Станок чпу что это такое: Что такое станки с ЧПУ

Содержание

Особенности станков с ЧПУ для обработки металлов | Классификация и особенности использования

Дата публикации: 03/11/2022

Внедрение в производство токарных станков систем ЧПУ существенно изменило подходы к использованию привычного оборудования. Обработка детали с точки зрения основных механических операций осталась прежней — это взаимодействие резца или фрезы с металлом. Но организация процесса кардинально поменялась за счет передачи рутинных подготовительных операций под управление автоматики. В этой статье мы в общем виде раскрываем принципы работы и возможности использования систем ЧПУ в токарно-фрезерном производстве.

Содержание

1. Станок ЧПУ по металлу: что это?

2. Принцип работы

3. Устройство станка ЧПУ по металлу

4. Виды станков ЧПУ для металлообработки

5. Токарные станки и разновидности

6. Гибочные станки по металлу

7. Раскройные станки по металлу

8. Шлифовальные станки по металлу

9. Штамповочное и прессовое оборудование

10. Спектр операций для станков ЧПУ по металлу

11. Преимущества внедрения и применения ЧПУ в металлообработке

12. Простые и сложные станки ЧПУ для производства

13. Программирование автоматического оборудования ЧПУ для металлообработки

Станок ЧПУ по металлу: что это?

Станок для металлообработки с управлением системой ЧПУ представляет собой комплекс аппаратно-программных решений, позволяющих организовать автоматизированное выполнение операций обточки, фрезерования, сверления, зенкерования, раскроя и шлифовки (доводки) заготовок. При этом основные инструменты остаются прежними — фрезы, резцы, сверла, пилы, шлифовальные диски.

Принцип работы

Принцип работы станка по металлу — это воздействие на заготовку инструмента (оснастки) с целью изменения ее формы и размеров до заданных технологическими требованиями. В токарном станке резец взаимодействует с телом вращения, которое образует закрепленная в шпинделе заготовка. Во всех остальных вращается или движется сам инструмент. Перемещения заготовки и оснастки в обычном станке полностью зависят от оператора или настроек механической части, например, подача резца фартуком с суппортом может быть механизирована.

Принцип работы станка по металлу с ЧПУ состоит в том, что все вспомогательные операции от настроек до перемещений и смены инструмента оборудование выполняет само под управлением цифрового модуля с памятью и программным обеспечением. Это существенное отличие влияет и на устройство станка, и на его производительность.

Устройство станка ЧПУ по металлу

Для работы станка по металлу в его устройство вносились конструктивные и функциональные изменения. Они затронули компоновку оборудования, так возникла необходимость обеспечить связь между программной и управляющей частью и областью обработки заготовок. В результате современные станки с ЧПУ и обрабатывающие центры (ОЦ) получили ряд узлов и систем:

  • аппаратно-программный комплекс — память, устройства ввода, обработки команд и преобразования цифрового кода операций (сценариев) в сигналы для исполнения;
  • группа устройств и узлов выполнения команд ЧПУ — в основном это шаговые и сервоприводы, обеспечивающие все перемещения инструмента и заготовки;
  • группа приспособлений для подачи и фиксации заготовок и инструмента — шпиндели, патроны, наклонно-поворотные и поворотные столы, револьверные головки и колонны подачи в станках вертикального формата;
  • узлы непосредственной обработки заготовок и смены инструмента, для которых необходимо обеспечение связи между программным звеном и механизмом для управления скоростью вращения и позиционированием оснастки;
  • контрольные датчики и средства преобразования/передачи сигнала для обратной связи между программным комплексом, заготовкой и оснасткой для проверки точности выполнения задания.

Работа приводов и приспособлений позиционирования обеспечивается дополнительными источниками крутящего и толкающего момента. Вспомогательная часть станка включает системы подачи СОЖ, удаления отходов, перемещения заготовок и инструмента по производственной линии и внутри оборудования.

Виды станков ЧПУ для металлообработки

Применение систем ЧПУ для металлообработки возможно на любых типах оборудования, где важно поддерживать точность, повторяемость и ритмичность процесса. Это распространяется на все широко применяемые виды техники. 

Токарные станки и разновидности

Помимо классики токарного станка с обработкой детали резцом на суппорте, использование ЧПУ актуально для:

  • токарно-карусельных и токарно-лобовых станков, где требуется высокая точность в обработке массивных деталей, эффективная управляемая подача, точное позиционирование резца при больших размерах заготовки и минимальных допусках;
  • токарно-револьверных и многошпиндельных станках, в которых процесс обработки выполняется со сменой инструмента и переносом заготовки на другую позицию;
  • токарно-фрезерных станках, где применяются разные инструменты от резцов до фрез и сверл с чередованием или выполнением последовательных операций;
  • токарно-винторезных автоматах и резьбонакатных станках для изготовления элементов соединений от метизов до труб и муфт.

В эту категорию можно включить и станки (ОЦ) со сверлильными модулями для выборки и зенкерования отверстий, расточки, торцевания и пазования.

Гибочные станки по металлу

Система ЧПУ позволяет повысить точность и скорость работы на станках для гибки металла — листогибов, трубогибов, линиях гибки прутка и профлиста. Преимущества решений с ЧПУ в данном случае состоят в точном выдерживании угла, возможности настройки усилия гибки, выдерживания размеров и заметном ускорении операций.

Раскройные станки по металлу

Управление ЧПУ позволяет добиться высокой точности позиционирования инструмента, ровного ритма вывода пилы или лазерного излучателя на начальную точку, строгого соответствия линий и углов реза чертежу. Сказанное относится к станкам листорезам, труборезам, технике для раскроя уголка и проката.

Шлифовальные станки по металлу

Высокая точность обработки шероховатости без постоянных ручных замеров позволяет добиваться гладкости металлических поверхностей, сопряжений и торцов. Это значительно повышает ритм обработки, в том числе и за счет быстрой смены инструмента.

Штамповочное и прессовое оборудование

В этой категории ЧПУ дает возможность значительно повысить ритм работы за счет высокой скорости подачи заготовок, смены матриц. Автоматика сводит к нулю травматизм операторов штампов и прессов, связанный с выполнением монотонных ритмичных операций, где есть риск перепутать последовательность движений.

Спектр операций для станков ЧПУ по металлу

Исходя из перечисленных выше категорий оборудования, можно оценить возможности станков с ЧПУ как охватывающие все значимые процессы и операции. Заготовку можно провести через цепочку автоматического оборудования в формате станков и ОЦ, при этом автоматизация возможна на уровне транспортировки деталей конвейерами и отслеживания внутренней логистики предприятия. Отдельного упоминания заслуживают сварочные линии и автоматы с числовым программным управлением, хотя их не стоит относить металлообработке в ее функциональном понимании.

Автоматизировать в той иной степени можно все процессы от заточки и зенкерования до гибки и резки металла. Имеются автоматизированные системы для литейных производств с полностью управляемыми линиями, обеспечивающими все операции от формовки до заливки и сброса заготовки.

Разработанная в России система управления производством DPA для станков, ОЦ и автоматических (роботизированных) линий с ЧПУ организует не только последовательность операций и логистику технологического процесса. В ней заложены функции сбора данных и аналитики, онлайн контроля выполнения заданий и диагностики процесса по набору настраиваемых критериев. Это комплексное решение для объединения нескольких станков (ОЦ) на участке, в цехе, предприятии в единую масштабируемую систему функционального управления и администрирования.

Преимущества внедрения и применения ЧПУ в металлообработке

Любое производство, связанное с обработкой материалов, так или иначе сталкивается с необходимостью соблюдать стандарты точности. Кроме того, на современном уровне даже в условиях мелкосерийного производства требуется высокая повторяемость, экономия энергия. На себестоимость продукции прямо влияет темп операций, количество отходов и брака, снижение зависимости от количества и эффективности работы персонала. Именно эти задачи решаются с применением ЧПУ.

Для примера достаточно провести хронометраж работы токаря, в котором зафиксировать:

  • фиксацию детали в шпинделе станка;
  • установку инструмента и подводку фартука с суппортом в исходное положение;
  • выставление скоростей вращения и подачи;
  • остановки и перезапуски, связанные с измерением заготовки в процессе токарной обработки.

Даже простой станок с ЧПУ ускоряет эти операции в несколько раз. При этом качество обработки больше не зависит от подготовки специалиста, а контрольные замеры выполняются косвенно, за счет датчиков положения инструмента, скорости вращения шпинделя, при необходимости лазерного считывания данных о теле вращения заготовки. Последнее особо важно, так как выполнять какие-либо действия с деталью во вращении человек не должен по соображениям безопасности. Большим преимуществом можно с уверенностью назвать возможность записи нескольких шаблонов для быстрой смены процесса или порядка операций.

Простые и сложные станки ЧПУ для производства

Не стоит воспринимать это оборудование как особо сложное в эксплуатации и неоправданно дорогое для небольшого бизнеса. Примером значительного повышения эффективности может стать работа раскройного станка ЧПУ для резки металлического листа. Время и точность вывода исполнительной части станка на позицию начала резки сокращается до 5 раз в сравнении с действиями даже опытного станочника. Точность линии реза и выдерживание угла при наклонном крое значительно превышают показатели ручной настройки и ведения.

Взятый для примера вариант имеет простую систему ЧПУ с несколькими зашитыми сценариями. Для управления требуются навыки оператора, которыми можно овладеть при изучении инструкции.

Такого рода оборудование вполне пригодно даже для небольшой мастерской. Станки с лазерной головкой и гравировальное оборудование с ЧПУ выпускаются для домашнего и кустарного использования.

Программирование автоматического оборудования ЧПУ


для металлообработки

Принцип программирования ЧПУ построен на выполнении сценариев, каждый из которых соответствует части или полному процессу обработки заготовки. Программная часть разделена на платформу (как в любой ОС) и исполнительные модули. При этом оператор ЧПУ может не знать особенностей кода — на дисплее ввода имеются все необходимые для задания операций иконки и подсказки. Написанием кода занимается специалист иного уровня, программист ЧПУ.

Сценарий разделяется на отдельные операции, которые в большинстве систем относятся к основным и вспомогательным (подготовительным) — G и М кодам. В программе необходимо прописать все действия машины, предусмотренные техпроцессом и ее устройством — от подачи и установки до запуска и проверки параметров обработки.

Сложность кода и сценария зависит от функциональности станка (ОЦ).

Чем отличаются 5, 4 и 3-осевые фрезерные станки с ЧПУ

Содержание статьи:

Фрезерные станки с ЧПУ — это высокоэффективные решения для изготовления небольших некруглых деталей со сложной геометрией. Количество осей, которые предлагает станок, может предоставить пользователю различные степени гибкости и контроля для создания готовых изделий с высокой точностью в больших количествах.

5, 4 и 3-осевой фрезерный станок с ЧПУ — это вертикальный фрезерный станок, использующий компьютерное числовое управление для одновременного фрезерования по нескольким осям. Компьютерное числовое управление автоматизирует функции станка с помощью встроенного программного обеспечения без ущерба для точности, детализации и качества.

Вместо этого станок обращается к заранее запрограммированным инструкциям для изготовления детали в точном соответствии с ее проектными спецификациями. Это особенно полезно для многосерийного производства или операций, где оператор может одновременно контролировать несколько производственных партий.

Чтобы помочь вам решить, какой тип фрезерного станка с ЧПУ лучше всего подходит для ваших нужд, в этом руководстве мы будем сравнивать 3, 4 и 5-осевые станки. Во-первых, давайте начнем с 3-осевой модели.

Что означает 3-осевая обработка с ЧПУ?

3-осевые фрезерные станки с ЧПУ — одни из самых распространенных типов фрезерных станков, используемых сегодня в цехах.  Они перемещаются по горизонтальным осям X и Y, а ось Z движется вертикально. Как и их 4 и 5-осевые аналоги, они являются эффективным решением для производства большого количества деталей с высокими стандартами точности.

Однако наиболее заметным ограничением 3-осевого фрезерного станка с ЧПУ является ограниченный диапазон движения. Поскольку только одна ось может перемещаться вертикально, бывает трудно охватить все стороны заготовки. Именно в этом случае более сложные станки, такие как 4-х или 5-ти осевые фрезы, могут оказаться более эффективными.

Что такое 4-осевой фрезерный станок с ЧПУ?

Четырехкоординатный фрезерный станок с ЧПУ добавляет дополнительную поворотную ось к осям X, Y и Z, обеспечивая более универсальный диапазон движения. Ось А обычно крепится к шпинделю станка и может поворачивать детали или приспособление на 360 градусов.

Одним из основных преимуществ 4-осевого фрезерного станка с ЧПУ является возможность поворота заготовки по оси А, что позволяет обрабатывать больше сторон за один цикл. Это сокращает время цикла и может привести к значительной экономии средств, особенно в крупных проектах. Эта дополнительная степень свободы дает 4-осевым фрезерным станкам с ЧПУ большую гибкость, чем 3-осевым моделям, особенно при обработке изогнутых или органических форм.

Еще одним преимуществом некоторых 4-осевых станков с ЧПУ является возможность одновременного выполнения операций. Например, пока заготовка фрезеруется с одной стороны, ее можно сверлить с другой. Это повышает производительность и позволяет дополнительно сократить время цикла и затраты.

Что такое 5-осевой фрезерный станок с ЧПУ?

В 5-осевом фрезерном станке с ЧПУ к осям X, Y, Z и A добавляется еще одна ось, обеспечивающая еще больший диапазон движения. Ось B крепится к столу станка и может вращаться на 360 градусов.

Основным преимуществом 5-осевого фрезерного станка с ЧПУ является повышенная универсальность. Ось В позволяет обрабатывать почти все стороны за один цикл, что расширяет диапазон функций, которые станок может выполнять за один раз. Эта дополнительная степень свободы также придает 5-осевым фрезерным станкам с ЧПУ большую гибкость по сравнению с 4-осевыми моделями, особенно при обработке криволинейных или органических форм.

5-осевой станок с ЧПУ оказывается значительно более эффективным при проектировании деталей со сложной геометрией или уникальными особенностями, требующими высокой точности. Более высокий уровень пользовательского контроля позволяет оператору создать стандартную или нестандартную деталь с превосходной детализацией.

Наши рекомендации по выбору 3, 4 или 5-осевого станка с ЧПУ для металлообработки
  • Сложность конструкции детали

Одним из основных факторов при выборе трех-, четырех- или пятикоординатного станка с ЧПУ является сложность конструкции детали. Если деталь имеет простую геометрию, например, куб или прямоугольную призму, то, скорее всего, будет достаточно трехкоординатного станка.

С другой стороны, если деталь имеет более сложные характеристики, например, криволинейные поверхности или несколько уровней, то потребуется более сложный станок. В целом, чем сложнее конструкция, тем больше осей потребуется.

  • Начните сотрудничество с Артель – компанией лидером в области промышленной металлообработки

Не знаете, какой тип обработки лучше всего подойдет для нужд вашей компании? В Артель наши высококвалифицированные специалисты помогу воплотить ваши даже самые крупные проекты в реальность. Чтобы узнать больше о сотрудничестве с нами для многосерийной обработки ваших изделий, свяжитесь с нами сегодня для получения консультации.

Что такое ЧПУ? 3 оси | 4 Оси

Обработка с числовым программным управлением (ЧПУ) — это производственный процесс, при котором запрограммированное компьютерное программное обеспечение управляет движениями станков и инструментов завода. Приложение можно использовать для автоматизации ряда производственных технологий, таких как фрезерование, гидроабразивная резка и лазерная резка материалов. Инструкции подаются на станок с ЧПУ через файл САПР и преобразуются в точный набор последовательных инструкций. Станок с ЧПУ использует эти запрограммированные команды для автоматической работы без физического оператора. Благодаря применению станков с ЧПУ производители получают ряд преимуществ, таких как сокращение расходов, повышение скорости, повышение точности и повышение уровня производительности.

Ссылка на оси используется для описания станков с ЧПУ, которые работают вдоль нескольких осевых точек. Обработка с ЧПУ — это процесс удаления материала с заготовки до тех пор, пока не будет задана желаемая форма. Эти станки имеют как минимум 3 оси и работают в плоскости XYZ: ось X (вертикальная), ось Y (горизонтальная) и ось Z (глубина). Ось 4 th обозначает включение оси A (вращение вокруг оси X), а ось 5 th обозначает ось B (вращение вокруг оси Y).

Количество осей на станке с ЧПУ определяет тип работы, которую он может выполнять, уровень детализации, который он может вырезать, и расположение заготовок, которым он может управлять. Итак, что же все это значит? Ниже приводится лучшее объяснение различий между 3-осевыми, 4-осевыми и 5-осевыми станками с ЧПУ.

 

3 оси

3-осевая обработка подразумевает, что заготовка остается в том же положении, в то время как режущий инструмент работает вдоль плоскости XYZ для обрезки материала. Это подходит для деталей, которые не требуют большой глубины и детализации. 3-осевая обработка чаще всего используется для производства механических компонентов и лучше всего подходит для:

  • Автоматический/интерактивный режим
  • Фрезерование пазов
  • Сверление отверстий
  • Обрезка острых кромок

4-осевой

4-осевая обработка подразумевает, что заготовка обрабатывается так же, как и на 3-осевом станке, но имеет дополнительное вращательное движение вокруг оси X, которая называется осью А.

Это вращение позволяет резать заготовку вокруг оси B. Этот метод удобен, когда необходимо сделать отверстия или надрезы по бокам заготовки. Добавление четвертой оси (ось А) позволяет автоматически переворачивать заготовку, чтобы машина могла снимать материал с обеих сторон. 4-осевая обработка многофункциональна и может использоваться для:

  • Прерывистая резка
  • Непрерывная резка
  • Гравировка изогнутых поверхностей

5-осевая

5-осевая обработка подразумевает, что заготовкой можно автоматически управлять с пяти сторон одновременно. В дополнение к автоматическим перемещениям по осям X, Y и Z, 5-осевые станки с ЧПУ могут выбирать две из трех осей вращения (A, B, C) для использования. Оси A, B и C выполняют поворот на 180° вокруг осей X, Y и Z соответственно. Этот тип обработки используется в

автомобильная, аэрокосмическая и судостроительная отрасли промышленности. Применение обычно предпочтительнее для чрезвычайно сложных компонентов, которые являются твердыми и в противном случае должны быть отлиты. 5-осевая обработка требует больше времени на подготовку программирования ЧПУ для выполнения сложного вращательного движения, но позволяет обрабатывать одну заготовку со всех пяти сторон за одну операцию. 5-осевая обработка выгодна, когда компоненты требуют большой сложности и быстрой точности. Сюда входят:

  • Характеристика Точность
  • Повышенная производительность
  • Высококачественная отделка
  • Резка сложных деталей
  • Обработка сложных форм

Вывод

Обработка на станках с ЧПУ доказала свою эффективность в отраслях с интенсивным производством. Некоторые преимущества включают улучшение контроля качества продукции, стандартизацию и точность. Внедрение обработки с ЧПУ использует технологию САПР для автоматизации резки и формовки компонентов. Количество осей определяет, какой тип движения может выполнять станок с ЧПУ.

Движения осей
  • Ось X – слева направо
  • Ось Y — спереди назад
  • Ось Z – вверх и вниз
  • Ось A – поворот на 180° вокруг оси X
  • Ось B – поворот на 180° вокруг оси Y
  • Ось C — поворот на 180° вокруг оси Z
Типы станков с ЧПУ
  • 3 оси — оси X, Y и Z
  • 4 оси — оси X, Y, Z и A
  • 5 осей — оси X, Y и Z и две оси A, B и C

О RGBSI

В RGBSI мы поставляем бизнес-решения, которые устраняют разрыв между стратегией и реализацией для глобальных организаций любого размера. Наш портфель решений охватывает вертикали управления персоналом, проектирования, управления жизненным циклом качества (QLM) и информационных технологий (ИТ).

Имея сильную инженерную и ИТ-поддержку, мы работаем с клиентами по всему миру, чтобы предоставлять услуги по программированию и проверке ЧПУ в соответствии с требованиями их бизнеса.

Узнайте больше о наших инженерных услугах .

 

Что такое обработка с ЧПУ: процессы, операции и преимущества