древесина, фанера, ДВП, ДСП, МДФ, акрил, ПВХ, поликарбонат, пенопласт, полистирол. 

Области применения фрезеровки

Изделия на фрезерном станке

Наружная реклама

В рекламной сфере фрезерную резку используют для изготовления:

объемных букв, логотипов, световых коробов из акрила, ПВХ и композитных материалов, гардеробных номерков, ценников, прозрачных карманов для информационных стендов и уголков покупателей, ростовых фигур, фасадных вывесок, выставочных стендов, указателей, информационных табличек. 

Фрезерный станок позволяет ускорить процесс создания сложных, фигурных деталей. А в рекламе витиеватые элементы не редкость.

Мебель

Не деревообрабатывающих станках ЧПУ можно создавать мебель и элементы фурнитуры.

Такой способ обработки дерева идеален в изготовлении уникальных предметов интерьера и мебели.

Многие мебельные заводы или предприниматели hand-made мебели используют в производстве ЧПУ-станки. И это правильно, так как запросы покупателей с каждым годом растут, то нужно подстраиваться под желания клиентов и удивлять.

Материал раскраивается, размечается и режется на фрезерном станке. Прорезка отверстий для крепежных элементов и фурнитуры также происходит с помощью фрез.

Дизайн интерьера

Хотели украсить квартиру декоративным предметом, который увидели в своих снах, но никак не можете найти в магазинах? Обратитесь в компанию «Black&White» за чертежом и изготовлением деталей.

Декоративные панели, панно, объемные картины и другие декоративные элементы — и это ещё не полный список того, что можно создать на фрезерном станке.

На фрезерном станке можно создать декоративную не только из дерева.

Архитектурные макеты

Для создания миниатюрных копий объектов, зданий, проектов строительства применяются разные техники, фрезерование в том числе. Фрезерный станок режет материал с высокой точностью, по линиям чертежа. Фреза соблюдает все размеры, а края деталей получаются ровные. 

Фрезерная резка в макетировании помогает создать сложные проекты и детали. 

Детские игрушки

В мире активно идет борьба за экологию. Многие люди уже отказались полностью от пластика, кто-то только перестраивает свое мышление и образ жизни. В городах появляются пункты по сортировке мусора, компании заменяют пластиковую упаковку на натуральную, кофейни предлагают налить кофе в вашу кружку, чтобы не использовать картонные и многое другое. Родители начинают беспокоиться за здоровье детей и переходят на качественные одежду, обувь и развивающие продукты. Поэтому игрушки из дерева — это экологически чистый продукт, которые разовьет ум ребенка и обезопасит от внезапной сыпи или аллергии.

Сувенирная продукция

Из сувенирной продукции на фрезерном станке можно изготовить несчетное количество продукции: значки и медали, магниты, памятные знаки, декоративные тарелки, предметы-символы, блокноты, брелоки и многое другое. 

Корпоративные, туристические, праздничные сувениры всегда пользуются спросом.

Люди генерируют идеи, придумывают дизайн, хотят выделяться на фоне стандартных подарков, а мы помогаем в этом: создаем при помощи ЧПУ фрезеровки необычные фигурки, которые порадуют близкого человека. 

Другие идея для изделий на фрезерном станке 

Скульптуры. На фрезерном станке можно создать мини-скульптуру или с человеческий рост. Такие изделия впишутся в интерьер, садовый участок или городской сквер.

Для создания скульптур станок оснащают поворотным устройством, которое позволяет обрабатывать изделие со всех сторон.

Подарочная и декоративная упаковка. Коробки, шкатулки, сундуки из фанеры или натуральной древесины для хранения ювелирных изделий, открыток, фотографий, писем и необычное преподнесение подарка.

Шахматные наборы. Необычные шахматные фигуры — хороший подарок для шахматиста, коллекционера изделий под заказ или человека, у которого уже всё есть. Шахматы, изготовленные на фрезерном станке, обладают точным контуром, поражают разнообразием форм и стилей. Древесина — популярный материал для изготовления шахматных наборов. Но можно встретить также из металла, пластмассы или даже камня.

Карнизы, плинтуса, балясины — популярные заказы на фрезеровку. Такое направление пользуется спросом благодаря управлению фрезером с компьютера и созданию сложных узоров по желанию клиента. Деревянные колонны и рейки украсят ваш дом как снаружи, так и внутри.

ЧПУ станки для начинающих — какой выбрать? Основные советы по выбору ЧПУ станков

Основные виды ЧПУ станков. Какой выбрать?

Что такое ЧПУ? Какие бывают виды станков с ЧПУ и как они работают?

В этом разделе мы ответим на все эти вопросы и сравним механическую обработку при помощи ЧПУ станков с другими технологиями производства, чтобы помочь вам найти лучшее решение для себя.

Что такое ЧПУ

Обработка с ЧПУ (числовое программное управление) — это технология выборки материала. Что означает — детали создаются путем удаления материала из цельного блока, называемого заготовкой, с использованием различных режущих инструментов.

Это принципиально иной способ изготовления по сравнению с аддитивной 3D-печатью или технологией литья. Механизм выборки материала имеет как конструктивные ограничения, так и свои преимущества. Подробнее об этом, ниже.

Обработка на ЧПУ оборудовании – это в первую очередь цифровая технология. С её помощью, можно производить высокоточные детали с превосходными физическими свойствами непосредственно из файла CAD. Благодаря высокому уровню автоматизации, ЧПУ обработка является конкурентоспособной по цене, как для изготовления единичных деталей, так и для организации мелкосерийного производства.

Почти любой материал можно обработать на ЧПУ станке. Наиболее распространенные примеры — металлы (алюминиевые и стальные сплавы, латунь и т.д.), пластмассы, такие как АБС или нейлон. Композитные материалы и дерево тоже можно обрабатывать.

Основной процесс ЧПУ обработки можно разбить на 3 этапа. Сначала инженер проектирует модель CAD детали. Затем оператор станка превращает файл CAD в G-код и настраивает станок. Наконец, система ЧПУ выполняет все операции обработки. Конечно, для этого требуется некий контроль за выполняемыми действиями машины.

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

Виды станков с ЧПУ

В этом руководстве мы сосредоточимся на станках, которые обрабатывают материал с помощью режущих инструментов. Они являются наиболее распространенными и имеют самый широкий спектр применения. Так же существуют и другие станки с ЧПУ. Лазерные, плазменные и EDM — Электроэрозионные.

3-х осевые станки с ЧПУ

Фрезерные и токарные станки с ЧПУ служат примерами 3-осевых систем. Эти «базовые» станки позволяют перемещать режущий инструмент по трем линейным осям относительно заготовки (влево-вправо, назад-вверх 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.

3-осевые фрезерные станки с ЧПУ — самые широко известные. Их используют в основном для производства самых распространенных геометрий. Относительно просты в программировании и эксплуатации, поэтому затраты на обработку, относительно невелики.

Доступ к инструменту, при фрезеровке с ЧПУ ограничен конструкцией. Поскольку есть только три оси для работы, некоторые области заготовки могут быть недоступны. В целом – это не большая проблема, если заготовку нужно вращать только один раз. Но если требуется несколько вращений, затраты на обработку могут быстро увеличиться.

Каталог Фрезерных станков с ЧПУ 3-х осевых 

Плюсы

• Может производить большинство деталей с простой геометрией;
• Высокая точность и жесткие допуски.

Минусы

• Есть ограничения по фрезерованию скрытых полостей и сложной геометрии;
• Ручное перемещение заготовки снижает достижимую точность.

Токарные станки с ЧПУ

Заготовка удерживается на шпинделе при вращении с высокой скоростью.

Режущий инструмент или центральное сверло обрабатывает внешний или внутренний периметр детали, образуя геометрию.

Инструмент не вращается. Он движется радиально и продольно.

Токарные станки с ЧПУ широко используются, потому что с их помощью можно производить детали с гораздо большей скоростью и с меньшими затратами на единицу, чем на таких же станках без поворотного устройства. Это особенно актуально для больших объемов работы.

Основное ограничение конструкции токарных станков с ЧПУ заключается в том, что они могут изготавливать только детали с цилиндрическим профилем (например, винты или шайбы). Чтобы преодолеть это ограничение, детали часто подвергаются фрезерной обработке с ЧПУ на отдельном этапе. В качестве альтернативы, используются 5и-осевые токарно-фрезерные станции с ЧПУ. С их помощью можно добиться нужных результатов за один процесс.

Каталог токарных станков с ЧПУ 

Плюсы

• Самая низкая стоимость за деталь на выходе, чем при других способах обработки с ЧПУ;
• Очень высокие производственные возможности.

Минусы

• Может производить только детали с радиальной симметрией и простой геометрией

5-осевая обработка с ЧПУ

Многоосевые станки с ЧПУ бывают трех вариантов: 5-осевые индексированные фрезерные станки, 5-осевые фрезерные станки с непрерывной обработкой и токарно-фрезерные с рабочим инструментом.

Эти системы, по сути, являются станками с дополнительными степенями свободы. Например, 5-осевые фрезерные станки с ЧПУ позволяют вращать станину станка или головку инструмента (возможно, сразу всё вместе), в дополнение к трем линейным осям перемещения.

Широкие возможности этих машин влекут за собой их повышенную стоимость. Они требуют как специализированной техники, так и операторов с экспертными знаниями. Для очень сложных или оптимизированных по топологии металлических деталей приоритетнее будет 3D печать.

Индексируемое 5-осевое фрезерование с ЧПУ

• Во время обработки режущий инструмент может двигаться только вдоль трех линейных осей.
• Между операциями платформа и головка инструмента могут вращаться, давая доступ к заготовке под другим углом.
  

Индексированные 5-осевые фрезерные системы с ЧПУ также известны как 3+2 фрезерные станки. Они используют две дополнительные степени свободы, только между операциями обработки для вращения заготовки.

Основным преимуществом этих систем является то, что они устраняют необходимость ручного перемещения заготовки.Таким образом, детали с более сложной геометрией могут быть изготовлены быстрее и с большей точностью, чем на 3-осевом станке с ЧПУ. Хотя им не хватает возможностей для непрерывных операций.

Плюсы

• Исключает необходимость ручного перемещения
• Производит детали со сложной геометрией быстрее и с большей точностью, чем на 3-х осевом станке

Минусы

• Более высокая стоимость, чем 3-осевая обработка с ЧПУ
• Невозможно воссоздать мелкие детали на заготовке
  

Непрерывное 5-осевое фрезерование с ЧПУ

• Режущий инструмент может перемещаться вдоль трех линейных и двух осей вращения относительно заготовки.
• Все пять осей могут двигаться одновременно во время всех операций обработки.

5-осевые фрезерные системы с ЧПУ, работающие непрерывно, имеют архитектуру, аналогичную индексируемым 5-осевым фрезерным станкам. Однако они позволяют перемещать все пять осей одновременно во время всех операций обработки.

Таким образом, можно изготавливать детали со сложной, органичной геометрией, которые невозможно изготовить с таким уровнем точности при помощи другой технологии. Эти передовые возможности стоят дорого, так как не дёшево само оборудование, и для работы на нём требуются высококвалифицированные кадры.

Плюсы

• Такие станки производят сложные детали с точностью, которой невозможно добиться при использовании другого оборудования
• Очень гладкие органичные поверхности с минимальными следами обработки

Минусы

• Крайне высокая стоимость
• Всё ещё есть ограничения по фрезерованию скрытых полостей и сложной геометрии
  

Фрезерные токарные станции с ЧПУ

• Заготовка прикреплена к шпинделю, который может либо вращаться с высокой скоростью (например, в качестве токарного станка), либо располагать его под точным углом (как 5-осевой фрезерный станок с ЧПУ).
• Токарные и фрезерные инструменты используются для выборки материала из заготовки, образующей деталь.
  

Фрезерные токарные станции с ЧПУ — это, в основном, токарные станки оснащенные фрезерными инструментами. Их разновидностью служат токарно-фрезерные станции швейцарского типа, которые обычно имеют более высокую прецессию.

В токарных станках используются преимущества, как высокой производительности токарной обработки, так и геометрической гибкости фрезерования. Они идеально подходят для изготовления деталей с «рыхлой» осевой симметрией (например, распредвалы и центробежные рабочие колеса) при гораздо более низкой стоимости, чем другие 5-осевые системы обработки.

Плюсы

• Самая низкая стоимость среди 5-осевых систем обработки с ЧПУ
• Высокие производственные возможности и свобода дизайна

Минусы

• Всё ещё есть ограничения по фрезерованию скрытых полостей и сложной геометрии
• Больше всего подходит для деталей с цилиндрическим контуром

Подведём итог

• 3-осевые фрезерные станки с ЧПУ производят детали с относительно простой геометрией и превосходной точностью и по низкой цене;
• Токарные станки с ЧПУ обладают самой низкой стоимостью, но подходят только для деталей с радиальной геометрией;
• Индексируемые 5-осевые фрезерные станки с ЧПУ производят детали с элементами, которые не выровнены с одной из основных осей быстро и с очень высокой точностью;
• Непрерывные 5-осевые фрезерные станки с ЧПУ производят детали с очень сложной, «органической» геометрией и гладкими контурами, но очень дорогостоящие;
• Токарно-фрезерные станции с ЧПУ объединяют преимущества токарной и фрезерной обработки в единую систему для производства сложных деталей по более низкой цене, чем другие 5-осевые системы с ЧПУ.

Что это такое станок ЧПУ: как расшифровывается

25.03.2020

1. Целесообразность применения
2. Особенности станков с ЧПУ: что это такое, в чем проявляются
3. Классификация станков с программным управлением: их характеристика и обозначения
4. Основные параметры
5. Принцип программирования
6. Станки фрезерные с ЧПУ
7. Как работает ЧПУ-станок токарного типа
8. Устройство станка ЧПУ многоцелевого типа
9. Что делают на станках с ЧПУ: сферы применения
10. Преимущества
11. Проблемы
12. Действия наладчика и оператора

Выбирая оборудование для проведения фрезерных, токарных и других подобных работ, каждое предприятие стремится найти максимально надежную, производительную, удобную модель. Стремясь облегчить эти поиски, подробно рассмотрим, что такое ЧПУ-станок: как он устроен, по каким принципам программируется и функционирует, каких видов может быть и так далее. Максимум информации – чтобы вам было проще определиться и решить, вкладываться в такую технику или нет.

Сразу отметим: сегодня они востребованы, причем во всех основных отраслях. На них проводят металлообработку, вытачивая детали с особой точностью (даже если у заготовок сложная поверхность), изготавливают предметы мебели и деревянные панно, макеты, сувениры, игрушки из пластиков и многое другое. Активно используют их преимущества, в том числе и высокую производительность.

Отдельно скажем, как расшифровываются ЧПУ-станки: аббревиатура означает Числовое Программное Управление, то есть компьютеризированную систему, задающую условия нормального функционирования стола, суппорта, шпинделя в течение технологического процесса. Контроль осуществляется за счет специальных и своевременно поданных команд – кодов G и M-типа.

В результате 1 единица такого оборудования так же эффективна, как 5-6 обычных. Оператору остается только включить нужную схему, наладить ее и проследить за ее выполнением – ему необязательно быть квалифицированным токарем или фрезеровщиком.

Необходимо учитывать, что это сравнительно дорогостоящая техника. В условиях современного производства станок с числовым программным управлением выгодно покупать и эксплуатировать в следующих ситуациях:

• Изготавливаемые детали используются в особенно ответственных случаях – запчасти для авиатехники и транспорта, элементы медицинских аппаратов, лопатки или валы турбин для ГЭС.
• Выпускаемые заготовки отличаются сложностью поверхности, подразумевающей проведение целого ряда технологических операций в процессе механической обработки.
• Планируется, что изделия будут выходить регулярными и крупносерийными партиями.
• Актуально особо точное исполнение – в рамках одного из 6 первых квалитетов по допуску. Отклонения в этом случае устанавливает дискретный шаг привода, составляющий до 3 мкм.
• Существует вероятность внесения незначительных конструктивных изменений по ходу изготовления детали – путем корректировки программы с операторского пульта.

Возможности такого оборудования довольно широки, сферы применения тоже, поэтому и классификация достаточно разнообразна. Но практически все модели, вне зависимости от конструкции, обладают следующими отличительными характеристиками:

• 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.

Маркировка выпускаемых моделей осуществляется с помощью букв и цифр. Они и формируют артикул, который отражает назначение оборудования, степень его автоматизации, класс его точности. Разделение ведется по нескольким глобальным признакам – рассмотрим каждый из них подробнее.

Технологические группы

По характеру выполняемых операций (основных) могут 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 – обращайте внимание на первую цифру в артикуле станка ЧПУ, эта расшифровка помогает сразу сориентироваться.

Степень автоматизации

Все модели также подразделяют по следующим параметрам управляющей системы:

• 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 артикуле степень автоматизированности указана в конце – как Ф с номером (или буквой). Разберемся, что означает ЧПУ-станок со следующей маркировкой после Ф:

1 – с цифровой индикацией и данными, набираемыми на клавиатуре – для одного перемещения за кадр;

2 – с позиционным (для сверлильно-расточных) или прямоугольным (для фрезерных или токарных) методом контроля;

3 – с непрерывным или контурным управлением, для обработки особенно сложных деталей;

4 – с многооперационным оперированием, сочетающим вышеперечисленные возможности;

Ц – циклическая, отличающаяся дешевизной и простотой алгоритма, но весьма удобная для серийного выпуска однотипных заготовок.

Помимо этого, в маркировке также есть индексы АСИ, то есть устройств АвтоСмены Инструмента:

• Р – посредством поворота головки револьверного типа;
• М – из «магазина» – специально предназначенного барабана.

В артикуле эти литеры стоят перед ФN.

Взглянем, что такое станок с ЧПУ с точки зрения производства. Его ключевые характеристики зависят от того, к какой технологической группе он относится:

• для фрезерной это ширина поверхности рабочего стола;
• для сверлильно-расточной – максимально возможные диаметры сверла и шпинделя;
• для токарной – наибольшее из поддерживаемых сечение отверстия.

Любая модель рассматриваемого оборудования состоит из следующих функциональных узлов:

• память – постоянная и оперативная;
• шкаф, оснащенный операторским пультом;
• дисплей, на котором показываются результаты;
• контроллер – прибор, обрабатывающий введенные данные и отвечающий за функционирование приводов.

Все вместе они обеспечивают правильное выполнение команд, каждую из которых необходимо корректно составить. Сделать это можно одним из трех способов:

1. Вручную – технолог вводит числовые комбинации и таким образом задает все координаты для перемещения инструментов. Не самый удобный вариант, ведь для его реализации даже у опытного специалиста, знающего, как работать на станке с ЧПУ, уйдет много времени и сил, а выпускать удастся лишь простейшие детали.
2. С пульта оперативной системы – наладчик использует джойстик и сенсорный экран, в том числе и в диалоговом режиме (если оборудование довольно современное и у него есть эта опция). Уже более подходящий метод, также и потому, что команды можно протестировать и откорректировать.
3. С помощью САМ и САПР – запись происходит в несколько этапов, проводится сравнительно большое количество операций, зато в результате можно придумать эффективный алгоритм выпуска даже самого сложного элемента, а в дальнейшем видоизменять его для производства других деталей.

Вот как настроить ЧПУ-станок в последнем случае:

• Создать электронный чертеж заготовки в AutoCAD, Компасе, Solid или другом профильном графическом редакторе.
• Преобразовать получившийся файл в подходящий формат (HPGL, DXF, Gerber, Exeilon) и загрузить его в САМ (в качестве наиболее используемых CorelDraw, SheetCam, MeshCam, Kcam). После данного импорта задать траектории движения инструментов, введя числа, выбрав варианты обработки, присвоив значения соответствующим органам машины. Проконтролировать правильность визуализации (происходит параллельно).
• Сделать промежуточный Cl-файл, загрузить его в паспорт (постпроцессор), получить программу управления с G- и М- кодами.

Понятно, что создавать такое ПО сможет непростой токарь.

Очень популярны, предназначены не только для резки заготовок любой формы (и простой плоской, и сложной пространственной), но и для раскройки металлических листов, для выборки пазов, для загибания углов. Могут содержать до 300 инструментов в одном магазине. Также отличаются обширной классификацией.

По расположению шпинделя выделяют:

• вертикальные – вал устанавливается перпендикулярно столу и позволяет проводить обработку с одной стороны детали;
• горизонтальные – фиксация уже параллельная, что делает возможным многостороннее выполнение технических операций.

По конструкции модель бывает консольной и нет, с одним или несколькими деталями, с контролем по 2,3 и более координатам одновременно.

Теперь о том, что значит станок ЧПУ с точки зрения управления – по характеру команд фрезерный может быть:

• позиционным – для сверлильных работ;
• контурным – ориентированным на криволинейные поверхности сложной формы;
• смешанным (комбинированным) – для комплексных задач.

Конструктивные особенности

Сравнительно мощные корпус и станина – за счет ребер жесткости, также обеспечивающих повышенные показатели прочности шпинделя. В комплектацию таких устройств входят точные винты и рельсы – для быстрого перемещения инструментов по горизонтали.

Все это обеспечивает одинаково хорошее качество выполнения технических операций как при попутном, так и при встречном направлении движения.

То, что можно сделать на ЧПУ станке, зависит от конкретной его модели, а их в номенклатуре фрезерной группы сразу несколько сотен. Есть габаритные варианты, длина рабочего стола которых превышает 10 м. Или наоборот – миниатюрные, предназначенные для мелкосерийного производства и частных мастерских, выпускающих типовые заготовки из металла и пластика, дерева и других материалов. Обычно они маломощные (до 750 Вт), но все равно сравнительно надежные, оснащенные сервоприводом, поворотные во всех угловых направлениях, регулируемые по высоте. Естественно, в их базовую комплектацию также входит ПО для контроля, которое можно загрузить, подключив оборудование к персональному компьютеру.

Его основной орган – резец со сменными пластинами, зафиксированный в держателе, который может быть кассетным и совершенно точно является важной частью суппорт-узла, вместе с поворотной плитой и салазками. Деталь крепится в патроне, который расположен на вращающемся валу, приводные механизмы заставляют перемещаться инструменты (до 12 сразу), со скоростью вспомогательного хода выше, чем основного.

Классификация по характеру выполняемых задач

• центровые – для точения фасонных поверхностей, цилиндрических и конических заготовок;
• патронные – для зенкерования, создания резьбы, обтачивания под фланцы, диски, шестерни и втулки, как внешних, так и внутренних плоскостей;
• универсальные – эти виды станков с ЧПУ могут выполнять все технологические операции, актуальные для двух предыдущих типов;
• карусельные – для крупногабаритных и неправильных по своей форме элементов; бывают одностоечными (рассчитаны на диаметры до 2 м) и двухстоечными (для сечений до 15 м).

Конструктивные характеристики

Их компоновка обычно либо вертикальная, либо с крутым наклоном, благодаря чему из функциональной зоны проще удалить стружку. Сравнительно компактны, к ним не проблема подключить почти любое автозагрузочное устройство.

Несущие конструкции отличаются повышенной жесткостью, достижимой утолщением металла и введением дополнительных ребер. Оснащены сменными магазинами для инструментов и/или револьверными головками, устанавливаемыми на позицию держателя.

Это настоящие центры, выполняющие комплексную обработку заготовки (без перебазирования) и оборудованные комбинированными системами ПО. Они предназначены для нарезки фасок и резьбы, зенкерования, расточки, раскроя, фрезерования. Подходят для действий как с плоскими поверхностями, так и со сложными криволинейными формами.

Конструктивные особенности

Зачастую укомплектованные сменными магазинами, делающими доступной предварительную настройку инструментов. Обычно обладают поворотными столами, нужными для перемещения детали, а также переналаживаемыми вспомогательными устройствами-спутниками.

Принцип работы станков с ЧПУ многоцелевого типа базируется на универсальности операций, которая возможна благодаря высокомоментному, но малоинерционному двигателю с хорошим быстродействием. Даже на небольших частотах он развивает крутящий момент до серьезных величин, что позволяет обеспечить производительность труда.

По вариантам компоновки могут быть:

• вертикальные – с головкой шпинделя, способной двигаться вдоль обеих осей; на них техпроцессы можно проводить с 2-5 сторон;
• горизонтальные – для элементов больших габаритов, закрепленных на столе; действуют только в одной плоскости (если отсутствуют дополнительные поворотные приспособления).

Такое оборудование востребовано в следующих случаях:

• производство плит и других плоских элементов из дерева, например, корпусной мебели;
• выпуск пластиковых деталей всевозможных форм, включая криволинейные;
• шлифовка камней и подобных им твердых материалов природного происхождения;
• изготовление сложных металлических изделий, в том числе и ювелирных.

Все вышеперечисленные цели решаются путем операций резки, фрезерования, распила, гравировки, сверления.

Эксплуатация столь точного механизма позволяет быстро решать ранее неосуществимые задачи: наносить рельефные декоры, которые невозможно выполнить вручную. За счет компьютеризации и автоматизации оно дает возможность избежать ошибок, вызванных человеческим фактором. Если знать, как пользоваться ЧПУ-станками, риск возникновения брака стремится к нулю.

Для большинства заготовок это техника «полного цикла», которая минимизирует затраты на производство. Она также отличается надежностью (может бесперебойно функционировать в течение лет), гибкостью настройки, широтой опций.

Минусы – в нюансах постпроцессирования: даже несмотря на то, что G- и М- коды универсальны, каждый программист компонует их по-своему. Поэтому возможны нестыковки при запуске ПО, которые требуется отдельно отлаживать.

Зачастую сложна ситуация с кадрами. Молодые и начинающие специалисты прекрасно понимают, как работает станок с ЧПУ, но им неизвестны практические свойства дерева или металла. Опытные слесари, фрезеровщики и токари, наоборот, «на ты» с материалами, но почти не знают компьютера.

Первый должен:

• подобрать инструмент по карте, проверить его целостность и остроту;
• определить нужные размеры;
• зафиксировать рабочий орган и зажимной патрон, убедиться в надежности крепления;
• установить переключатель в позицию «от»;
• выполнить проверку на холостом ходу;
• убедиться в нормальном состоянии лентопротяжного механизма и ввести перфоленту;
• закрепить деталь, включить режим «по программе»;
• обработать первый элемент, измерить его геометрию, внести корректировки;
• повторить техпроцесс, сравнить габариты;
• переключить машину в позицию «автомат».

Здесь действия наладчика закончены, в дело вступает оператор, который обязан своевременно:

• менять смазочные материалы и намасливать патроны;
• очищать зону проведения операций;
• проверять гидравлику, пневматику, точность заданных показателей.

Также ему необходимо запустить тестовое ПО, а после убедиться в надежности всех креплений и отсутствии отклонений. Если все в порядке, можно:

• фиксировать заготовку;
• вводить программу;
• заправлять перфоленту;
• нажимать «Пуск»;
• замерять деталь, сравнивая с образцом.

На специальных курсах подробно расскажут и покажут, как научиться работать на станке с ЧПУ. На такую профильную подготовку просто необходимо отправить своих сотрудников, если вы хотите установить столь производительное оборудование на своем предприятии и эффективно использовать его преимущества.

Краткое описание станков с ЧПУ и принципов их работы [McNeel Wiki]

Основы ЧПУ

Чтобы лучше понять проблемы, связанные с успешным использованием ваших данных Rhino для управляемой ЧПУ обработки или операции типа резки, вам необходимо понять процесс ЧПУ и то, как он работает. Надеюсь, этот небольшой праймер поможет.

Во-первых, пара определений

ЧПУ — Компьютерное числовое управление — Принимая оцифрованные данные, компьютер и программа CAM используются для управления, автоматизации и отслеживания движений станка.Станок может быть фрезерный, токарный, фрезерный, сварочный, шлифовальный, лазерный или водоструйный, штамповочный, робот или многие другие. Для более крупных промышленных машин компьютер обычно представляет собой встроенный контроллер. Но для большего количества машин любительского типа или после некоторых модификаций компьютер может быть внешним ПК. Контроллер ЧПУ работает вместе с рядом двигателей и компонентов привода для перемещения и управления осями станка, выполняя запрограммированные движения.На промышленных машинах обычно имеется сложная система обратной связи, которая постоянно контролирует и регулирует скорость и положение фрезы.

Настольные станки с ЧПУ — Есть много небольших настольных станков с ЧПУ в стиле моделистов и любителей. Как правило, они имеют меньший вес, менее жесткие, менее точные, медленные и менее дорогие, чем их промышленные аналоги, но могут хорошо работать для обработки предметов из более мягких материалов, таких как пластик, пена и воск. Некоторые настольные машины могут работать как принтер.У других есть собственная закрытая система команд и, возможно, даже специальное программное обеспечение CAM. Некоторые также принимают стандартный G-код в качестве входных данных. Некоторые настольные машины промышленного стандарта действительно существуют со специальными контроллерами для выполнения точных небольших работ.

CAM — Автоматическая обработка или производство. — Относится к использованию различных пакетов программного обеспечения для создания траекторий движения инструмента и кода УП для запуска станка с ЧПУ на основе данных трехмерной компьютерной модели (CAD). Когда они используются вместе, это обычно называется CAD / CAM.

Примечание: CAM на самом деле не запускает станок с ЧПУ, а просто создает код для него. Это также не автоматическая операция, которая импортирует вашу модель САПР и выдаёт правильный код УП. CAM-программирование, как и 3D-моделирование, требует знаний и опыта в выполнении программы, разработке стратегий обработки и знании того, какие инструменты и операции использовать в каждой ситуации для получения наилучших результатов. В то время как существуют простые программы, которые неопытный пользователь может начать без особых трудностей, более сложные модели потребуют вложений времени и денег, чтобы стать профессионалом.

Код УП — специальный относительно простой компьютерный язык, который может понять и выполнить станок с ЧПУ. Эти языки изначально были разработаны для программирования деталей непосредственно с клавиатуры станка без помощи программы CAM. Они сообщают станку, какие движения выполнять, одно за другим, а также управляют другими функциями станка, такими как скорость шпинделя и подачи, охлаждающая жидкость. Самый распространенный язык — G-code или ISO code , простой алфавитно-цифровой язык программирования, разработанный для самых первых станков с ЧПУ в 70-х годах.

Постпроцессор — Хотя G-код считается стандартом, каждый производитель может изменять определенные части, такие как вспомогательные функции, создавая ситуацию, когда G-код, созданный для одной машины, может не работать для другой. Есть также много производителей машин, таких как Heidenhain или Mazak, которые разработали свои собственные языки программирования. Таким образом, для преобразования вычисленных внутри программного обеспечения CAM путей в конкретный код УП, который может понять станок с ЧПУ, существует программная часть промежуточного программного обеспечения, называемая постпроцессором.После правильной настройки постпроцессор выводит соответствующий код для выбранной машины, так что по крайней мере теоретически любая CAM-система может выводить код для любой машины. Постпроцессоры могут быть бесплатными с CAM-системой или за дополнительную плату.

Вот краткое изложение шагов, необходимых для получения цифровой модели на фрезерном станке с ЧПУ.

Станки с ЧПУ общего назначения

Станки с ЧПУ могут иметь несколько осей движения, и эти движения могут быть как линейными, так и вращательными.Многие машины имеют оба типа. Станки для вырезания, такие как лазеры или водоструйные станки, обычно имеют только две линейные оси, X и Y. Фрезерные станки обычно имеют не менее трех осей X, Y и Z и могут иметь больше осей вращения. Пятиосевой фрезерный станок — это станок с тремя линейными осями и двумя вращающимися, что позволяет фрезу работать в полусфере на 180 градусов, а иногда и больше. Также существуют пятиосевые лазеры. Рука робота может иметь более пяти осей.

Некоторые ограничения станков с ЧПУ

В зависимости от возраста и сложности станки с ЧПУ могут быть ограничены возможностями своих систем управления и приводов.Большинство контроллеров ЧПУ понимают только движения по прямой и дуги окружности. Во многих машинах дуги также ограничиваются главными плоскостями XYZ. Движения поворотной оси можно рассматривать как линейные перемещения, просто в градусах вместо расстояния. Чтобы создать движения по дуге или линейные движения под углом к ​​главным осям, две или более оси должны интерполироваться (двигаться точно синхронно) вместе. Линейные и поворотные оси также могут интерполироваться одновременно. В случае пятиосевых станков все пять должны быть идеально синхронизированы — задача не из легких.

Скорость, с которой контроллер машины может получать и обрабатывать входящие данные, передавать команды системе привода и контролировать скорость и положение машины, имеет решающее значение. Очевидно, что старые и менее дорогие машины менее способны к этому, примерно так же, как старый компьютер будет работать хуже и медленнее (если вообще) при выполнении сложных задач, чем новый.

Сначала интерпретируйте 3D и сплайновые данные

Типичная проблема заключается в том, как настроить файлы и выполнить программирование CAM, чтобы машина, выполняющая ваши части, работала с данными плавно и эффективно.Поскольку большинство ЧПУ понимают только дуги и линии, любую форму, не описываемую этими объектами, необходимо преобразовать во что-то пригодное для использования. Типичные вещи, которые необходимо преобразовать, — это сплайны, то есть общие кривые NURBS, которые не являются дугами или линиями, и 3D-поверхности. Некоторые настольные системы машин также не могут распознавать дуги окружности, поэтому все должно быть преобразовано в полилинии.

Сплайны можно разбить на серию отрезков, серию касательных дуг или их комбинацию.Вы можете представить первый вариант как серию хорд на сплайне, касающуюся сплайна на каждом конце и имеющую определенное отклонение посередине. Другой способ — преобразовать ваш сплайн в полилинию. Чем меньше сегментов вы используете, тем грубее будет аппроксимация и тем более граненым будет результат. Более точное увеличение увеличивает гладкость аппроксимации, но также значительно увеличивает количество сегментов. Вы можете представить, что серия дуг могла бы аппроксимировать ваш шлиц в пределах допуска с меньшим количеством более длинных частей.Это основная причина, по которой вы предпочитаете преобразование дуги простому преобразованию ломаной линии, особенно если вы работаете со старыми машинами. С более новыми проблемами меньше.

Представьте себе поверхности как тот же вид сплайнового приближения, просто многократно умноженный в поперечном направлении с промежутком между ними (обычно это называется ступенчатым переходом). Как правило, поверхности создаются с использованием всех линейных сегментов, но бывают ситуации, когда также можно использовать дуги или комбинацию линий и дуг.

Размер и количество сегментов определяются требуемой точностью и выбранным методом и напрямую влияют на выполнение. Слишком много коротких сегментов заглушат некоторые старые машины, а слишком мало сделают деталь граненой. Обычно это приближение выполняется в системе CAM. С квалифицированным оператором, который знает, что нужно пользователю и с чем может справиться машина, это обычно не проблема. Но некоторые системы CAM могут не обрабатывать шлицы или определенные типы поверхностей, поэтому вам может потребоваться сначала преобразовать объекты в программном обеспечении CAD (Rhino), прежде чем переходить в CAM.Процесс перевода из CAD в CAM (через нейтральный формат, такой как IGES, DXF и т. Д.) Также может иногда вызывать проблемы, в зависимости от качества функций импорта / экспорта программ.

Общие условные обозначения, используемые при описании процедур ЧПУ

Ваш проект может быть:

2 Axis , если резка выполняется в одной плоскости. В этом случае резак не может перемещаться в Z (вертикальной) плоскости. Как правило, оси X и Y могут интерполироваться одновременно для создания наклонных линий и дуг окружности.

2.5 Ось , если вся резка выполняется полностью в плоскостях, параллельных главной плоскости, но не обязательно на той же высоте или глубине. В этом случае резак может перемещаться в плоскости Z (вертикальной) для изменения уровней, но не одновременно с движениями X, Y. Исключением может быть то, что фреза может выполнять интерполяцию по спирали, то есть делать круг по X, Y, одновременно перемещаясь по Z, чтобы сформировать спираль (например, при фрезеровании резьбы).

Подмножество вышеперечисленного состоит в том, что станок может одновременно интерполировать любые 2 оси, но не 3.Это делает возможным ограниченное количество 3D-объектов, например, путем вырезания в плоскостях XZ или YZ, но гораздо более ограничено, чем полная 3-осевая интерполяция.

3 Axis , если резка требует одновременного контролируемого движения осей X, Y, Z, что требуется для большинства поверхностей произвольной формы.

4 оси , если он включает в себя указанное выше плюс 1 перемещение по круговой оси. Есть две возможности: 4-х осевая одновременная интерполяция (также известная как истинная 4-я ось).Или просто позиционирование по 4-й оси, где 4-я ось может перемещать деталь между 3-х осевыми операциями, но фактически не перемещается во время обработки.

5 осей , если он включает в себя вышеуказанное плюс 2 перемещения по оси вращения. Помимо истинной 5-осевой обработки (5 осей, движущихся одновременно во время обработки), у вас также часто есть 3 плюс 2 или 3-осевая обработка + только позиционирование 2 отдельных осей, а также в более редких случаях 4 плюс 1 или непрерывное 4 осевая обработка + только одиночное позиционирование 5-й оси.Сложно, не правда ли…

–МСХ 28.10.07

Все, что вам нужно знать о станках с ЧПУ

с ЧПУ — это электромеханические устройства, которые управляют инструментами станочного цеха с помощью компьютерных программных средств. Название «ЧПУ» на самом деле означает компьютерное числовое управление. Он представляет собой один из двух стандартных методов (второй — технология 3D-печати, такая как SLA, SLS / SLM и FDM) для создания прототипов из файла цифрового программного обеспечения.Компании, занимающиеся проектированием и изготовлением прототипов, могут использовать станки с ЧПУ для фрезерования и обработки различных материалов, включая дерево, металлы и пластмассы.

Одна минута на программном обеспечении ЧПУ от экспертов:

Первые станки с ЧПУ были разработаны в 1940-х и 1950-х годах и основывались на общей технологии хранения телекоммуникационных данных, известной как «перфолента» или «перфорированная бумажная лента». Технология перфоленты давно устарела, так как носитель данных быстро перешел на аналоговую, а затем цифровую компьютерную обработку в 1950-х и 1960-х годах.По мере внедрения новых технологий и улучшенных возможностей цифровой обработки станки с ЧПУ продолжают повышать свою эффективность.

В общем, механическая обработка — это способ трансформации заготовки материала, такой как блок пластика, и получения готового продукта (обычно прототипа детали) с использованием процесса контролируемого удаления материала. Подобно другой технологии разработки прототипов, FDM (3D-печать), ЧПУ полагается на цифровые инструкции из файлов автоматизированного производства (CAM) или автоматизированного проектирования (CAD), таких как Solidworks 3D.Хотя САПР или САПР не запускают сам станок с ЧПУ, они предоставляют ЧПУ дорожную карту для изготовления конструкций. Станок с ЧПУ интерпретирует дизайн как инструкции по вырезанию прототипов деталей.

Способность программировать компьютерные устройства для управления станками быстро повышает производительность цеха за счет автоматизации высокотехнологичных и трудоемких процессов. Автоматическая резка повышает как скорость, так и точность, с которой могут быть созданы детали-прототипы, особенно когда важен материал (например, в случае с полипропиленом).

Часто процессы обработки требуют использования нескольких инструментов для выполнения необходимых разрезов (например, сверл разного размера). Станки с ЧПУ обычно объединяют инструменты в общие блоки или ячейки, из которых машина может тянуть. Базовые машины перемещаются по одной или двум осям, в то время как усовершенствованные машины перемещаются в поперечном направлении по осям x, y, продольно по оси z и часто вращательно вокруг одной или нескольких осей. Многоосевые станки могут автоматически переворачивать детали, что позволяет удалять материал, который ранее находился «под ними».«Это избавляет рабочих от необходимости переворачивать заготовку прототипа материала и позволяет обрезать все стороны без необходимости ручного вмешательства. Полностью автоматизированная резка обычно более точна, чем то, что возможно с ручным вводом. Тем не менее, иногда отделочные работы, такие как травление, лучше выполнять вручную и выполнять простую резку, что потребует обширных проектных работ для программирования станка для автоматизации.

Когда вы решите, какие станки с ЧПУ добавить к вашей операции, вам необходимо принять во внимание некоторые соображения.Станки с ЧПУ обычно относятся к одной из двух основных категорий: традиционные технологии обработки и новые технологии обработки. У каждого типа есть свои преимущества и недостатки. Вы должны учитывать особые потребности вашего проекта при выборе типа станка с ЧПУ, который будет добавлен к вашей мастерской. Следующая инфографика описывает некоторые сходства и различия между обычными и новыми станками с ЧПУ:

1. Сверла: Сверла работают, вращая сверло и перемещая его вокруг неподвижного блока исходного материала и контактируя с ним.Сверла с ЧПУ помогают делать точные отверстия там, где они вам нужны.

2. Токарные станки: Токарные станки, во многом противоположные сверлам, вращают блок материала против сверла (вместо того, чтобы вращать сверло и приводить его в контакт с материалом). Токарные станки обычно контактируют с материалом, перемещая режущий инструмент в боковом направлении, пока он не коснется прядильного материала. Токарные станки, в основном используемые для обработки металлов и дерева, удаляют ненужный излишек материала и оставляют красивый и, в конечном итоге, более полезный компонент.

3. Фрезерные станки: Фрезерные станки, вероятно, являются наиболее распространенными станками с ЧПУ, которые используются сегодня. Они включают использование вращающихся режущих инструментов для удаления материала с единицы запаса. Они могут выполнять различные функции, включая сверление, растачивание, нарезание зубчатых колес и создание пазов в заданном куске материала.

Новые технологии:

1. Электрическая и / или химическая обработка: Существует ряд новых технологий, в которых используются специальные методы для резки материала.Примеры включают электронно-лучевую обработку, электрохимическую обработку, электроэрозионную обработку (EDM), фотохимическую обработку и ультразвуковую обработку. Большинство из этих технологий являются узкоспециализированными и используются в особых случаях для массового производства с использованием определенного типа материала.

2. Другие режущие материалы: Существует ряд других новых технологий, в которых для резки материала используются другие материалы. Примеры включают станки для лазерной резки, станки для газокислородной резки, станки для плазменной резки и технологии гидроабразивной резки.Эти машины приобрели популярность в различных отраслях промышленности в последние годы; однако они по-прежнему являются узкоспециализированным оборудованием.

В станке с ЧПУ можно использовать практически любой материал — все зависит от области применения. Станки с ЧПУ предлагают гибкость производства для реализации разнообразных проектов. Общие материалы включают металлы, такие как алюминий, латунь, медь, сталь, титан, дерево, пену, стекловолокно и пластмассы, такие как полипропилен.

с ЧПУ стали первым значительным прорывом в области быстрого прототипирования. Перед числовым программным управлением (в случае технологии перфоленты) и компьютерным числовым программным управлением (с аналоговыми и цифровыми вычислениями) детали приходилось обрабатывать вручную. Это неизменно приводило к большему количеству ошибок в конечных прототипах продуктов и тем более, если и когда машины использовались вручную для крупномасштабного производства. Станки с ЧПУ помогли революционизировать возможности производственного мира по быстрому созданию прототипов различных материалов, деталей и других машин благодаря повышенной точности, которую они предлагают.

Многие новые специализированные станки с ЧПУ созданы специально для нишевых производственных процессов. Например, электрохимическая обработка используется для резки высокопрочных металлических изделий, невозможных иным образом. Обычные станки с ЧПУ больше подходят и обычно используются для разработки прототипов, чем для производства.

На самом деле это зависит от материала, сложности детали и экономических факторов.Технология 3D-печати, такая как машины FDM, позволяет создавать детали снизу вверх. Они могут создавать сложные формы и внутренние компоненты несколько быстрее, чем станок с ЧПУ. 3D-печать предоставляет дизайнерам и производителям такую ​​гибкость и творческий подход, которые не могут предложить станки с ЧПУ с помощью обычных средств.

Напротив, обычные станки с ЧПУ несколько ограничены доступными инструментами и осями вращения, которые машина может использовать. Хотя они все еще могут использоваться с различными материалами, эти машины заблокированы относительно строгим набором ограничений и ограничений, касающихся того, как они могут взаимодействовать с различными материалами.

С другой стороны, прототипирование FDM гораздо более ограничено материалами, чем обработанный блок материала. Для создания прототипов FDM требуются специальные материалы, которые можно использовать в 3D-печати. Станки с ЧПУ предлагают большее разнообразие типов материалов, с которыми они могут манипулировать и работать с ними для создания конкретных деталей. Например, если вам нужен живой прототип петли, вы захотите использовать ЧПУ и полипропилен. Хотите узнать больше? Прочтите здесь.

Обработать можно практически все, в то время как только некоторые материалы были адаптированы для изготовления нитей, подходящих для 3D-печати.

Щелкните здесь, чтобы узнать больше о проектировании для повышения технологичности. Если вы ищете услуги квалифицированной фирмы по разработке продуктов, которая может помочь вывести продукт вашего бизнеса на рынок, свяжитесь с Creative Mechanisms и узнайте больше о том, как мы можем помочь с вашими потребностями в создании прототипов!

Что такое станок с ЧПУ?

История станков с ЧПУ

Джон Т. Парсонс (1913-2007) из Parsons Corporation в Траверс-Сити, штат Мичиган, считается пионером числового управления, предшественника современных станков с ЧПУ.За свою работу Джона Парсонса называют отцом 2-й промышленной революции. Ему нужно было производить сложные лопасти вертолетов, и он быстро понял, что будущее производства связано с подключением машин к компьютерам. Сегодня детали, изготовленные с помощью ЧПУ, можно найти практически во всех отраслях промышленности. Благодаря станкам с ЧПУ у нас есть менее дорогие товары, более сильная национальная оборона и более высокий уровень жизни, чем это возможно в неиндустриальном мире. В этой статье мы рассмотрим происхождение станков с ЧПУ, различные типы станков с ЧПУ, программы станков с ЧПУ и распространенные практики в цехах станков с ЧПУ.

Машины встречаются с компьютером

В 1946 году слово «компьютер» означало вычислительную машину, управляемую перфокартой. Несмотря на то, что Parsons Corporation раньше производила только один пропеллер, Джон Парсонс убедил Sikorsky Helicopter в том, что они могут производить чрезвычайно точные шаблоны для сборки и производства пропеллера. В итоге он изобрел компьютерный метод с перфокартой для вычисления точек на лопасти винта вертолета. Затем он попросил операторов повернуть колеса в эти точки на фрезерном станке в Цинциннати.Он провел конкурс на название этого нового процесса и дал 50 долларов тому, кто придумал «Числовое управление» или NC.

В 1958 году он подал патент на подключение компьютера к машине. Его заявка на патент поступила за три месяца до MIT, который работал над концепцией, которую он начал. Массачусетский технологический институт использовал его концепции для создания оригинального оборудования и лицензиата г-на Парсонса (Bendix) с сублицензией на IBM, Fujitusu и GE, среди прочих. Концепция NC медленно приживалась. По словам г-на Парсонса, люди, продававшие эту идею, были компьютерщиками, а не производителями.Однако к началу 1970-х годов армия США сама популяризировала использование компьютеров с ЧПУ, создавая и сдавая их в аренду многочисленным производителям. Контроллер ЧПУ развивался параллельно с компьютером, повышая производительность и автоматизируя производственные процессы, особенно механическую обработку.

Что такое обработка с ЧПУ?

Станки с ЧПУ производят детали по всему миру почти для каждой отрасли. Они создают вещи из пластика, металлов, алюминия, дерева и многих других твердых материалов.Слово «ЧПУ» означает компьютерное числовое управление, но сегодня все называют его ЧПУ. Итак, как вы определяете станок с ЧПУ? Все автоматизированные машины управления движением состоят из трех основных компонентов — функции команд, системы привода / движения и системы обратной связи. Обработка с ЧПУ — это процесс использования станка с компьютерным управлением для производства детали из твердого материала различной формы

ЧПУ зависит от цифровых инструкций, обычно выполняемых с помощью программного обеспечения для автоматизированного производства (CAM) или компьютерного проектирования (CAD). как SolidWorks или MasterCAM.Программное обеспечение записывает G-код, который может прочитать контроллер на станке с ЧПУ. Компьютерная программа на контроллере интерпретирует конструкцию и перемещает режущие инструменты и / или заготовку по нескольким осям, чтобы вырезать нужную форму из заготовки. Автоматический процесс резки намного быстрее и точнее, чем ручное перемещение инструментов и деталей, которое осуществляется с помощью рычагов и шестерен на старом оборудовании. Современные станки с ЧПУ содержат несколько инструментов и выполняют множество типов разрезов. Количество плоскостей движения (осей), а также количество и типы инструментов, к которым станок может получить доступ автоматически во время процесса обработки, определяют, насколько сложной может быть заготовка с ЧПУ.

Как использовать станок с ЧПУ

Станки с ЧПУ должны получить навыки программирования и обработки металлов, чтобы в полной мере использовать возможности станка с ЧПУ. Профессионально-технические училища и программы ученичества часто знакомят студентов с ручными токарными станками, чтобы научиться резать металл. Машинист должен уметь представить себе все три измерения. Сегодняшнее программное обеспечение упрощает создание сложных деталей, потому что форма детали может быть нарисована виртуально, а затем программы могут предлагать траектории инструмента для изготовления этих деталей.

Тип программного обеспечения, обычно используемого в процессе обработки с ЧПУ

Компьютерное черчение (CAD)

Программное обеспечение CAD является отправной точкой для большинства проектов с ЧПУ. Существует множество различных программных пакетов САПР, но все они используются для создания проектов. Популярные программы САПР включают AutoCAD, SolidWorks и Rhino3D. Существуют также облачные решения САПР, и некоторые из них предлагают возможности CAM или лучше интегрируются с программным обеспечением CAM, чем другие.

Компьютерное производство (CAM)

Станки с ЧПУ часто используют программы, созданные с помощью программного обеспечения CAM.CAM позволяет пользователям создавать «дерево заданий» для организации рабочего процесса, установки траекторий движения инструмента и запуска моделирования резки до того, как машина выполнит реальную резку. Часто программы CAM работают как надстройки к программному обеспечению САПР и генерируют g-код, который сообщает инструментам ЧПУ и движущимся частям детали, куда двигаться. Мастера в программном обеспечении CAM упрощают программирование станка с ЧПУ. Популярное программное обеспечение CAM включает Mastercam, Edgecam, OneCNC, HSMWorks и Solidcam. Согласно отчету за 2015 год, на Mastercam и Edgecam приходится почти 50% доли рынка высокопроизводительных систем CAM.

Что такое распределенный числовой контроль?

Прямое числовое управление, которое стало Распределенным числовым управлением (DNC)

Прямое числовое управление использовалось для управления программами ЧПУ и параметрами станка. Это позволяло программам перемещаться по сети с центрального компьютера на бортовые компьютеры, известные как блоки управления машиной (MCU). Первоначально он назывался «Прямое числовое управление», и в нем не требовалась бумажная лента, но когда компьютер вышел из строя, все его машины вышли из строя.

Распределенное числовое управление использует сеть компьютеров для координации работы нескольких станков путем подачи программы в ЧПУ. В памяти ЧПУ хранится программа, и оператор может собирать, редактировать и возвращать программу.

Современные программы ЧПУ могут выполнять следующее:

• Редактирование — Может запускать одну программу ЧПУ, в то время как другие редактируются
• Сравнить — Сравнение исходных и отредактированных программ ЧПУ бок о бок и просмотр правок
• Перезапуск — Когда выполняется инструмент прерывает работу программы, ее можно остановить и перезапустить с того места, где она была остановлена.
• Отслеживание заданий — операторы могут синхронизировать задания и отслеживать настройку и время выполнения, например,
• Отображение чертежей — Показывать фотографии, чертежи САПР инструментов, приспособлений и отделочных деталей Расширенные интерфейсы экрана — Обработка одним касанием
• Расширенное управление базой данных — Организует и поддерживает данные, где их можно легко извлечь

Сбор производственных данных (MDC)

Программное обеспечение MDC может включать все функции программного обеспечения DNC, а также собирать дополнительные данные и анализировать это для общей эффективности оборудования (OEE).Общая эффективность оборудования зависит от следующего: Качество — количество продуктов, которые соответствуют стандартам качества, из всех произведенных продуктов Доступность — процент запланированного времени, в течение которого указанное оборудование работает или производит детали Производительность — фактическая скорость работы по сравнению с запланированной или идеальной работой скорость оборудования.

OEE = Качество x Доступность x Производительность

OEE — ключевой показатель производительности (KPI) для многих механических цехов.

Решения для мониторинга машин

Программное обеспечение для мониторинга машин может быть встроено в программное обеспечение DNC или MDC или приобретено отдельно.С помощью решений для мониторинга машин машинные данные, такие как настройка, время работы и время простоя, автоматически собираются и объединяются с человеческими данными, такими как коды причин, чтобы обеспечить как историческое, так и в реальном времени понимание того, как выполняются задания. Современные станки с ЧПУ собирают до 200 типов данных, а программное обеспечение для мониторинга станков может сделать эти данные полезными для всех, от цеха до верхнего этажа. Такие компании, как Memex, предлагают программное обеспечение (Tempus), которое берет данные с любого типа станков с ЧПУ и помещает их в стандартизированный формат базы данных, который может отображаться в виде понятных диаграмм и графиков.Стандарт данных, используемый большинством решений для мониторинга машин, получивший распространение в США, называется MTConnect. Сегодня многие новые станки с ЧПУ оснащены оборудованием для предоставления данных в этом формате. Старые машины по-прежнему могут предоставлять ценную информацию с помощью адаптеров. Мониторинг станков с ЧПУ стал основным только в последние несколько лет, и постоянно разрабатываются новые программные решения.

Какие бывают типы станков с ЧПУ?

Сегодня существует бесчисленное множество различных типов станков с ЧПУ.Станки с ЧПУ — это станки, которые режут или перемещают материал в соответствии с программированием контроллера, как описано выше. Тип резки может варьироваться от плазменной резки до лазерной, фрезерной, фрезерной и токарной. Станки с ЧПУ могут даже собирать и перемещать предметы на сборочной линии.

Ниже приведены основные типы станков с ЧПУ:

Токарные станки: Этот тип ЧПУ поворачивает заготовку и перемещает режущий инструмент к заготовке. Базовый токарный станок является 2-осевым, но можно добавить гораздо больше осей, чтобы увеличить возможную сложность резки.Материал вращается на шпинделе и прижимается к шлифовальному или резьбовому инструменту, который принимает желаемую форму. Токарные станки используются для изготовления симметричных объектов, таких как сферы, конусы или цилиндры. Многие станки с ЧПУ многофункциональны и сочетают в себе все виды резки.

Фрезерные станки: Фрезерные станки с ЧПУ обычно используются для резки больших размеров дерева, металла, листов и пластмасс. Стандартные маршрутизаторы работают с 3-осевой координатой, поэтому они могут резать в трех измерениях. Однако вы также можете купить 4,5- и 6-осевые станки для прототипов моделей и сложных форм.

Фрезерование: На ручных фрезерных станках используются маховики и ходовые винты для крепления режущего инструмента к заготовке. На фрезерном станке с ЧПУ ЧПУ перемещает шарико-винтовые пары высокой точности в точные запрограммированные координаты. Фрезерные станки с ЧПУ бывают самых разных размеров и типов и могут работать на нескольких осях.

Станки плазменной резки : Станки плазменной резки с ЧПУ используют для резки мощный лазер. Большинство плазменных резаков вырезают запрограммированные формы из листа или пластины.

3D-принтер: 3D-принтер использует программу, чтобы указать ему, где положить небольшие кусочки материала для создания желаемой формы.Трехмерные детали строятся слой за слоем с помощью лазера для отверждения жидкости или энергии по мере роста слоев.

Станок для захвата и установки: станок с ЧПУ для захвата и размещения работает аналогично фрезерному станку с ЧПУ, но вместо резки материала у станка есть множество маленьких сопел, которые собирают компоненты с помощью вакуума, перемещают их в желаемое место и кладут их вниз. Из них делают столы, материнские платы компьютеров и другие электрические узлы (помимо прочего).

Станки с ЧПУ могут многое.Сегодня компьютерные технологии можно использовать практически на машинах. ЧПУ заменяет человеческий интерфейс, необходимый для перемещения деталей машины для получения желаемого результата. Сегодняшние ЧПУ способны начинать с сырья, такого как стальной блок, и изготавливать очень сложные детали с точными допусками и удивительной повторяемостью.

Собираем все вместе: как мастерские станков с ЧПУ делают детали

Работа с ЧПУ включает в себя как компьютер (контроллер), так и физическую установку. Типичный процесс в механическом цехе выглядит следующим образом:

Инженер-конструктор создает проект в программе CAD и отправляет его программисту с ЧПУ.Программист открывает файл в программе CAM, чтобы выбрать необходимые инструменты и создать программу ЧПУ для ЧПУ. Он или она отправляет программу ЧПУ на станок с ЧПУ и предоставляет оператору список правильных настроек инструмента. Оператор наладки загружает инструменты в соответствии с указаниями и загружает сырье (или заготовку). Затем он или она отбирает образцы и измеряет их с помощью инструментов обеспечения качества, чтобы убедиться, что станок с ЧПУ производит детали в соответствии со спецификациями. Обычно оператор наладки предоставляет первую деталь в отдел качества, который проверяет все размеры и подписывает настройку.Станок с ЧПУ или связанные с ним станки загружены достаточным количеством сырья, чтобы произвести желаемое количество деталей, и оператор станка следит за тем, чтобы станок продолжал работать, производя детали в соответствии со спецификациями. и имеет сырье. В зависимости от задания часто можно запустить станки с ЧПУ в режиме «выключения света» без присутствия оператора. Готовые детали автоматически перемещаются в обозначенную область.

Современные производители могут автоматизировать практически любой процесс, имея достаточно времени, ресурсов и воображения.Сырье может попасть в машину, а готовые детали могут быть доставлены в готовом виде. Производители полагаются на широкий спектр станков с ЧПУ, позволяющих изготавливать изделия быстро, точно и экономично.

Что такое обработка с ЧПУ? | Всеобъемлющее руководство

Обработка с числовым программным управлением (ЧПУ) — это производственный процесс, в котором предварительно запрограммированное компьютерное программное обеспечение определяет движение заводских инструментов и оборудования. Процесс может использоваться для управления целым рядом сложного оборудования, от шлифовальных и токарных станков до фрезерных станков и фрезерных станков с ЧПУ.При обработке с ЧПУ задачи трехмерной резки могут быть выполнены с помощью одного набора подсказок.

Процесс ЧПУ работает в отличие от ограничений ручного управления и, таким образом, отменяет их, когда операторы, работающие в режиме реального времени, должны запрашивать и направлять команды обрабатывающих инструментов с помощью рычагов, кнопок и колес. Для наблюдателя система ЧПУ может напоминать обычный набор компьютерных компонентов, но программы и консоли, используемые при обработке с ЧПУ, отличают ее от всех других форм вычислений.

Если вы заинтересованы в использовании производства с ЧПУ для производства различных продуктов, узнайте больше о том, как работает обработка с ЧПУ и программирование с ЧПУ. Вы также можете узнать об основных типах станков с ЧПУ и о том, какую работу они могут выполнять, чтобы убедиться, что они могут удовлетворить ваши потребности.

Как работает обработка с ЧПУ?

Когда система ЧПУ активирована, желаемые резы программируются в программном обеспечении и продиктованы соответствующим инструментам и оборудованию, которые выполняют размерные задачи, как указано, во многом как робот.

При программировании с ЧПУ генератор кода в системе счисления часто предполагает, что механизмы безупречны, несмотря на возможность ошибок, которая возрастает, когда станок с ЧПУ направляет резку в более чем одном направлении одновременно. Размещение инструмента в системе числового программного управления описывается серией входных данных, известных как программа обработки детали.

На станке с числовым программным управлением программы вводятся через перфокарты. Напротив, программы для станков с ЧПУ загружаются в компьютеры через небольшие клавиатуры.Программирование ЧПУ сохраняется в памяти компьютера. Сам код пишут и редактируют программисты. Таким образом, системы ЧПУ предлагают гораздо более широкие вычислительные возможности. Лучше всего то, что системы ЧПУ ни в коем случае не статичны, поскольку новые подсказки могут быть добавлены к уже существующим программам с помощью исправленного кода.

Программирование станков с ЧПУ

В производстве с ЧПУ станками управляют с помощью числового программного управления, при этом программное обеспечение предназначено для управления объектом. Язык, лежащий в основе обработки с ЧПУ, также называют G-кодом, и он написан для управления различными режимами работы соответствующего станка, такими как скорость, скорость подачи и координация.

По сути, обработка с ЧПУ позволяет предварительно программировать скорость и положение функций станка и запускать их с помощью программного обеспечения в повторяющихся, предсказуемых циклах, и все это с небольшим участием оператора. В процессе обработки с ЧПУ создается двухмерный или трехмерный чертеж САПР, который затем переводится в компьютерный код для выполнения системой ЧПУ. После того, как программа введена, оператор проводит ее пробный запуск, чтобы убедиться в отсутствии ошибок в кодировании.

Благодаря этим возможностям, процесс был принят во всех уголках производственного сектора, и производство с ЧПУ особенно важно в областях производства металла и пластмассы.Узнайте больше о типах используемых систем обработки и о том, как программирование станков с ЧПУ полностью автоматизирует производство с ЧПУ, ниже:

Системы обработки с открытым / замкнутым циклом

Во время производственного процесса с ЧПУ управление положением определяется через систему с обратной или обратной связью. В первом случае сигнализация проходит в одном направлении между контроллером ЧПУ и двигателем. В системе с обратной связью контроллер может получать обратную связь, что делает возможным исправление ошибок.Таким образом, замкнутая система может исправить неравномерность скорости и положения.

При обработке с ЧПУ движение обычно направлено по осям X и Y. Инструмент, в свою очередь, позиционируется и управляется шаговыми или серводвигателями, которые повторяют точные движения, определяемые G-кодом. Если сила и скорость минимальны, процесс можно запустить с помощью управления без обратной связи. Для всего остального необходимо регулирование с обратной связью, чтобы обеспечить скорость, стабильность и точность, необходимые для промышленных приложений, таких как металлообработка.

Обработка с ЧПУ полностью автоматизирована

В современных протоколах ЧПУ производство деталей с помощью предварительно запрограммированного программного обеспечения в основном автоматизировано. Размеры данной детали задаются с помощью программного обеспечения для автоматизированного проектирования (САПР), а затем преобразуются в фактический готовый продукт с помощью программного обеспечения для автоматизированного производства (CAM).

Для любой заготовки может потребоваться множество станков, например сверла и фрезы. Чтобы удовлетворить эти потребности, многие современные машины объединяют несколько различных функций в одной ячейке.

В качестве альтернативы, установка может состоять из нескольких машин и набора роботизированных рук, которые передают части из одного приложения в другое, но при этом все управляется одной и той же программой. Независимо от настройки, процесс ЧПУ обеспечивает единообразие производства деталей, которое было бы сложно, если не невозможно, воспроизвести вручную.

Различные типы станков с ЧПУ

Самые ранние станки с числовым программным управлением относятся к 1940-м годам, когда двигатели были впервые использованы для управления движением уже существующих инструментов.По мере развития технологий механизмы были усовершенствованы аналоговыми компьютерами и, в конечном итоге, цифровыми компьютерами, что привело к развитию обработки с ЧПУ.

Подавляющее большинство современных арсеналов ЧПУ полностью электронные. Некоторые из наиболее распространенных процессов с ЧПУ включают ультразвуковую сварку, пробивку отверстий и лазерную резку. Наиболее часто используемые станки в системах ЧПУ включают следующие:

Фрезерные станки с ЧПУ

могут работать по программам, состоящим из подсказок на основе цифр и букв, которые направляют детали на различные расстояния.Программирование, используемое для станка, может быть основано либо на G-коде, либо на каком-то уникальном языке, разработанном производственной группой. Базовые фрезы состоят из трехосной системы (X, Y и Z), хотя большинство новых фрез могут иметь три дополнительных оси.

Станки токарные

На токарных станках детали режутся по кругу с помощью сменных инструментов. Благодаря технологии ЧПУ резание на токарных станках выполняется с высокой точностью и скоростью. Токарные станки с ЧПУ используются для создания сложных конструкций, которые были бы невозможны на версиях станка с ручным управлением.В целом, функции управления фрезерных и токарных станков с ЧПУ схожи. Как и в случае фрезерных станков с ЧПУ, токарные станки могут управляться G-кодом или уникальным запатентованным кодом. Однако большинство токарных станков с ЧПУ состоит из двух осей — X и Z.

Плазменные резаки

В аппарате плазменной резки материал режет плазменный резак. Этот процесс в первую очередь применяется к металлическим материалам, но может также применяться и на других поверхностях. Чтобы обеспечить скорость и тепло, необходимые для резки металла, плазма генерируется за счет комбинации сжатого воздуха, газа и электрической дуги.

Электроэрозионные станки

Электроэрозионная обработка (EDM), которую также называют штамповкой и искровой обработкой, представляет собой процесс формования деталей определенной формы с помощью электрических искр. При электроэрозионной обработке между двумя электродами возникают токовые разряды, которые удаляют участки данной заготовки.

Когда пространство между электродами становится меньше, электрическое поле становится более интенсивным и, следовательно, более сильным, чем у диэлектрика. Это позволяет току проходить между двумя электродами.Следовательно, каждый электрод удаляет части детали. Подтипы EDM включают:

• Электроэрозионный электроэрозионный станок : Электроэрозионный электроэрозионный станок использует искровую эрозию для удаления частей из электронопроводящего материала.
• Sinker EDM: Sinker EDM использует электрод и деталь, пропитанные диэлектрической жидкостью, с целью формирования деталей.

В процессе, известном как промывка, обломки каждой готовой детали уносятся жидким диэлектриком, который появляется после прекращения тока между двумя электродами и предназначен для устранения любых дополнительных электрических зарядов.

Водоструйные резаки

При обработке с ЧПУ струи воды — это инструменты, которые режут твердые материалы, такие как гранит и металл, с применением воды под высоким давлением. В некоторых случаях вода смешивается с песком или другим сильнодействующим абразивным веществом. Компании часто формируют заводские детали машин с помощью этого процесса.

Водоструйные форсунки используются в качестве альтернативы для охлаждения материалов, которые не выдерживают теплоемких процессов других станков с ЧПУ. Из-за своей более прохладной природы некоторые отрасли, такие как аэрокосмическая и горнодобывающая промышленность, полагаются на водяные струи, где они, помимо прочего, используют их для резьбы и резки.Компании также используют водоструйные резаки для применений, требующих очень сложных разрезов материала, поскольку отсутствие тепла предотвращает любые изменения внутренних свойств материала, которые могут возникнуть в результате резки металла по металлу.

Что еще может делать станок с ЧПУ?

Как показали многочисленные видео-демонстрации станков с ЧПУ, компании используют станки с ЧПУ для выполнения высокодетальных вырезов металлических деталей для промышленного оборудования. В дополнение к вышеупомянутым станкам вы можете найти несколько других распространенных частей оборудования, используемых в производстве с ЧПУ для производства высокодетализированных и точных продуктов с ЧПУ.Некоторые из наиболее распространенных продуктов, производимых станками с ЧПУ, включают стальные аэрокосмические детали, металлические автомобильные компоненты, деревянные украшения и пластмассовые детали потребительских товаров.

Поскольку к этим изделиям с ЧПУ предъявляются особые требования, в станках с ЧПУ регулярно используются другие инструменты и компоненты. Ознакомьтесь с некоторыми из основных машин, используемых в системах ЧПУ:

• Вышивальные машины
• Фрезы по дереву
• Перфораторы револьверные
• Проволочно-гибочные станки
• Пенорезы
• Станки лазерной резки
• Круглошлифовальные машины
• 3D принтеры
• Стеклорезы

Поскольку на станках с ЧПУ можно использовать множество других инструментов и компонентов, вы можете доверять им в производстве почти безграничного разнообразия товаров быстро и точно.Например, когда на заготовке необходимо выполнить сложные разрезы на разных уровнях и под разными углами, все это можно сделать за считанные минуты на станке с ЧПУ.

Пока машина запрограммирована с правильным кодом, функции машины будут выполнять шаги, продиктованные программным обеспечением. Если все закодировано в соответствии с дизайном, продукт детализации и технологической ценности должен появиться после завершения процесса.

Выберите Astro Machine Works для ваших производственных нужд с ЧПУ

Если вам нужно самое лучшее в производстве станков с ЧПУ, обращайтесь в Astro Machine Works.Мы опираемся на наш более чем 35-летний опыт работы в обрабатывающей промышленности и штат опытных членов команды с сертификатом ЧПУ. Как компания, мы стремимся предоставлять исключительную ценность каждому клиенту, которого мы обслуживаем. Благодаря этому обязательству мы можем производить детали и компоненты для механической обработки на заказ, а также создавать оборудование, специально разработанное для нужд вашей компании.

Ознакомьтесь с нашими услугами по прецизионным станкам с ЧПУ сегодня, чтобы узнать, что мы можем для вас сделать. Если у вас есть вопросы или вы готовы сотрудничать с нами, свяжитесь с нами.

Что такое обработка с ЧПУ? | Определение, процессы, компоненты и многое другое

Изображение предоставлено: Дмитрий Калиновский, Shutterstock

Что такое обработка с ЧПУ?

Обработка с ЧПУ — это термин, обычно используемый в производстве и промышленных приложениях. Но что такое ЧПУ? А что такое станок с ЧПУ?

ЧПУ 101: термин ЧПУ означает «компьютерное числовое управление», а определение механической обработки с ЧПУ заключается в том, что это субтрактивный производственный процесс, который обычно использует компьютеризированные средства управления и станки для удаления слоев материала из заготовки, известной как заготовка. или заготовки — и производит деталь по индивидуальному заказу.Этот процесс подходит для широкого спектра материалов, включая металлы, пластмассы, дерево, стекло, пену и композиты, и находит применение в различных отраслях промышленности, таких как крупногабаритная обработка с ЧПУ, обработка деталей и прототипов для телекоммуникаций и ЧПУ. обработка деталей в аэрокосмической отрасли, требующих более жестких допусков, чем в других отраслях промышленности. Обратите внимание, что существует разница между определением обработки с ЧПУ и определением станка с ЧПУ: одно — это процесс, а другое — машина. Станок с ЧПУ — это программируемый станок, который способен автономно выполнять операции обработки с ЧПУ.

Субтрактивные производственные процессы, такие как обработка с ЧПУ, часто противопоставляются процессам аддитивного производства, таким как 3D-печать, или формующим производственным процессам, таким как литье под давлением. В то время как процессы вычитания удаляют слои материала из заготовки для создания нестандартных форм и конструкций, аддитивные процессы собирают слои материала для получения желаемой формы, а процессы формования деформируют и смещают исходный материал в желаемую форму.Автоматизированный характер обработки с ЧПУ позволяет производить высокоточные и высокоточные, простые детали и рентабельность при выполнении единичных и средних производственных циклов. Однако, хотя обработка с ЧПУ демонстрирует определенные преимущества по сравнению с другими производственными процессами, степень сложности и сложности, достигаемая при проектировании деталей, и рентабельность производства сложных деталей ограничены.

Хотя каждый тип производственного процесса имеет свои преимущества и недостатки, в этой статье основное внимание уделяется процессу обработки с ЧПУ, описанию основ процесса, а также различным компонентам и инструментам станка с ЧПУ (иногда ошибочно называемого станком C и C). .Кроме того, в этой статье исследуются различные операции механической обработки с ЧПУ и представлены альтернативы процессу обработки с ЧПУ.

Кратко, это руководство охватывает:

Вы сейчас находитесь между работой или работодателем, который хотите нанять? У нас есть обширные коллекции ресурсов для соискателей и работодателей, ищущих работу в промышленности. Если у вас есть открытая вакансия, вы также можете заполнить нашу форму, чтобы включить ее в информационный бюллетень Thomas Monthly Update.

Обзор процесса обработки с ЧПУ

Являясь развитием процесса обработки с числовым программным управлением (ЧПУ), в котором использовались перфокарты, обработка с ЧПУ представляет собой производственный процесс, в котором используются компьютеризированные средства управления для управления станками и режущими инструментами и манипулирования ими для формирования заготовки, например металла, пластика, дерева, пены, композит и т. д. — в нестандартные детали и конструкции. Хотя процесс обработки с ЧПУ предлагает различные возможности и операции, фундаментальные принципы процесса остаются в основном одинаковыми для всех из них.Базовый процесс обработки с ЧПУ включает следующие этапы:

• Создание модели CAD
• Преобразование файла САПР в программу ЧПУ
• Подготовка станка с ЧПУ
• Выполнение операции обработки

CAD Модель Дизайн

Процесс обработки с ЧПУ начинается с создания 2D-векторной или 3D-модели CAD твердотельной детали либо внутри компании, либо в компании, предоставляющей услуги проектирования CAD / CAM. Программное обеспечение для автоматизированного проектирования (САПР) позволяет дизайнерам и производителям создавать модели или визуализировать свои детали и продукты вместе с необходимыми техническими характеристиками, такими как размеры и геометрия, для производства детали или продукта.

Конструкции для деталей, обработанных с ЧПУ, ограничены возможностями (или неспособностью) станка с ЧПУ и инструментов. Например, большинство станков с ЧПУ имеют цилиндрическую форму, поэтому геометрия детали, возможная в процессе обработки с ЧПУ, ограничена, поскольку инструмент создает изогнутые угловые участки. Кроме того, свойства обрабатываемого материала, конструкция инструмента и возможности крепления станка дополнительно ограничивают возможности проектирования, такие как минимальная толщина детали, максимальный размер детали, а также включение и сложность внутренних полостей и элементов.

После завершения проектирования САПР дизайнер экспортирует его в формат файла, совместимый с ЧПУ, например STEP или IGES.

При выборе деталей для механического цеха важно указать все необходимые допуски. Хотя станки с ЧПУ очень точны, они все же оставляют небольшие различия между дубликатами одной и той же детали, обычно около + или — 0,005 дюйма (0,127 мм), что примерно в два раза больше ширины человеческого волоса.Чтобы сэкономить на расходах, покупатели должны указывать допуски только в тех областях детали, которые должны быть особенно точными, поскольку они будут контактировать с другими деталями. Хотя существуют стандартные допуски для разных уровней обработки (как показано в таблицах ниже), не все допуски равны. Если, например, деталь абсолютно не может быть больше измерения, она может иметь заданный допуск + 0,0 / -0,5, чтобы показать, что она может быть немного меньше, но не больше в этой области.

Таблица 1: Линейные допуски при обработке с ЧПУ

Таблица 2: Допуски по углу при обработке с ЧПУ

Таблица 3: Допуски радиуса и фаски при обработке с ЧПУ

Преобразование файлов CAD

Отформатированный файл проекта САПР проходит через программу, обычно программное обеспечение автоматизированного производства (CAM), для извлечения геометрии детали и генерирует цифровой программный код, который будет управлять станком с ЧПУ и манипулировать инструментами для производства детали, разработанной на заказ.

использовали несколько языков программирования, включая G-код и M-код. Самый известный из языков программирования ЧПУ, общий или геометрический код, называемый G-кодом, контролирует, когда, где и как перемещаются станки, например, когда включать или выключать, как быстро перемещаться к конкретное место, пути следования и т. д. — поперек заготовки. Код различных функций, называемый M-кодом, управляет вспомогательными функциями станка, такими как автоматизация снятия и замены кожуха станка в начале и в конце производства соответственно.

После того, как программа ЧПУ сгенерирована, оператор загружает ее в станок с ЧПУ.

Настройка машины

Прежде чем оператор запустит программу ЧПУ, он должен подготовить станок с ЧПУ к работе. Эти приготовления включают закрепление заготовки непосредственно в станке, на шпинделях станка или в тисках станка или аналогичных зажимных приспособлениях, а также прикрепление необходимого инструмента, например сверл и концевых фрез, к соответствующим компонентам станка.

После того, как станок полностью настроен, оператор может запустить программу ЧПУ.

Выполнение операции обработки

Программа ЧПУ действует как инструкции для станка с ЧПУ; он подает команды станка, определяющие действия и движения инструмента, на встроенный компьютер станка, который управляет станком и управляет им. Запуск программы побуждает станок с ЧПУ начать процесс обработки с ЧПУ, и программа направляет станок на протяжении всего процесса, поскольку он выполняет необходимые машинные операции для производства детали или продукта, разработанных по индивидуальному заказу.

могут выполняться собственными силами — если компания вкладывает средства в приобретение и техническое обслуживание собственного оборудования с ЧПУ — или отдавать на аутсорсинг специализированным поставщикам услуг по механической обработке с ЧПУ.

Типы операций обработки с ЧПУ

— это производственный процесс, подходящий для самых разных отраслей, включая автомобилестроение, аэрокосмическую, строительную и сельскохозяйственную промышленность, и позволяющий производить ряд продуктов, таких как автомобильные рамы, хирургическое оборудование, авиационные двигатели, шестерни, ручные и садовые инструменты.Процесс включает в себя несколько различных операций обработки с компьютерным управлением, в том числе механические, химические, электрические и термические процессы, которые удаляют необходимый материал из заготовки для производства детали или продукта индивидуальной конструкции. Хотя химические, электрические и термические процессы обработки рассматриваются в следующем разделе, в этом разделе рассматриваются некоторые из наиболее распространенных операций механической обработки с ЧПУ, в том числе:

Сверлильный станок с ЧПУ

Сверление — это процесс обработки, в котором используются многоточечные сверла для создания цилиндрических отверстий в заготовке.При сверлении с ЧПУ, как правило, станок с ЧПУ подает вращающееся сверло перпендикулярно плоскости поверхности заготовки, в результате чего получаются выровненные по вертикали отверстия с диаметром, равным диаметру сверла, используемого для операции сверления. Однако операции углового сверления также могут выполняться с использованием специализированных конфигураций станков и зажимных приспособлений. Рабочие возможности процесса сверления включают зенковку, зенковку, развёртывание и нарезание резьбы.

Фрезерный станок с ЧПУ

Фрезерование — это процесс обработки, в котором используются вращающиеся многоточечные режущие инструменты для удаления материала с заготовки. При фрезеровании с ЧПУ станок с ЧПУ обычно подает заготовку к режущему инструменту в том же направлении, что и вращение режущего инструмента, тогда как при ручном фрезеровании станок подает заготовку в направлении, противоположном вращению режущего инструмента. Рабочие возможности процесса фрезерования включают торцевое фрезерование — прорезание неглубоких, плоских поверхностей и полостей с плоским дном в заготовке — и периферийное фрезерование — прорезание глубоких полостей, таких как пазы и резьбы, в заготовке.

Токарный станок с ЧПУ

Изображение предоставлено: Buell Automatics

Токарная обработка — это процесс обработки, в котором используются одноточечные режущие инструменты для удаления материала с вращающейся детали. При токарной обработке с ЧПУ станок — обычно токарный станок с ЧПУ — подает режущий инструмент линейным движением вдоль поверхности вращающейся заготовки, удаляя материал по окружности до достижения желаемого диаметра, для производства цилиндрических деталей с внешними и внутренними характеристиками. , например прорези, конусы и резьбы.Рабочие возможности токарного процесса включают растачивание, торцевание, нарезание канавок и нарезание резьбы. Когда дело доходит до фрезерного станка с ЧПУ по сравнению с токарным, фрезерование с его вращающимися режущими инструментами лучше работает для более сложных деталей. Однако токарные станки с вращающимися деталями и стационарными режущими инструментами лучше всего подходят для более быстрого и точного создания круглых деталей.

Близкие родственники токарных станков, прядильные станки с ЧПУ включают токарный станок с заготовкой (металлическим листом или трубкой), которая вращается с высокой скоростью, в то время как металлический прядильный валок придает заготовке желаемую форму.В качестве «холодного» процесса прядение металла с ЧПУ формирует предварительно сформированный металл — трение прядильного станка, контактирующего с роликом, создает силу, необходимую для придания формы детали.

Швейцарская обработка, также известная как швейцарская обработка винтов, использует специальный тип токарного станка, который позволяет заготовке двигаться вперед и назад, а также вращаться, чтобы обеспечить более точные допуски и лучшую стабильность во время резки. Заготовки обрезаются рядом с удерживающей втулкой, а не дальше.Это позволяет снизить нагрузку на изготавливаемую деталь. Швейцарская обработка лучше всего подходит для небольших деталей в больших количествах, таких как винты для часов, а также для приложений с критическими допусками на прямолинейность или соосность. Вы можете узнать больше об этой теме в нашем руководстве о том, как работают швейцарские винтовые машины.

5-осевая обработка с ЧПУ описывает компьютеризированную производственную систему с числовым программным управлением, которая добавляет к традиционным 3-осевым линейным движениям (X, Y, Z) станка две оси вращения, чтобы обеспечить доступ станка к пяти из шести сторон детали в одном разовая операция.При добавлении к рабочему столу наклонно вращающегося приспособления для удержания заготовки (или цапфы) фреза становится так называемым станком 3 + 2, индексируемым или позиционным станком, позволяя фрезу приближаться к пяти из шести сторон рабочего стола. призматическая деталь под углом 90 ° без необходимости переустановки детали оператором.

Однако это не совсем 5-осевая фреза, потому что четвертая и пятая оси не перемещаются во время операций обработки. Добавление серводвигателей к дополнительным осям, плюс компьютеризированное управление для них — часть ЧПУ — сделало бы это единым целым.Такой станок, способный выполнять полную одновременную контурную обработку, иногда называют «непрерывным» или «одновременным» 5-осевым фрезерным станком с ЧПУ. Две дополнительные оси также могут быть встроены в обрабатывающую головку или разделены — одна ось на столе, а другая на головке.

Чтобы работать на токарном станке с ЧПУ, машинист должен пройти установленный объем курсовой работы и получить соответствующий сертификат аккредитованной производственной учебной организации.Программы обучения токарной обработке с ЧПУ обычно включают несколько занятий или занятий, предлагая постепенный процесс обучения, разбитый на несколько этапов. Важность соблюдения протоколов безопасности усиливается на протяжении всего тренировочного процесса.

Начальные курсы токарного станка с ЧПУ могут не включать практический опыт, но они могут включать ознакомление студентов с кодами команд, перевод файлов САПР, выбор инструмента, последовательности резания и другие области. Курс для начинающих токарных станков с ЧПУ может включать:

• Смазка и график техобслуживания токарных станков
• Перевод инструкций в машиночитаемый формат и загрузка их в токарный станок
• Установление критериев выбора инструмента
• Установка инструментов и деталей для работы с материалом
• Изготовление пробных деталей

Позднее обучение токарному станку с ЧПУ обычно включает в себя фактическую работу на токарном станке, а также настройку станка, редактирование программ и разработку нового синтаксиса команд.Этот вид обучения токарным станкам может включать курсы по:

• Выяснение того, где требуются правки, путем сравнения образцов деталей с их характеристиками
• Изменения программирования ЧПУ
• Создание нескольких циклов тестовых компонентов для уточнения результатов редактирования
• Регулировка расхода охлаждающей жидкости, чистка токарного станка, ремонт и замена инструментов

Прочие операции с ЧПУ

Прочие операции механической обработки с ЧПУ включают:

Обрабатывающее оборудование и компоненты с ЧПУ

Как указано выше, существует широкий диапазон операций обработки.В зависимости от выполняемой операции обработки в процессе обработки с ЧПУ используются различные программные приложения, станки и станки для получения желаемой формы или дизайна.

Типы ПО поддержки обработки с ЧПУ

В процессе обработки с ЧПУ используются программные приложения, обеспечивающие оптимизацию, точность и аккуратность специально разработанной детали или продукта. Используемые программные приложения включают:

CAD : Программное обеспечение для автоматизированного проектирования (САПР) — это программы, используемые для черчения и создания 2D векторных или трехмерных изображений твердых деталей и поверхностей, а также необходимой технической документации и спецификаций, связанных с деталями.Проекты и модели, созданные в программе CAD, обычно используются программой CAM для создания необходимой машинной программы для производства детали с помощью метода обработки с ЧПУ. Программное обеспечение САПР также можно использовать для определения и определения оптимальных свойств деталей, оценки и проверки конструкции деталей, моделирования изделий без прототипа и предоставления проектных данных производителям и мастерским.

CAM : Программное обеспечение для автоматизированного производства (CAM) — это программы, используемые для извлечения технической информации из модели САПР и создания машинной программы, необходимой для запуска станка с ЧПУ и манипулирования инструментами для производства детали, разработанной по индивидуальному заказу.Программное обеспечение CAM позволяет станку с ЧПУ работать без помощи оператора и помогает автоматизировать оценку готовой продукции.

CAE : Программное обеспечение автоматизированного проектирования (CAE) — это программы, используемые инженерами на этапах предварительной обработки, анализа и постобработки в процессе разработки. Программное обеспечение CAE используется в качестве вспомогательных средств поддержки в приложениях для инженерного анализа, таких как проектирование, моделирование, планирование, производство, диагностика и ремонт, для помощи в оценке и изменении конструкции продукта.Доступные типы программного обеспечения CAE включают анализ конечных элементов (FEA), вычислительную гидродинамику (CFD) и многотельную динамику (MDB).

Некоторые программные приложения сочетают в себе все аспекты программного обеспечения CAD, CAM и CAE. Эта интегрированная программа, обычно называемая программным обеспечением CAD / CAM / CAE, позволяет одной программе управлять всем процессом изготовления от проектирования до анализа и производства.

Что такое станок с ЧПУ? Типы станков с ЧПУ и станков

В зависимости от выполняемой операции обработки, в процессе обработки с ЧПУ используются различные станки и станки с ЧПУ для производства детали или продукта по индивидуальному заказу.В то время как оборудование может отличаться по-разному от операции к операции и от приложения к приложению, интеграция компонентов компьютерного числового программного управления и программного обеспечения (как указано выше) остается неизменной для всего обрабатывающего оборудования и процессов с ЧПУ.

Drilling используются вращающиеся сверла для создания цилиндрических отверстий в заготовке. Конструкция сверла позволяет отходам металла, то есть стружке, стекать с заготовки.Существует несколько типов сверл, каждое из которых используется для определенного применения. Доступны следующие типы сверл: центрирующие сверла (для изготовления мелких или пилотных отверстий), сверла для сверления (для уменьшения количества стружки на заготовке), сверла для винтовых станков (для создания отверстий без пилотного отверстия) и патронные развертки (для увеличения предварительно изготовленные отверстия).

Обычно в процессе сверления с ЧПУ также используются сверлильные станки с ЧПУ, которые специально разработаны для выполнения операции сверления.Однако операция также может выполняться токарными, резьбонарезными или фрезерными станками.

Milling использует вращающиеся многоточечные режущие инструменты для придания формы заготовке. Фрезерные инструменты имеют горизонтальную или вертикальную ориентацию и включают концевые фрезы, винтовые фрезы и фрезы для снятия фасок.

В процессе фрезерования с ЧПУ также используются фрезерные станки с ЧПУ, называемые фрезерными станками или фрезерами, которые могут быть горизонтально или вертикально ориентированы.Базовые фрезы могут перемещаться по трем осям, в более совершенных моделях предусмотрены дополнительные оси. Доступные типы фрез включают ручные, плоские, универсальные и универсальные фрезерные станки.

В токарной обработке используются одноточечные режущие инструменты для удаления материала с вращающейся детали. Конструкция токарного инструмента варьируется в зависимости от конкретного применения, с инструментами, доступными для черновой обработки, чистовой обработки, торцевания, нарезания резьбы, формовки, подрезки, отрезки и обработки канавок.

В токарном процессе с ЧПУ также используются токарные или токарные станки с ЧПУ. Доступные типы токарных станков включают токарно-револьверные станки, токарные станки для двигателей и специальные токарные станки.

Компании, специализирующиеся на производстве станков с ЧПУ, часто предлагают настольные серии небольших и легких станков. Настольные станки с ЧПУ, хотя и медленнее и менее точны, но хорошо обрабатывают мягкие материалы, такие как пластик и пенопласт. Они также лучше подходят для небольших деталей и производства от легкой до средней.Машины, представленные в настольной серии, напоминают более крупные промышленные стандарты, но их размер и вес делают их более подходящими для небольших приложений. Например, настольный токарный станок с ЧПУ, который имеет две оси и может обрабатывать детали диаметром до шести дюймов, будет полезен для изготовления ювелирных изделий и форм. Другие распространенные настольные станки с ЧПУ включают лазерные резаки и фрезерные станки размером с плоттер.

Что касается токарных станков меньшего размера, важно различать настольный токарный станок с ЧПУ и настольный токарный станок.Настольные токарные станки с ЧПУ, как правило, более доступны, но также меньше по размеру и несколько ограничены в возможностях применения. Стандартный настольный токарный станок с ЧПУ обычно включает в себя контроллер движения, кабели и базовое программное обеспечение. Стандартный настольный токарный станок с ЧПУ в аналогичной базовой комплектации стоит немного дороже.

Обработка материалов с ЧПУ

Процесс обработки с ЧПУ подходит для различных конструкционных материалов, в том числе:

• Металл (например, алюминий, латунь, нержавеющая сталь, легированная сталь и т. Д.))
• Пластик (например, PEEK, PTFE, нейлон и т. Д.)
• Дерево
• Пена
• Композиты

Оптимальный материал для применения в производственном приложении с ЧПУ во многом зависит от конкретного производственного приложения и его технических характеристик. Большинство материалов можно обрабатывать при условии, что они могут выдерживать процесс механической обработки, то есть обладают достаточной твердостью, прочностью на растяжение, прочностью на сдвиг, а также химической и температурной стойкостью.

Материал заготовки и его физические свойства используются для определения оптимальной скорости резания, скорости подачи резания и глубины резания.Скорость резания, измеряемая в футах поверхности в минуту, означает, насколько быстро станок врезается в заготовку или удаляет с нее материал. Скорость подачи, измеряемая в дюймах в минуту, является мерой того, насколько быстро заготовка подается к станку, а глубина резания — насколько глубоко режущий инструмент врезается в заготовку. Как правило, заготовка сначала проходит начальную стадию, на которой она грубо обрабатывается до приблизительной, специально разработанной формы и размеров, а затем предпринимается стадия чистовой обработки, на которой она испытывает более низкие скорости подачи и меньшую глубину резания для достижения более точной и точной обработки. точные спецификации.

Размеры ЧПУ

Широкий спектр возможностей и операций, предлагаемых процессом обработки с ЧПУ, помогает ему найти применение в различных отраслях промышленности, включая автомобилестроение, авиакосмическую промышленность, строительство и сельское хозяйство, а также позволяет производить ряд продуктов, таких как гидравлические компоненты, винты и валы. Несмотря на универсальность и настраиваемость процесса, изготовление некоторых деталей, например, больших или тяжелых компонентов, представляет более серьезные проблемы, чем другие.В таблице 1 ниже описаны некоторые проблемы, связанные с обработкой крупных деталей и тяжелых компонентов.

Альтернативы использованию станка с ЧПУ

Хотя обработка с ЧПУ демонстрирует преимущества по сравнению с другими производственными процессами, она может не подходить для каждого производственного применения, а другие процессы могут оказаться более подходящими и рентабельными.Хотя в этой статье основное внимание уделяется процессам механической обработки с ЧПУ, в которых используются станки для производства деталей или изделий по индивидуальному заказу, системы ЧПУ могут быть интегрированы в различные станки. Другие процессы механической обработки с ЧПУ включают ультразвуковую обработку, гидроабразивную резку и абразивно-струйную обработку.

Помимо механических процессов, также доступны процессы химической, электрохимической и термической обработки. Процессы химической обработки включают химическое фрезерование, вырубку и гравировку; процессы электрохимической обработки включают электрохимическое удаление заусенцев и шлифование; процессы термической обработки включают электронно-лучевую обработку, лазерную резку, плазменную резку и электроэрозионную обработку (EDM).

История обработки с ЧПУ (видео)

Сводка

Выше описаны основы процесса обработки с ЧПУ, различные операции обработки с ЧПУ и необходимое для них оборудование, а также некоторые соображения, которые могут быть приняты во внимание производителями и механическими цехами при принятии решения о том, является ли обработка с ЧПУ наиболее оптимальным решением для их конкретной ситуации. производственное приложение.

Чтобы получить дополнительную информацию о местных коммерческих и промышленных поставщиках услуг и оборудования для производства на заказ, посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, где вы найдете информацию о более чем 500 000 коммерческих и промышленных поставщиков.

Источники

1. Нетрадиционные процессы механической обработки и термической резки
2. Обработка пластика с ЧПУ
3. Отрасли, использующие высокоточные станки с ЧПУ
4. Услуги токарной и фрезерной обработки с ЧПУ
5. Швейцарская токарная обработка и традиционная обработка с ЧПУ
6. 7 причин, почему обработка с ЧПУ превосходит традиционную обработку
7. Как вращается мир (ЧПУ) — Эволюция токарной обработки с ЧПУ
8. Типы и преимущества обработки с ЧПУ
9. Прототипирование с ЧПУ, как оно есть сегодня
10. Преимущества контрактной обработки с ЧПУ
11. Все о станках с ЧПУ
12. Обработанные детали из алюминия
13. Обработка компонентов огнестрельного оружия
14. Советы по созданию отличного дизайна прядения металла
15. Важность деталей и компонентов трансмиссии для внедорожников
16. Что такое швейцарская обработка с ЧПУ?
17. Что нужно знать о швейцарской токарной обработке
18. Авиация и космонавтика в Ardel Engineering
19. Связь в Ardel Engineering
20. Услуги токарной и фрезерной обработки с ЧПУ на Helander
21. Обработка пластика с ЧПУ
22. Фрезерные станки Vs.Станки токарные
23. Швейцарская обработка с ЧПУ
24. Что такое обработка с ЧПУ?
25. Руководство по допускам обработки на станках с ЧПУ
26. Как указать общие допуски в обрабатываемых деталях

Прочие изделия с ЧПУ

Больше от Custom Manufacturing & Fabricating

Что такое обработка с ЧПУ? Принципы работы и доступные методы

Короче говоря, CNC-обработка — это метод изготовления металла, при котором письменный код управляет оборудованием в производственном процессе .Код определяет все, от движения режущей головки и детали до скорости шпинделя, числа оборотов в минуту и ​​т. Д.

Услуги по обработке с ЧПУ используют субтрактивный метод изготовления. Это означает, что материал удаляется во время производственного процесса, что делает его противоположностью аддитивного производства, например 3D-печать.

Фон

CNC означает компьютерное числовое программное управление . Эволюция к текущему состоянию началась с ЧПУ или только с числового программного управления .

Первые станки с ЧПУ были построены в 40-50-х годах. Эти машины основаны на существующих инструментах, но с некоторыми модификациями.

Двигатели перемещались на основании информации, подаваемой на них через перфоленту. Код был вручную вставлен в карты данных.

В 50-е годы были сделаны первые шаги к обработке с ЧПУ. Сначала компьютеры Массачусетского технологического института были готовы производить перфоленту в соответствии с входными данными. В одном случае это сократило время, затрачиваемое на изготовление карты с 8 часов до 15 минут для работы по фрезерованию.

История станков с числовым программным управлением — ЧПУ и ЧПУ

Такая экономия времени привела к увеличению количества научно-исследовательских работ в этой области. Вскоре стали доступны первые языки программирования для обработки с ЧПУ. Со временем, в основном из-за снижения цен на компьютеры, CNC переняла господство у NC.

Как работают станки с ЧПУ?

Современные станки с ЧПУ полностью автоматизированы.Все, что им нужно, это цифровые файлы с инструкциями по траекториям резки и инструментам.

Процессы проектирования или обработки требуют большого количества инструментов для изготовления определенной детали. Машинисты могут создавать библиотеки цифровых инструментов, которые взаимодействуют с физической машиной. Такое оборудование может автоматически переключать инструменты на основе цифровых инструкций, что делает их рабочими лошадками.

Процесс обработки с ЧПУ начинается с проектирования деталей в программном обеспечении САПР. 3D-модель определяет необходимые размеры и свойства готовой детали.

Некоторые из этих программ входят в пакеты CAD-CAM, поэтому поток может продолжаться в тех же программах. В противном случае модели CAD загружаются в специальное программное обеспечение CAM. Если и CAD, и CAM относятся к одному семейству продуктов, перевод файлов не требуется. В противном случае файлы САПР необходимо импортировать.

CAM (автоматизированное производство) подготавливает модель для всего процесса изготовления. Сначала он проверяет модель на наличие ошибок. Затем он создает программу ЧПУ для изготовления физической детали.

Программа, по сути, представляет собой набор координат, которые направляют режущую головку во время производственного процесса.

Третий шаг — выбор правильных параметров. К ним относятся скорость резания, напряжение, число оборотов в минуту и ​​т. Д. Конфигурация зависит от геометрии детали, а также от доступного оборудования и инструментов.

Наконец, программа определяет раскрой. Под раскладкой понимается ориентация и размещение деталей относительно сырья. Цель состоит в том, чтобы максимально использовать материал.

Вся эта информация затем преобразуется в коды, которые может понять оборудование — M-код и G-код.

G-код и M-код

Объяснение кодирования ЧПУ

Распространенное заблуждение состоит в том, что G-код — это все, что вам нужно для выполнения операций обработки. Однако это неверно, так как код можно разделить на два кода, упомянутых выше.

G-код относится к языку, который используется, чтобы сообщить машине, как двигаться. По сути, — это геометрический код .G-код определяет движение и скорость режущих головок.

Инструкции подаются на контроллер машины, который представляет собой просто промышленный компьютер. Это, в свою очередь, определяет, как двигатели должны двигаться. И двигатели, конечно же, определяют путь, по которому нужно идти.

M-код, с другой стороны, дает всю информацию, которую G-код упускает из виду. Вот почему он называется машинным кодом или другим кодом .

включают информацию об использовании СОЖ, смене инструмента, остановках программы и т. Д.

Значит, оба одинаково важны, но не одинаковы.

Что такое обработка с ЧПУ?

Итак, теперь мы знаем, как работают станки с ЧПУ. Но не все эти станки используются для обработки с ЧПУ.

Мы более подробно рассмотрим все доступные типы станков с ЧПУ чуть позже. Но в традиционном смысле обработка с ЧПУ относится только к некоторым из этих автоматизированных процессов. А именно фрезерные, токарные, шлифовальные, фрезерные, сверлильные и др. .

Фрезерный

Это операция, при которой режущий инструмент вращается.Когда фрезерный инструмент соприкасается с заготовкой, он удаляет с нее стружку.

Фрезерные операции включают:

• Концевая фреза
• Фрезерование фаски
• Торцевое фрезерование
• Сверление, растачивание, нарезание резьбы и др.

Это очень универсальный метод изготовления с высокой точностью и допусками. Фрезерование подходит для самых разных материалов и к тому же выполняется очень быстро. Возможность изготавливать широкий спектр сложных деталей является большим преимуществом.

К недостаткам можно отнести большое количество отходов, необходимость в разнообразной оснастке и дороговизну оборудования.

Токарная

Хотя эти два инструмента часто называют просто обработкой с ЧПУ, токарная и фрезерная обработка имеют существенные различия. Токарная обработка во многом противоположна фрезерованию. Это означает, что вместо режущего инструмента вращается заготовка.

обычно используется, например, для изготовления валов. Инструмент прикладывают к вращающейся детали, чтобы отрезать кусочки металла, известные как стружка или стружка.Возможно достижение высокой точности для подходящего типа ограничений и подходящей системы.

Токарная обработка может применяться как снаружи, так и внутри цилиндра. Последняя операция называется утомительной.

Шлифовальный

с ЧПУ используют вращающийся шлифовальный круг для удаления материала. Цель состоит в том, чтобы получить высокоточную отделку металлической детали.

Достижимое качество поверхности очень высокое. Поэтому он используется в качестве отделочной операции, а не для создания конечной детали из сырья.

Маршрут

внешне похожи на фрезерные станки с ЧПУ. Здесь также вращающийся элемент является режущей головкой. Основное отличие заключается в материалах, пригодных для резки.

идеально подходят для резки более мягких материалов (не металлов), не требующих очень высокой точности. Причина тому — меньшая выходная мощность.

При этом роутеры шустрее. Таким образом, они могут производить детали за меньшее время.

Бурение

Хотя фрезерное оборудование также может производить отверстия, сверла предназначены только для этой работы.

В чем разница? В то время как фрезерные инструменты используют режущие кромки по периферии режущей головки, сверла используют кончик инструмента для создания отверстия.

обычно используются для автоматизации этой работы, обеспечения большей точности и более экономичного решения.

Типы станков с ЧПУ

Как было сказано ранее, станки с ЧПУ не ограничиваются традиционным пониманием обрабатывающего оборудования с ЧПУ.

широко используется для автоматизации множества различных методов производства.К ним относятся:

• Станки лазерной резки
• Плазменные резаки
• Фрезы для гидроабразивной резки
• Пламенные резаки
• Листогибочные прессы
• Станки фрезерные
• Станки токарные
• Маршрутизаторы
• Электроэрозионные машины и др.

Все эти операции значительно выигрывают от коэффициента автоматизации. Это снижает человеческий фактор в конечном качестве, повышает повторяемость процессов и точность.

Приведенное выше описание работы станков с ЧПУ применимо ко всем этим методам.Например, при обращении в службу лазерной резки применяется та же самая логика — траектория резки создается автоматически.

Однако этот процесс, как и многие другие, не требует некоторой дополнительной информации, такой как смена инструментов. Потому что одна и та же режущая головка подходит для всего процесса.

Казалось бы, обработка с ЧПУ не имеет ограничений. Он подходит для широкого спектра материалов, включая различные типы металла, пластмассы, пену, композиты и дерево.

способны обрабатывать большинство основных геометрических форм. Для более сложных деталей доступны многоосевые фрезерные центры.

Возможности обработки с ЧПУ

Например, может помочь 5-осевой фрезерный центр с ЧПУ. В то время как более распространенный 3-осевой станок имеет 3 линейные оси движения, 5-осевые станки также могут вращать режущую головку и станину станка.

Это значительно увеличивает гибкость, но также увеличивает стоимость.Несмотря на то, что ЧПУ намного быстрее, ручная обработка все еще имеет свое место в отрасли. Специально для быстрого прототипирования в небольших объемах.

Но обработка с ЧПУ все еще преобладает в секторе, где требуется высокая точность. Это причина того, почему так много отраслей используют его преимущества, в том числе:

• Аэрокосмическая промышленность
• Электрооборудование
• Оборона
• Горное дело
• Промышленное оборудование
• Продукты питания и напитки
• Одежда
• Автомобильная промышленность
• Дизайн продукции и т. Д.

В общем, обработка с ЧПУ прочно закрепилась в производственном секторе как надежный и полезный способ производства деталей. В то же время стоимость обработки с ЧПУ часто может быть немного выше по сравнению с другими методами изготовления.

Сама техника стоит дорого и сложна в эксплуатации, что создает определенные опасности. Таким образом, лучший способ получить обработанные детали — это обратиться к компании, обладающей необходимым опытом для обеспечения высочайшего качества.

Какие отрасли используют станки с ЧПУ?

Компьютерное числовое управление, ЧПУ, механическая обработка создают множество сложных деталей, необходимых в десятках отраслей промышленности.В то время как массовое производство работает для некоторых приложений, во многих отраслях промышленности требуются детали, изготовленные на заказ для конкретных целей. Способность точно проектировать и создавать детали с помощью компьютера побуждает многие компании искать станки с ЧПУ для своих операций. Все, от медицины до транспорта и многого другого, зависит от механической обработки деталей. Благодаря развитию как компьютеров, так и машин, этот процесс позволяет создавать более сложные индивидуальные конструкции, чем можно достичь с помощью других методов производства.

Какие отрасли промышленности используют станки с ЧПУ?

Точность важнее всего в случаях жизни и смерти, с которыми сталкиваются люди в медицинской, оборонной, нефтехимической, аэрокосмической и других отраслях промышленности. Отказ компонентов в этих секторах может подвергнуть риску жизни людей, что объясняет, почему предприятиям в этих областях требуется высочайшая точность при изготовлении деталей. Обработка с ЧПУ позволяет достичь необходимого уровня точности, который может спасти жизни, когда это необходимо.

Производители в различных отраслях могут иметь собственные станки с ЧПУ для создания необходимой продукции. Эти машины могут использовать различные методы для работы с материалами, которые требуются сектору для создания своих частей. Другие предприятия могут выбрать профессиональную обрабатывающую промышленность с ЧПУ для выполнения своих заказов.

Хотя многие люди ассоциируют механическую обработку с металлом, машинисты успешно создают детали из других материалов, таких как фенольные смолы, пластмассы, жесткий пенопласт и пенопласт для резьбы.Эти альтернативные материалы повышают универсальность обработки, включая варианты, которые являются водостойкими, долговечными, непроводящими или имеют другие особенности, отсутствующие в металлах.

В механической обработке используются различные типы устройств. Фрезерование, обработка винтов и токарная обработка работают различными способами, будь то токарная обработка инструмента или материала. Рабочие выбирают лучший метод, исходя из требуемой точности продукта и используемого содержимого. Возможные варианты:

• Токарная обработка: Как и токарный станок, фрезерные станки с ЧПУ обрабатывают материал, но весь процесс контролирует компьютер.Этот метод делает возможным массовое производство деталей по индивидуальному заказу.
• Обработка винтов: Обработка винтов требует настройки специалиста. Несмотря на необходимое дополнительное время, этот метод позволяет получать самые точные детали с точностью до 0,005 дюйма.
• Машинное фрезерование: Машинное фрезерование вращает инструменты вокруг детали, и фрезерные станки могут использовать множество инструментов для деталей с высокой детализацией.

Используя подходящий станок и материал для работы, станки с ЧПУ могут работать в самых разных отраслях промышленности.У каждой из этих отраслей есть свои потребности, а это означает, что не все способы обработки с ЧПУ подходят для каждого бизнеса. Даже компании одной отрасли могут найти разные применения для обработки с ЧПУ в своих нишах.

1. Медицинская промышленность

Медицинская промышленность полагается на продукты, изготовленные по индивидуальному заказу, чтобы удовлетворить многие потребности своих пациентов. Однако многие устройства, используемые в медицинском секторе, одноразовые, чтобы защитить пациентов от инфекционных заболеваний.Предприятиям в этом секторе требуются точность и большие объемы для удовлетворения потребностей своих предприятий. Иногда компаниям могут потребоваться прототипы, прежде чем запрашивать полное производство, особенно если они тестируют новые идеи.

Различные типы станков с ЧПУ хорошо подходят для нужд медицины. Из-за разнообразия доступных материалов и устройств медицинские работники могут иметь широкий спектр деталей, созданных с помощью обработки с ЧПУ, в том числе:

• Имплантаты
• Ортопедические аппараты
• Корпуса электронные для устройств контроля
• Научно-исследовательское оборудование
• Экранированные корпуса
• Аппараты МРТ
• Электрические детали
• Индивидуальная упаковка для сохранения стерильности
• Производство, одобренное FDA
• Изделия из жаропрочной пластмассы
• Медицинские инструменты

Преимущества станков с ЧПУ в области медицины включают быстрое создание деталей по индивидуальному заказу.Тем не менее, работники этой отрасли также требуют производства этих деталей в среде, одобренной FDA. При разработке индивидуальных проектов компьютер позволяет инженерам увидеть деталь в 3D перед ее обработкой. Этот процесс гарантирует, что каждый компонент имеет точные требуемые размеры. Совместимые детали должны иметь минимально возможную погрешность во избежание медицинских ошибочных диагнозов и неисправности деталей.

2. Аэрокосмическая промышленность

Высокая скорость, быстрые воздушные потоки и экстремальное давление — это только три условия, с которыми сталкиваются устройства в аэрокосмической промышленности.Чтобы избежать повреждения самолета, инженеры должны точно сконструировать каждый компонент. Даже небольшая ошибка может вызвать воздушный поток, что приведет к лобовому сопротивлению или увеличению износа деталей.

Обработка с ЧПУ для аэрокосмической и авиационной промышленности должна соответствовать этим требованиям высокой точности, которые часто достигают 0,00004 дюйма. Машинисты должны создавать такие допуски для особо прочных материалов, необходимых в отрасли, таких как титан, алюминий, никель, сплавы, пластмассы и другие.Используемые материалы будут зависеть от созданных деталей и желаемых свойств этого компонента.

Детали, изготовленные для аэрокосмической и авиационной промышленности, включают несколько компонентов самолетов и устройств, которые их обслуживают, в том числе:

Применяя станки с ЧПУ для создания компонентов, авиакосмическая промышленность получает необходимые детали с очень жесткими допусками. Без возможности конструировать и создавать множество точно изготовленных деталей авиационная и космическая промышленность, возможно, не достигла бы своего технологического уровня сегодня.Очень важно иметь простые средства создания экспериментальных произведений.

Обработка с ЧПУ — идеальный метод для изготовления прототипов деталей. Наличие трехмерного изображения в компьютере позволяет инженеру быстро вносить изменения в конструкцию на основе тестирования. После завершения можно начинать процесс обработки с ЧПУ для одной или нескольких деталей. Переход от индивидуального к массовому производству деталей для авиационной или аэрокосмической промышленности становится простым благодаря использованию станков с ЧПУ на протяжении всего процесса.

3. Транспортная промышленность

Многие аналогичные компоненты, созданные для авиационной промышленности, такие как детали двигателей, также могут быть использованы в транспортных средствах. Так же, как исследования жизненно важны для авиационной и космической промышленности, они также играют роль в транспортном секторе. Конструкторам автомобилей и транспортных средств нужен способ физического тестирования прототипов, чтобы получить необходимую информацию о том, как изменить модель. Создание устройства с помощью обработки и тестирования с ЧПУ позволяет ускорить создание прототипа, соответствующего точным спецификациям.

В то время как авиационная и космическая промышленность требует, чтобы летательные аппараты создавались для скорости, превышающей скорость звука, транспортному сектору требуются прочные и долговечные компоненты, которые могут перевозить грузы по стране. Для изготовления деталей транспортной отрасли могут потребоваться станки с ЧПУ, в том числе те, которые используются на различных транспортных средствах, например:

• Судоходные суда
• Грузовые поезда
• Рельс пассажирский
• 18-колесные грузовые автомобили
• Легковые автомобили
• И другие

При использовании в высокоскоростных поездах высокие скорости создают дополнительную нагрузку на транспортные средства, требуя еще большей точности при установке деталей, используемых в вагонах поезда и двигателях.

Поскольку станки с ЧПУ могут создавать детали из нескольких типов материалов, все, от тормозов до деталей двигателя и даже инструментов, — это продукты, которые эти машины могут производить. Так же, как легковые автомобили становятся более эффективными, грузовые автомобили в транспортной отрасли претерпевают аналогичные изменения. Чтобы добиться быстрых изменений, необходимых для серии испытаний, инженеры могут использовать конструкции с ЧПУ для ускорения процесса исследований и разработок и более быстрого создания необходимых транспортных средств и деталей.

4. Нефтегазовая промышленность

Для создания больших машин, используемых на нефтеперерабатывающих заводах и буровых установках, нефтехимической промышленности нужны хорошо обработанные детали, которые точно подходят друг к другу. Без идеальной посадки клапан может протечь, поршень не сможет создавать давление или цилиндр может не заполниться. Для повышения производительности предприятия нефтехимическим компаниям требуются детали, обработанные с помощью ЧПУ.

Буровые установки — еще одно место, где детали должны иметь высокий допуск.В отличие от других объектов, буровые установки находятся на изолированных участках. Если компонент не работает должным образом, получение замены или ремонта может занять несколько дней после производства. Детали, изготовленные для использования на буровых установках, должны работать грамотно с первого раза и продолжать работать даже при наличии соленых брызг с моря, пыли из пустыни или снега с северных равнин.

Компоненты, используемые в нефтегазовой промышленности, которые можно производить с помощью станков с ЧПУ, включают детали для трубопроводов, нефтеперерабатывающих заводов и буровых установок, в том числе:

• Штифты
• Стержни
• Клапаны
• Поршни
• Цилиндры
• Свёрла

Скорость, с которой движется нефтегазовая промышленность, требует быстрых ремонтов и периодической крупносерийной обработки деталей.Преимущества станков с ЧПУ для этого сектора включают возможность создавать специальные продукты для рабочих мест. Кроме того, с помощью ЧПУ можно производить крупные или мелкие детали для промышленности, а также компоненты, необходимые для электронного оборудования, которое все чаще используется в этом секторе.

5. Военная и оборонная промышленность

Подобно нефтехимической промышленности, в оборонном секторе используются детали, которые должны быть достаточно прочными даже для самых суровых условий окружающей среды.У вооруженных сил есть строгие правила, установленные правительством. Точно так же, как медицинские расходные материалы должны соответствовать правилам, установленным FDA, продукция военного назначения должна соответствовать государственным постановлениям.

Военная промышленность включает в себя так много секторов, что продукты и детали, созданные для обороны, могут напоминать продукты и детали, предназначенные для других отраслей, таких как авиация, транспорт, электроника, морская промышленность, медицина и другие. Эти отрасли, однако, не имеют потребности оборонного сектора в том, чтобы идти в ногу с новейшими технологиями, имея при этом детали, которые надежны в самых труднодоступных местах, таких как:

• Компоненты связи
• Электроника
• Компоненты транспорта
• Детали самолета

Из-за характера безопасности конкретные продукты и процедуры, используемые для создания военной техники, требуют секретности.Тем не менее, этот сектор может получить преимущества от использования обработки с ЧПУ, таких как быстрое обновление, долговечные детали, создание деталей из прочных материалов и массовый выпуск одобренных деталей, требующих жестких допусков. Военная промышленность относится к отраслям промышленности с ЧПУ, которые могут потребовать регулярного обновления устройств, что позволяет этому сектору не отставать от потребности в новейших технологиях для обеспечения наилучшей защиты страны.

6. Электронная промышленность

Обработка позволяет создавать большие детали, но также является отличным вариантом для проектирования небольших компонентов, таких как те, которые используются в электронной промышленности.При таких малых размерах некоторым элементам потребуется лазерная точность для достижения необходимой точности — до 10 микрометров.

Помимо электроники и изоляторов, обычно используемых в электрических устройствах, этой отрасли могут также потребоваться компоненты связи. Эти детали могут защищать устройства связи от электронных помех или создавать электрические соединения между такими элементами, как:

• Радиаторы
• Корпуса усилителя
• Экранирование радиочастотных помех
• Электроизоляция

Чем меньше размеры деталей, тем жестче допуски.Когда дело доходит до электроники и электрических компонентов, в процессе микрообработки мало места для ошибок. Передача задачи резки и управления инструментами компьютеру увеличивает возможную точность до уровней, которые люди не могут достичь. Электронная промышленность значительно выигрывает от превосходной точности, обеспечиваемой ЧПУ для обработки компонентов, корпусов и других деталей.

7. Морская промышленность

Морская промышленность остается на плаву благодаря множеству компонентов, созданных с помощью станков с ЧПУ, используемых в этом секторе.Поскольку на гидроциклах так много элементов, для которых требуются необычные материалы, механическая обработка позволяет создавать эти детали без особых усилий.

В отличие от других секторов, морская промышленность нуждается в большинстве вещей, которые она использует, для обеспечения водонепроницаемости, потому что большинство компонентов будут подвергаться воздействию либо непосредственно воды, либо влажной среды вокруг озер, рек и океанов, что может привести к износу деталей. Поскольку большая часть электроники плохо работает в присутствии влаги, электрические устройства требуют особого внимания.Электроника на борту судов нуждается в корпусе, чтобы не допустить попадания в них воды. Кроме того, морские суда должны обладать стойкостью к коррозионному воздействию соленой воды.

Морская промышленность также нуждается в полной переносимости всего на борту судов. Компоненты, используемые в устройствах, должны быть долговечными и противостоять износу, потому что ремонт может не произойти, пока судно снова не достигнет берега. Другие части должны иметь идеальную посадку, чтобы они работали без сбоев. Для морской промышленности обработка с ЧПУ служит способом производства многих деталей на лодках, особенно тех компонентов, которые должны идеально сочетаться с другими, например:

• Шкафы изоляционные
• Пропеллеры
• Компоненты двигателя
• Электронные детали
• Формы-прототипы
• Запчасти для лодок

ЧПУ приносит пользу морской отрасли благодаря своей способности изготавливать детали по индивидуальному заказу.Будь то большие судоходные суда или личные лодки, возможно, потребуется изменить детали на борту, чтобы создать корабль, отвечающий потребностям пользователя. Благодаря универсальности обработки с ЧПУ инженеры могут изготавливать как большие, так и мелкие детали, в зависимости от доступного оборудования. Морские пены бывают разных типов, включая жесткий полиуретан и термопластичный полиуретан, которые инженеры могут использовать для создания водостойких, легких и прочных деталей для лодок.

Узнайте больше о станках с ЧПУ для вашей отрасли

Обработка с ЧПУ остается полезным производственным средством во многих отраслях промышленности.Возможность создавать детали из различных материалов, помимо металла и дерева, делает процессы ЧПУ предпочтительным вариантом для тех секторов, где требуются индивидуальные компоненты. Все, от изоляционных корпусов до медицинских устройств и т. Д., Входят в число продуктов, которые машинисты могут изготовить в соответствии со спецификациями заказчика.

Хотя многим предприятиям могут потребоваться небольшие заказы на прототипы для тестирования, в конечном итоге им, вероятно, придется увеличить свои потребности до более значительных объемов производства.Когда объем имеет значение, выберите компанию, способную обрабатывать крупные заказы.