Область применения станков с чпу

ПРИМЕНЕНИЕМ СТАНКОВ С ЧПУ

ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА С

12.2

Прогрессивным направлением автоматизации производства машиностроения является применение станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Применение станков с ЧПУ в сравнении с обычным оборудованием создает ряд технико-экономических преимуществ. Производительность этих станков выше производительности станков того же типа, но без программного управления, в три раза, потребность же в производственных площадях в три раза меньше. Значительно вырастает производительность труда у рабочих. Большой эффект дают станки с ЧПУ при выполнении особо сложных операций, поэтому с их использованием высвобождаются высококвалифицированные рабочие, а также резко сокращаются затраты на технологическую подготовку производства, эксплуатацию инструмента, содержание контролеров ОТК.

Главный эффект программного оборудования заключается в увеличении до 80-90% работы оборудования (15-20% у обычных станков). Обусловлено это тем, что резко сокращается вспомогательное время, время на смену инструмента и переналадку оборудования.

Переналадка станков в этом случае заключается в замене программы, записанной на магнитной или перфорационной ленте, а в ряде случаев в замене инструментов. Широкий диапазон работ, выполняемых станками с ЧПУ, делает их особенно ценными в единичном и мелкосерийном производстве, а также на предприятиях, выпускающих сложную продукцию. Имеется опыт включения станков с программным управлением в поточные линии на предприятиях серийного и массового производства.

В современных условиях широко распространяется такой вид программного оборудования, как обрабатывающие центры. Они представляют собой многооперационные станки с автоматической сменой инструмента. По мнению специалистов, обрабатывающие центры по своей производительности эквивалентны 3-4 станкам с ЧПУ и 8—12 обычным станкам. При условии правильного выбора и рациональной эксплуатации затраты на приобретение обрабатывающих центров окупаются за 3-4 года.

Для эффективного использования станков с ЧПУ необходимо создать систему организованного обеспечения. Она должна представлять собой комплекс взаимодействующих мероприятий, подчиненных основной задаче — изготовлению деталей высокого качества в намеченные сроки при минимальных затратах труда и денежных средств. Система организации работ должна включать технико-экономическое обоснование применения станков с ЧПУ, номенклатуру деталей для обработки на станках, специальную структуру системы, надлежащее обслуживание станков, автоматизированную разработку управляющих программ. Рассмотрим некоторые из названных положений системы.

Важной задачей является выбор типа станка и технологии обработки. В этом случае определяют экономичность выбранного варианта и основное время обработки деталей в зависимости от способа обработки. Эффективность выбранного варианта оценивают показателем удельного веса основного времени обработки:

где t — основное время обработки, мин; tn — производственное время, т. е. общее время изготовления деталей на станке с ЧПУ, мин.

Гибким автоматизированным производствам могут соответствовать различные формы и методы организации процессов производства в зависимости от степени автоматизации (комплекс и производство) и уровня организационной структуры (модуль, линия, участок).

Гибкие производственные системы (ГПС) отличаются пространственной структурой и методами организации (для гибкого модуля — точечная организация, для гибкой линии — принцип жесткой и гибкой передачи предмета труда), временной структурой (той или иной степенью свободы формирования номенклатуры запускаемых в производство деталей), а также степенью интеграции основных, вспомогательных и обслуживающих процессов в единый производственный процесс.

В гибких автоматизированных производствах реализуются такие фундаментальные принципы научной организации производства, как концентрация, специализация и универсализация, пропорциональность, непрерывность, ритмичность, параллельность, прямоточность и др. Однако их роль и методы осуществления в новых условиях изменяются. Резко повышается роль принципа пропорциональности, поскольку в ГПС должна быть тщательно увязана пропускная способность не только всех основных производственных подразделений предприятия, но и сопряженных с ними вспомогательных. Возрастает роль принципа универсализации. Так, в ГПС отходят от принципов традиционной узкой специализации работающих и возникает потребность в рабочих широкого профиля. В определенной мере теряет значение принцип прямоточности.

Могут быть названы новые принципы, необходимость соблюдения которых при построении ГПС проявляется во все большей степени. К ним относятся:

· принцип интеграции производственных процессов, обуславливающий задачу гибкого соединения основных, вспомогательных и обслуживающих процессов в единый производственный процесс, осуществляемый по объединенному плану;

· принцип необходимого разнообразия, свободы формирования номенклатуры запускаемых в производство изделий в рамках установленных ограничений;

· принцип резервов, определяющий создание экономически обоснованных резервов всех элементов производственного процесса;

· принцип автономности гибкой автоматизированной системы, выражающийся в независимости от других производственных подразделений и имеющий максимальную предметную замкнутость производственного процесса;

· принцип универсальности, допускающий возможность изменения последовательности использования оборудования при выполнении данного производственного процесса.

В процессе проектирования ГПС должны решаться следующие организационные задачи:

1. подбор номенклатуры деталей, подлежащих обработке на участках гибкой автоматизации, и определение характера специализации производственных подразделений;

2. формирование рациональной производственной структуры цехов и участков, обеспечивающих интеграцию основных, вспомогательных и обслуживающих процессов;

3. проектирование системы технического и организационного обслуживания участков гибкой автоматизации (программного, информационного, материального,
инструментального и др.);

4. проектирование системы ремонтного обслуживания оборудования;

5. проектирование системы организации технического контроля и управления качеством продукции;

6. разработка интегрированной системы оперативного планирования и регулирования производства и расчет нормативов движения предметов труда;

7. разработка проекта организации труда всех категорий исполнения и процедур реализации или функций управления и обслуживания.

Функциональная система организации производства ГАП охватывает организацию подготовки производства, эксплуатации гибкой автоматической системы, оперативного управления производством и организацию непосредственных процессов труда исполнителей.

Одним из условий достижения высоких экономических показателей эксплуатации станков с ЧПУ является формирование целесообразной номенклатуры обрабатываемых деталей.

Практика эксплуатации станков с ЧПУ показала, что эффективная их работа возможна при построении специальной организационной структуры, сориентированной на изменения, которые вносит появление в парке оборудования станков с ЧПУ.

Такая структура должна включать производственные цехи и участки, подразделения экономического обслуживания, специализированную технологическую службу.

Опыт отечественных и зарубежных предприятий свидетельствует о целесообразности установки станков с ЧПУ в одном помещении, создание специализированных цехов и участков. Расположение станков в одном помещении создает условия для более качественного их обслуживания, управления одним рабочим несколькими станками, улучшение планирования и контроля за работой оборудования и т. п.

Подготовка производства при изготовлении деталей на станках с ЧПУ включает следующие виды работы: конструирование деталей с учетом требований обработки на станках с ЧПУ и обработку конструкции на технологичность; разработку технологии изготовления деталей в целом и операций, подлежащих выполнению на станках с ЧПУ; разработки управляющих программ; проектирование и изготовление инструмента, приспособлений и контрольно-измерительной оснастки; обработку контрольной детали, доводку технологического процесса и корректировку геометрии деталей и режимов резания.

Контрольная деталь изготовляется на специально выделенном оборудовании. По результатом его проверки выполняются операции по доводке технологических процессов и оснастки. Контрольная деталь направляется в отдел технологического контроля, после чего составляется акт о ее обработке на станках с ЧПУ, что является основным условием для начала серийного производства.

На производственный участок или в цех станков с ЧПУ поступает операционная карта технологического процесса обработки, программа, инструмент и оснастка.

В условиях применения станков с ЧПУ большое значение приобретает техническое обслуживание производства, обеспечение оснасткой, режущим и вспомогательным инструментом, текущий ремонт, периодические проверки оборудования на точность и т. д.

Инструментальная оснастка станков с ЧПУ представляет собой комплекс режущего и вспомогательного инструментов и приборов настройки вне станка. Подготовка комплекса инструментальной оснастки ведется на основании заказа диспетчера производственного участка.

Большое влияние уделяется заточке и переточке режущего инструмента. На эти операции составляются специальные карты заточки.

Важное место в системе мер по обеспечению бесперебойной работы станков с ЧПУ отводится их ремонту. Организация ремонта возлагается на ремонтные подразделения предприятий и объединений. Ремонт механической и электрической частей станков с ЧПУ целесообразно производить на основе применения системы планово-предупредительного ремонта (ППР).

Дата добавления: 2014-01-06 ; Просмотров: 1969 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Статьи

Область применения фрезерного оборудования с числовым программным управлением поистину безгранична, если речь идет об обработке дерева и изготовлению деревянных деталей. Некоторые из фрезерных станков с ЧПУ имеют больше, некоторые — меньше функций, однако это в большей степени отражается на их промышленном, либо бытовом применении. Тем не менее суть таких станков и их возможности сохраняются у всех видов.

Иными словами, если вы занимаетесь промышленным производством дерево-деталей, мебелью, элементами экстерьера и интерьера из различных пород дерева, производством рекламных элементов, фасадных отделок, фигурных дверей, окон и т.п. в массовом порядке, разумеется вам подойдут станки, предназначенные для фабричного применения. Данные станки имеют значительные габариты, являются многофункциональными, имеют сложное программное обеспечение и обладают возможностью производить деревянные деталей высочайшей точности, сохраняя при этом необходимую производительность. Помимо того, что эти станки позволяют производить детали и элементы в большом количестве, отличительной их чертой является также возможность работать на крупногабаритных деталях.

Так называемые бытовые фрезерные станки предназначены для использования в мастерских, возможно, для мелкого производства на продажу, либо в качестве хобби. От промышленных (или профессиональных) такие станки отличаются меньшими габаритами, более простым управлением, но подчас имеют и меньшую функциональность и производительность. Тем не менее основные принципы сохраняются, что позволяет на бытовых фрезерных станках выполнять качественные, профессиональные деревянные детали.

Ключевым элементом любого фрезерного станка является наличие шпиндела с патроном для установки необходимого инструмента, которым может быть фреза, токарный нож, сверла, любые иные инструменты для резьбы по дереву. С помощью рельсовых направляющих рабочая головка аппарата может двигаться практически в любом направлении, что позволяет делать с заданным материалом все что угодно. Результатом работы фрезерного станка по дереву могут быть как стандартные и неособо художественные элементы, такие как плинтусы, рамы, рамки, угловые фигурные рейки, любого рода боковины для элементов мебели, резные ставни и так далее, но так и высокохудожественные произведения, трехмерные картины из дерева, эксклюзивные детали для мебели, в том числе резные ножки, художественные рамы и т.д.

Читать еще: Чем смазать перфоратор внутри

Одним из наиболее популярных видов станков является токарно-фрезерный станок по дереву. Рабочая поверхность в таких станках устанавливается горизонтально, головка станка, как и предполагается, имеет возможность двигаться в любом направлении, однако помимо этого самая столешница может вращаться, что позволяет обрабатывать все четыре стороны обрабатываемой поверхности. С применением различных режущих инструментов данные станки позволяют придать обрабатываемой детали практически любую конфигурацию. В свою очередь многофункциональность позволяет наносить на обрабатываемой детали необходимые пазы, отверстия, выемки, прямоугольные и плавные развороты.

Тем не менее это не самый сложный вид станков — для художественных деталей применяются в большей степени фрезерно-гравировальные станки, сверлильно-фрезерные станки и фрезерные станки 3D. Если первый вид станков в большей степени применяется для обработки металлических и даже каменных деталей, то два последних активно используются для художественной обработки по дереву. Сверлильно-фрезерные станки позволяют производить не только трехмерные картины или художественные резные детали экстерьера, но также, к примеру, резные ограды, перегородки, простенки с нанесением фигур и картинных деталей. Фрезерные станки такого типа позволяют осуществлять шлифование и горизонтальное фрезерование деревянных деталей, в том числе настенных панелей, что значительно сократит как время, так и финансовые затраты на дополнительную обработку конечной продукции. Фрезерные станки 3D имеют возможность предварительно выпилить трехмерную модель, после чего запуском программного обеспечения можно задать режим работы в реальных размерах.

С технологической точки зрения фрезерные станки отличаются следующими компонентами: шпиндель, столешница (портал), набор и конфигурации режущих инструментов, типом и мощностью электродвигателей, и наконец, непосредственно габаритами, то есть возможностью обработки деталей различных размеров с подгонкой перемещающихся элементов станка под необходимый размер обрабатываемой детали. Тип шпинделя одновременно с максимально разнообразным набором режущих инструментом — основа универсальности фрезерного станка по деревообработке. В настоящее время в станках предусмотрены различные типы шпинделей, в том числе такие, которые позволяют осуществлять 3D-резьбу. Что касается столешницы, то она должна выдерживать не только предполагаемый вес обрабатываемых деталей, но также должна быть рассчитана на соответствующие нагрузки и колебания. Вся необходимая информация по такого рода параметрам представляется в перечне технических характеристик по каждому виду фрезерного станка, поэтому заказчик или покупатель станка может подобрать станок необходимой конфигурации и мощности.

Фрезерные станки отличаются также в зависимости от направленности обработки. В частности, т.н. вертикальные станки применяются при обработки деталей непосредственно в вертикальном направлении. Такого рода станки используются для пропилки пазов различной глубины и ширины, устанавливают заготовки под вертикальные крепления, а также используют для обрезки деталей по заданной высоте или длине. Принципиально отличаются от этого горизонтальные станки, в которых шпиндели устанавливаются по горизонтальной оси. Наконец, наибольшей популярностью пользуются универсальные или т.н. двухсторонние станки по дереву. Именно такого рода станки, в основном, используются на промышленных предприятиях. На такого рода станка, благодаря возможности одновременно обработки детали с двух стороны, можно производить сложные детали мебели, декоративные элементы, трехмерные детали экстерьера, даже отдельные самостоятельные предметы мебели.

Говоря о современных фрезерных станках, нельзя упускать из виду их оснащение программным обеспечением, благодаря которому эти станки могут выполнять сложнейшие фрезерные, шлифовочные, точильные и резные процедуры с высочайшей точностью и без непосредственного физического участия человека. Это достигается путем задания соответствующей программы, причем новейшие станки с ЧПУ столь многофункциональные, что на них можно задать программы любой сложности. Очевидно, что наличие ЧПУ позволяет значительно повысить производительность и сократить время, необходимое для производства, поэтому такого рода станки устанавливаются преимущественно на промышленных предприятиях.

В целом работа на фрезерном станке осуществляется, согласно инструкции к каждой конкретной модели, однако предусматривают некий единый алгоритм действий. Так, прежде всего устанавливается программа с помощью специализированного программного обеспечения, после чего обрабатываемая деталь располагается и закрепляется на столешнице (портале), затем производится запуск программы и таким образом начинается обработка детали. Отсутствие необходимости непосредственного физического участия в процессе оператора делает станки с ЧПУ максимально удобными для использования не только в промышленности, но и в частных мастерских. Однако следует иметь ввиду, что в зависимости от моделей станки могут быть консольными или бесконсольными. Это, как правило, указывается в технических характеристиках, и пользователь должен знать, в чем заключается отличие. Так, консольные станки предполагают перемещение столешницы, в то время как шпиндель и режущий инструмент остается неподвижным. В свою очередь бесконсольные, напротив, имеют перемещающийся в различных направлениях шпиндель с фрезой, благодаря подвижным кареткам. Консольные станки являются менее универсальными, предназначены для более узких сфер применения, и используются, в основном, в промышленности для производства деталей конкретного типа в массовом порядке. Неудивительно, что наибольшей популярностью, в том числе среди бытовых операторов, пользуются бесконсольные фрезерные станки по дереву. Как наиболее популярные следует выделить особую разновидность станков — фрезерно-копировальные станки по дереву. Эти бесконсольные станки работают по принципу копирования установленного на столешнице шаблона. Шаблон может быть выполнен не только из дерева, но также из пластика или иного материала. При работе на таком станке пользователь закрепляет шаблон с одной стороны столешницы, запускает соответствующую программу, и машина полностью повторяет все контуры и линии на деревянной детали, установленной на столешнице рядом. Данные станки позволяют делать детали со сложными художественными узорами, контурами, трехмерными фигурами и полуфигурами.

Помимо профессиональных и бытовых фрезерных станков, существуют также ручные фрезерные агрегаты по дереву, с помощью которых также можно осуществлять достаточно широкий спектр работ по деревообработке. Однако сфера их применения не столь широка, как у стационарных станков, однако пользователи могут успешно работать с ними при необходимости установки дверей, рам, оконных перегородок, фрезерованию столешниц, мелких деталей интерьера или экстерьера и т.д. Более того, с помощью ручного станка можно заниматься художественной резьбой по дереву, однако многие операции придется осуществлять вручную, что требует значительного опыта и умения. Отметим также, что существуют специальные настольные станки, которые не являясь ручными, тем не менее не столь громоздки, как стационарны, и могут переноситься.

Итак, перечислим основные сферы применения фрезерных станков:

üизготовление деталей деревянной мебели, окон, дверей, полок, перил, а также любого рода деревянных элементов в промышленном и бытовом объеме;
üстрогание, фрезерование, шлифование мелких и крупных деревянных панелей и деталей;
üизготовление погонных деревянных изделий, включая плинтусы, половые доски, плитки и т.д.;
üнанесение трехмерных и барельефных рисунков внутри деревянных панелей;
üиспользование при рекламных работах, изготовление букв, цифр, декоративных изображений;
üфигурная резьба по дереву;
üизготовление резных перегородок;
üизготовление различного рода элементов интерьера и экстерьера, в том числе декоративные перила, балясины, резные ставни;
üизготовление сувениров, деревянных фигур (в том числе шахматных — по собственному дизайну или по шаблону), декоративной посуды.

Это лишь приблизительный охват, где можно применять фрезерные станки по дереву, в том числе как с ЧПУ, так и ручные, однако реальная сфера использования этих станков практически безгранична. Большинство потенциальных пользователей ошибочно полагают, что фрезерные станки предназначены для промышленной обработки деревянных деталей. В действительности, как видим, промышленное использование фрезерных станков — далеко не единственная отрасль, где они могут применяться. Не стоит упускать из виду тот фактор, что применение современного фрезерного станка (в том числе копировального) может значительно повысить заработок пользователя, которые занимается производством и продажей деревянных изделий в частном порядке.

Области применения и возможности станка с чпу

Современные CAM программы позволяют получать G код для резки на чпу станке за считанные минуты и не требуют специальных навыков и умения писать программы. CAM программа позволяет создать код по чертежу, фотографии или изображению автоматически, пользователю необходимо лишь задать размеры заготовки, глубину фрезеровки и выбрать фрезу (например, см. статью Создание управляющей программы для резки 3D рельефа в программе ArtCAM за 9 шагов).

Простота использования современных CAM программ, а также расширение рынка чпу станков за счет появления оборудования хобби класса и полупрофессиональных станков, с их вполне приемлемой ценой, позволяет многим специалистам, занимающимся резкой, фрезеровкой, гравировкой по дереву и другим материалам, облегчить свой труд и расширить свои возможности.

Вот некоторые области применения станков:

1. Реклама.

Макеты домов и для строительной компании . Пользователь Сергей Р (г. Краснодар). Станок Моделист4090

Визитка . Пользователь Алексей М. (г. Улан — Удэ) Станок Моделист4060

Табличка для багетной мастерской. Пользователь Сергей К. (г. Гагарин) Станок Моделист4060

2. Сувенирная продукция и предметы декора.

Упаковка бутылки для вина. Пользователь Сергей К. (г. Гагарин) Станок Моделист4060

Сувенир ДОМБАЙ . Пользователь Александр Б. (г. Краснодар) Станок Моделист3040

Часы и вешалка . Пользователь Никита Т. (г. Пермь) Станок Моделист3040

3. Мебельная продукция (стулья, столы, обналичники, становые и потолочные модели, балясины и др.). Примеры работ:

Обналичник . Пользователь tech. (г. Чаплыгин) Станок Моделист3040

4. Предметы игровой и учебной деятельности (шахматы, нарды, игрушки, ручки для ножей и др.).

Клешня робота манипулятора для кружка технического творчества . Пользователь Эдуард Н. (г. Краснодар) Станок Моделист3030

Читать еще: В какой последовательности выполняют плоскостную разметку

Модели Эйфелевой башни и пистолета . Пользователь Сергей К. (г. Гагарин) Станок Моделист4060

Игрушки . Пользователь petr c

5. Ювелирная продукция.

6. Печатные платы.

Пользователь Константин К. (г. Краснодар) Станок cnc-2020al

7. Изготовление клише, пломбираторов.

Клише — это инструмент, который применяется для изготовления визиток, открыток, обложек ежедневников и другой пост-печатной полиграфической продукции, выпускаемой типографиями. Так же клише используют в тюнинге салонов автомобилей для тиснения на коже сидений и приборных панелях.

Клише изготовлено на станке cnc-2535al, материал клише — магний

Полупрофессиональные станки и станки с чпу хобби класса позволяют обрабатывать большое количество разнообразных материалов. Смотри статью Обработка материалов на фрезерном станке с чпу.

С помощью таких станков можно осуществлять обработку по контуру, гравировать, 3d фрезеровать.

Обработка по контуру . Пользователь Алексей М. (г. Улан — Удэ) Станок Моделист4060

Гравировка . Пользователь Сергей К. (г. Гагарин) Станок Моделист4060

3d резка на ЧПУ . Пользователь Анатолий (г. Пятигорск). Станок cnc-3040al

Возможности чпу станков хобби класса могут быть значительно расширены.

Принцип конструктора, используемый во многих станках, позволяет превращать фрезерный станок в 3d принтер за счет крепления экструдера (печатающей головки)

Ниже представлена фотография печати крепления для лазерной головки фрезерным чпу станком Моделист3040

Еще больше работ на станках с чпу серии Моделист в статье Обработка материалов на фрезерном станке с чпу

Область применения станков с ЧПУ. Системы управления станками. Системы координат на станках с ЧПУ. Требования, предъявляемые к заготовкам, обрабатываемым на станках ЧПУ. Особенности проектирования

Область применения станков, технологические возможности. Станки с ЧПУ представляют собой автоматы или полуавтоматы, подвижные органы которых совершают рабочие и вспомогательные движения автоматически по заранее установленной управляющей программе (УП), записанной на программоносителе в цифровой форме. Основная область применения станков с ЧПУ — среднесерийное производство. Наибольший эффект применение станков с ЧПУ дает при обработке деталей со сложной конфигурацией при партии запуска более 15—20 штук.

Основные преимущества использования станков с ЧПУ:

повышение производительности труда за счет увеличения концентрации операций, сокращения временных затрат на переустановку, транспортировку заготовок;

обеспечение высокой точности обработки, т. к. процесс обработки автоматизирован и не зависит от квалификации станочника;

гибкость производства за счет быстрой переналадки оборудования;

уменьшение потребного количества оборудования;

снижение квалификации станочников;

возможность многостаночной работы.

К негативным явлениям, имеющим место при использовании станков с ЧПУ, можно отнести следующие:

высокая стоимость оборудования;

затраты на подготовку управляющих программ;

повышение затрат на эксплуатацию и ремонт оборудования;

высокая стоимость режущих инструментов.

Современные станки с ЧПУ в зависимости от вида обработки могут иметь различные системы управления, реализующие движения рабочих органов.

Позиционные с цифровой индексацией (Ф1) обеспечивают перемещение рабочих органов в заданные точки без задания траектории перемещения. Перемещение происходит по двум или трем взаимноперпендикулярным направлениям последовательно. На световом табло такой системы непрерывно указываются численные значения координат подвижных органов станка. Часто система оборудуется пультом с панелью набора координат.

Позиционные системы без индикации (Ф2) или контурные прямоугольные представляют то же самое, что и вышеприведенные, однако не имеют устройств цифровой индексации и ввода данных.

Контурные системы (ФЗ) с линейными или круговыми интерполяторами обеспечивают движение рабочих органов станка одновременно по двум или трем координатам по заданной траектории.

Комбинированные системы (Ф4) сочетают в себе качества позиционных и контурных систем.

Кроме того, в обозначения моделей станков вводятся индексы, отражающие конструктивные особенности станка, связанные со сменой инструментов: Р — смена инструмента поворотом револьверной головки; М — автоматическая смена инструмента из магазина.

По числу управляемых движений (координат) системы ЧПУ могут быть двух-, трех-, четырех-, пяти- и многокоординатными. Количество управляемых координат является важной технологической характеристикой станка. Так, для токарных и шлифовальных достаточно двух; для сверлильных и расточных — трех, фрезерных — пяти управляемых координат.

Для программирования перемещений применяются два способа отсчета перемещений: абсолютный и относительный (в приращениях).

При абсолютном способе отсчета положение начала координат остается постоянным для всей траектории перемещений инструмента. На программоносителе записываются абсолютные значения координат опорных точек траектории. Для удобства программирования и настройки положение начала координат может быть выбрано в любом месте в пределах рабочих ходов подвижных органов («плавающий нуль»). При таком способе отсчета целесообразно применять координатный способ простановки размеров у обрабатываемых деталей, тогда операционные размеры совпадут с заданными чертежом.

В относительном способе отсчета координат за нулевое каждый раз принимается положение рабочего органа, которое он занимал перед началом очередного перемещения к новой опорной точке. В программу вводятся приращения координат при переходе от предыдущей к последующей опорной точке. Лучшим вариантом простановки размеров и детали в этом случае является цепочный. При этом накапливаются погрешности перемещений.

Точность обработки в значительной мере определяется тем, с какой точностью обеспечивается выход рабочих органов на заданные координаты — точностью позиционирования.

Режимы обработки могут изменяться при выполнении переходов или внутри отдельных переходов, что позволяет оптимизировать процесс обработки сложных поверхностей.

Разработка технологических операций

При проектировании технологической операции на станке ЧПУ особое внимание уделяют технологическим переходам. Для них разрабатывают траектории относительных рабочих и вспомогательных перемещений инструмента и заготовки, после чего приступают к программированию.

Основной системой координат, в которой осуществляются перемещения рабочих органов станка, является система координат станка (СКС). Расположение и обозначения осей координат, отвечающие направлениям независимых управляемых движений принимается в соответствии со стандартом ISO — R841. В основу положена ортогональная правая система координат с осями X, Y, Z. За положительные направления принимают такие, при которых инструмент и заготовка удаляются друг от друга. При этом ось Z совмещена с осью вращения инструмента или заготовки, а ось X всегда горизонтальна (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Взаимосвязь систем координат токарного станка с ЧПУ

Положение нулевой точки станка («нуль станка») стандартами не установлено. Обычно нулевая точка совмещается с базовой точкой узла, несущего заготовку, зафиксированного в таком положении, чтобы все перемещения рабочих органов станка в СКС описывались положительными координатами. Базовыми точками служат: для шпинделя — точка пересечения торца шпинделя с осью вращения; для крестового стола — точка пересечения его диагоналей; для поворотного’ стола — точка пересечения плоскости с осью вращения стола и т.д.

Система координат детали (СКД) служит для задания координат опорных точек траектории относительного движения инструмента. Опорными точками называют точки начала, конца, пересечения или касания геометрических элементов, из которых образованы линии контура детали и траектории движения инструментов. СКД выбирает технолог по следующим рекомендациям:

— начало СКД — «нуль детали» следует располагать так, чтобы большинство опорных точек имели положительные координаты;

координатные плоскости должны быть совмещены или параллельны технологическим базам заготовки;

направление осей должно быть таким же, как и в СКС;

координатные оси СКД необходимо совмещать с осями симметрии заготовки или с возможно большим числом размерных линий.

Система координат инструмента (СКИ) предназначена для задания положения режущего лезвия инструмента относительно устройства, в которое он установлен. Оси СКИ параллельны и направлены в туже сторону, что и оси СКС. Начало СКИ («нуль инструмента») выбирают с учетом особенности установки и настройки инструмента на станке: в базовой точке инструментального блока, суппорта, шпинделя.

Вершина инструмента, точка на оси инструмента, являющиеся настроечными точками, используются в качестве расчетных при вычислении траектории инструмента.

Положение исходной точки траектории выбирается с учетом удобства установки заготовки и смены инструмента.

Положение нуля детали может быть перенесено в любую точку («плавающий нуль»), в том числе и за пределы контура детали, если это облегчит процесс программирования или повысит точность получения размеров.

Координаты вершины инструмента Wz и Wx при наладке могут не выдерживаться, если возможно «обнуление», т.е. фиксация вершины инструмента в СКС с помощью специальных датчиков фиксации.

При определении состава токарной операции по числу и последовательности переходов контур детали делят на зоны. Можно выделить два вида зон: выборки массивов материала и контурные. Для удаления напусков из зон массивов следует применять типовые схемы траекторий обработки и постоянные типовые циклы, имеющиеся в программном обеспечении станков с ЧПУ.

На станках с ЧПУ выгодно обрабатывать детали сложной конфигурации, которая требует большого количества технологических переходов и переходов с контурной обработкой. К основным требованиям технологичности конструкции заготовки относ:

— стандартизация и унификация элементов конструкции;

— упрощение геометрических форм;

— максимальная инструментальная доступность;

Технические характеристики и сфера применения фрезерных станков с ЧПУ

Создание станков с числовым программным управлением значительно повлияло не только на сферу металлообработки, но и на работу с другими материалами. Установки нового поколения способны обеспечить повышенную точность фрезеровки различных материалов, что приводит к значительному увеличению производительности труда. Применение станков с ЧПУ не требует непрерывного контроля и наблюдения оператором. Таким образом, по максимуму исключается человеческий фактор и связанные с ним сбои в производстве. Поэтому процесс обработки заготовок проходит беспрерывно и в строгом соответствии заданной программе, а результат работы отличается высокой точностью.

В статье мы рассмотрим важнейшие технические характеристики фрезерных станков с ЧПУ и основные сферы их применения.

Основные технические характеристики

Достоинства передового оборудования с числовым программным управлением на фоне застарелых моделей неоспоримы. Однако высокая цена подобных станков заставляет уделять особое внимание деталям, чтобы при покупке оборудования исключить вероятность неправильного выбора. Прежде чем окончательно определяться с фрезерным станком стоит ознакомиться с его основными техническими характеристиками. Это в конечном результате поспособствует максимально эффективному использованию фрезера с ЧПУ.

Читать еще: Как сделать сверлильный станок из двигателя

Габариты заготовки

Одно из главных условий высококачественной фрезеровки заготовок на установке с ЧПУ — их полная обработка за один заход без переналадки. Подбор оптимально подходящих для целей каждого конкретного производства габаритов рабочего поля фрезерной установки способствует достижению максимальной точности обработки и повышению производительности. В таком случае необходимо учитывать и длину шпиндельного хода; этот показатель влияет на допустимую максимальную толщину обрабатываемой детали.

Портал

На качественную обработку деталей в большой степени влияет материал, из которого изготовлен портал. Установка алюминиевых порталов приводит к снижению общей стоимости всего оборудования. Но при этом цельнолитые чугунные модели способны обеспечить высокую надежность и жесткость конструкции, зачастую в отличие от алюминия.

Шпиндель

Эта часть фрезерного станка стоит недешево, но экономить на ее покупке нет смысла. Разумно будет выбирать шпиндель, способный обеспечить некоторый запас мощности. В идеале он должен быть снабжен охладительной системой. Целесообразным вариантом считается приобретение шпинделя, изготовленного на известном производстве с широкой сетью сервисных центров в вашей стране.

Привод портала

Перемещение портала в современных фрезерах с числовым управлением происходит благодаря наличию шаговых и серводвигателей. Шаговые двигатели более демократичны по цене, но обработка при этом не будет отличаться сверхвысокой точностью. Второй вариант представляет собой высокоскоростное устройство, которое лишено такого недостатка, как пропуск шага.

Смена инструмента

В случае, когда на фрезерной установке с ЧПУ планируется выполнять обработку одного типа или схожие виды работ, в частой замене инструмента нет необходимости. Поэтому целесообразно отдать предпочтение моделям, где замена осуществляется вручную.

Когда же при обработке одной заготовки используются разные инструменты, возникает необходимость в приобретении фрезерных станков, оборудованных полуавтоматическим или автоматическим механизмом смены инструмента. Таким образом удастся добиться высокой точности обработки и значительно ускорить производственный процесс за счет сокращения периода исполнения технологической операции.

Сферы применения фрезерных станков с ЧПУ

Список отраслей, в которых использование фрезерных станков с ЧПУ нельзя заменить другим видом обработки, довольно широк. Эти установки с успехом применяются как, например, в дизайне, так и в тяжелой промышленности. Они одинаково качественно выполняют задания разного масштаба и степени тонкости обработки.

Обработка дерева

На оборудовании с ЧПУ можно одинаково качественно выполнять как эстетическую обработку древесины, так и производить крупные детали. При помощи фрезерных установок возможно нанесение на поверхность рельефов различной степени сложности, выполнение фигурной резки, производство составляющих частей корпусной мебели.

Металлообработка

В сфере обработки метала использование фрезерных установок с ЧПУ на производстве особенно важно. Даже самый опытный работник не способен наносить гравировку, выполнять шлифовку и рельефы на поверхности металлов наравне с фрезером. С применением современного оборудования технологический процесс проходит максимально быстро, а работа выполняется точно и качественно.

Рекламная продукция

Некоторые носители наружной рекламы, в частности билборды, световые надписи, вывески и прочие конструкции, изготавливают с применением фрезеров.

Архитектура и проектирование

Фрезерный станок может оказаться необходимым для создания макетов и литьевых форм различных объектов (транспортных средств, сооружений или оборудования).

3D-обработка

Применение фрезера с ЧПУ позволяет быстро и качественно изготовить матрицы и штампы из различных материалов для производства серийной рекламной, обувной, литейной и прочих видов продукции. Широкие возможности фрезерных станков способствуют быстрой и качественной обработке элементов прототипа при его проектировании и созданию форм для серийного производства.

Электроника

Еще одна область применения современных фрезерных установок с ЧПУ — производство электроники. Станки способны обрабатывать такие составляющие элементы, как платы или чипсеты. Впоследствии из этих частей собирают готовые приборы.

Машиностроительная отрасль

Фрезерные установки с ЧПУ широко применяют в процессе изготовления транспортных средств. При производстве отдельных деталей автомобилей удается повысить общее качество и надежность моделей. Фрезеры служат для обработки силовых элементов, ребер жесткости, элементов обвеса корпуса. Технические возможности оборудования позволяют достигать ювелирной точности при изготовлении алюминиевых заготовок и элементов из карбона.

Ювелирное дело

Почти все виды изделий (монеты, сувенирная продукция, украшения) подлежат обработке с помощью фрезерных станков. Установки способны выполнять высокоточную гравировку на драгоценных металлах и камнях.

В заключение

Область применения станков с ЧПУ достаточно обширна. Фрезерные установки отличаются универсальностью, многофункциональностью, высокой эффективностью и точностью производимой обработки. Эти преимущества делают современное оборудование востребованным на производствах в большом количестве отраслей человеческой деятельности.

Предприятие MULTICUT образовано в 2009 году с целью организации выпуска отечественных координатных установок с ЧПУ для решения различных производственных задач.
подробнее о производстве

ЧПУ станки: область применения, преимущества, принцип работы УП

Область применения и преимущества станков с числовым программным управлением (ЧПУ)

Почему же все большее число производителей отдает предпочтение вложению своих денежных средств только в современное оборудование с автоматизированным управлением, а не покупать сравнительно недорогие универсальные станки?

На данный момент практически каждое предприятие, которое осуществляет механическую обработку изделий, имеет в своем парке станков оборудование с числовым программным управлением (ЧПУ). ЧПУ станки выполняют те же функции, которые выполняют универсальные станки с ручным управлением, с той лишь разницей, что в станках с ПУ исполнительные органы перемещаются с помощью автоматики и электроники.

Станки с ЧПУ имеют сложную автоматику и электронику, поэтому требуют тщательного и квалифицированного технического обслуживания и своевременного ремонта.

Первый наиболее значительный плюс в применении ЧПУ станков это высокий уровень автоматизации производства, сравнительно с обычными станками. Станком с ЧПУ, фактически может управлять один человек, более того, этот человек может управлять несколькими станками одновременно. При этом участие этого человека в процессе изготовления детали сведено к минимуму. Как правило, это смена инструмента, установка заготовки, снятие готовой детали со станка.

Вторым преимуществом является точность и повторяемость изготовления деталей на станке с ЧПУ. По одной программе можно изготовить тысячи идентичных и высокоточных деталей

Третий плюс это то, что для изготовления разных деталей нужно только поменять программу. А по проверенной программе можно изготовить уже любое количество деталей в любой момент.

Четвертое преимущество это то, что на станках с числовым программным управлением можно изготавливать такие детали, которые на обычном станке с ручным управлением изготовить невозможно в принципе.

Также хотелось бы отметить более высокую прогнозируемость процесса изготовления. Управляющая программа имеет определенный срок выполнения, поэтому запустив её на станке с ЧПУ оператор знает сколько она будет выполняться, что позволяет относительно точно определять сроки изготовления определенной партии деталей.

Стоимость станков с ЧПУ достаточно высока, не менее дорогим является наладка и обслуживание, однако при разумном использовании и верных объемах производства эти затраты оправданы.

Как работает управляющая программа для станка с ЧПУ

Практически любым станком с ЧПУ управляет программа – управляющая программа (УП).

Управляющая система станка ЧПУ преобразует УП в набор определенных команд, передающихся контролерам шаговых двигателей, после чего эти команды преобразуются в импульсы, которые приводят шаговый двигатель в движение. Импульс заставляет вращаться двигатель на один шаг, шаг имеет определенный градус вращения. Например при шаге 1.8 полный оборот двигателя будет 200 шагов.

Датчики, которые установлены на направляющих, адресуют данные о фактической позиции исполнительных органов оборудования обратно в управляющую систему. В этом заключается обратная связь станка с ПУ. В тот момент, когда в систему поступает сигнал, что исполнительны орган находится на необходимой позиции, он выполняет следующие перемещения. Этот процесс будет продолжаться до окончания чтения управляющей программы станком.

Современные станки ЧПУ имеют 3 и более осей, вращаемых шаговыми двигателями. Каждая ось, в большинстве случаев, — это шариково-винтовая пара или система «рейка шестерня». На каждой такой оси, прикрепленной к определенному узлу станка, обрабатывающий инструмент перемещается в плоскостях — x, y, z , или поворачивает на заданный угол(гравировально-фрезерные станки ЧПУ на которых более 3-х осей, токарные станки ЧПУ, некоторые металлообрабатывающие станки ЧПУ).

Управляющая программа (УП) – это, в принципе, набор команд который указывает координаты местоположения обрабатывающего инструмента, с какой скоростью перемещаться инструменту во время обработки и на холостом ходу, скорость вращения инструмента(например фрезы в шпинделе), иногда скорость старта и останова шпинделя.

Чтобы создать такую программу сначала нужно создать 3D модель в каком либо CAD редакторе(AutoCad, 3DMax, SolidWork и т. п.). Далее в CAM редакторе(ArtCam, SolidCam и т.п.) посредством импорта 3D модели создается управляющая программа. В некоторых CAM редакторах(ArtCam) можно создавать как модель, так и управляющую программу. SolidCam является частью системы автоматизированного проектирования(САПР) SolidWork, то есть система(SolidWork) без него может работать а он(SolidCam) без нее нет.

Далее все зависит от чего управляется станок. Сейчас наиболее распространено два варианта: компьютер, и DSP пульт. Компьютер менее предпочтительный вариант, по некоторым причинам(особенности операционных систем и программного обеспечения), подробно на работе станка под управлением компьютера мы останавливаться не будем.

Итак, у нас готовый исполняемый файл с УП и система управления станка – пульт DSP. Далее файл УП копируется на флешь-накопитель, вставляется в пульт, и с пульта запускается УП. Также можно скопировать УП в память пульта и запускать ее непосредственно с него. Если файл управляющей программы создан качественно, то результатом будет готовое качественное изделие.