Станки с числовым программным управлением (ЧПУ) - ABCD42.RU

Станки с числовым программным управлением (ЧПУ)

Что такое станок с ЧПУ: устройство и принцип работы

На большинстве производственных заводов и цехов, где нужно точное и быстрое выполнение задач, используют автоматизированную технику, которая по своим характеристикам и набором функций отличается от классических установок. В статье мы поговорим о станках с ЧПУ, расскажем, что это такое и как они работают.

Числовое программное управление – о чем речь

В условиях высокой конкуренции производители обязаны поставлять на рынок высококачественные изделия большими объемами. Сделать их вручную, когда человеческий фактор влияет на скорость и производительность труда, на возможность ошибки и неровностей, а в ряде случаев не позволяет осуществить задуманное, сложно. Но с применением компьютерных технологий процесс происходит намного продуктивнее. В частности, увеличиваются показатели темпа производства, а также повышенной точности.

Классическое оборудование в цехах управляется человеком. Он отвечает за направление движений основных частей машины. Но станки с ЧПУ оснащены компьютеризированной системой, которая сама регулирует все передвижения, а также позволяет производить мельчайшие корректировки. Управляющая команда дает числовые коды-команды всем элементам. Программирование происходит на программном обеспечении, с ним работают инженеры, дизайнеры мебели, проектировщики.

Один язык программирования обеспечивает точную передачу требований. Так как задача остается в памяти системы, то можно в любой момент выбирать один из командных наборов, чтобы переходить с производства одной детали на другую.

Дадим расшифровку термина: станки с ЧПУ – это «умное» заводское оборудование с числовым программным управлением. Они постепенно вытесняют классические агрегаты на больших производственных цехах, но из-за своей дороговизны и трудностей в обращении (необходимы знания и основы программирования, проектирования в софте типа «Автокад») они не распространены в частном использовании.

Принцип работы и краткое описание системы

Это линейная последовательность действий, которая состоит из следующих промежуточных действий:

  • человек задает основные параметры, проектирует изготавливаемую модель в графическом редакторе, отвечает за правильность чертежа и характеристик изделия;
  • компьютерная программа обрабатывает графику и текстовые данные, расчеты, систематизирует их, переводит в читаемый станками формат;
  • система управления сохраняет математические формулы и числовые значения, вырабатывает последовательность действий и подает команды всем элементам оборудования;
  • рабочие инструменты производят механические действия по заданному алгоритму, гарантируя точность и скорость движений.

В результате получается выполненная цель, над достижением которой работал искусственный разум вместе с человеком. За аппаратурой постоянно смотрит операционист, он может внести коррективы в деятельность машины, приостановить ее, увидеть и исправить неполадки, а также переоснастить ее под новые задачи.

В основном программой задаются следующие параметры:

  • мощность двигателя;
  • скорость произведения функции;
  • моменты ускорения и замедления для получения нужных качеств заготовки (очень характерно для манипуляций с металлом);
  • вращение цилиндрических и круглых элементов;
  • направление движения, особенно важно в случаях художественной резки – каждый изгиб определяется точной математической формулой.

Конструкция и устройство станка ЧПУ

Классические элементы агрегата (они могут незначительно изменяться в зависимости от специфики производственного процесса):

  • станина, то есть крепкое основание в виде стола или вертикальной установки для распиловки;
  • коробка подач – она отвечает за все вращения, прямолинейное движение и изгибы, сколько возможностей есть у всего аппарата, генерирует скорость и направление;
  • передняя и задняя бабки, одна из которых управляется шпинделем, то есть, меняет свое расположение (может устанавливаться как механически, так и машинизированно);
  • суппорты – отвечают за крепление и смену инструментов, они принимают команды передвижения от коробки подач, отвечают за прочность обрабатываемого элемента;
  • стержневые механизмы – инструменты, выполняющие сами действия, то есть различные сверла, ножи, развертки.

В одной из бабок находится система с переключением скоростей, это позволит вращать заготовку с нужным ускорением. Вторая необходима только для прочной фиксации и связана с инструментарием.

Принцип работы станков с ЧПУ – автоматизированное управление всей этой конструкцией. Команды подаются прямо на коробку подач, откуда уже происходят механические силы, оказывающие воздействие на все остальные детали.

Характеристика

Особенность работы на таком оборудовании состоит в том, что все действия производятся с точностью и минимальным влиянием человека. Это обусловлено факторами:

  • В основном ЧПУ-оборудование располагают вертикально, потому что так оно занимает меньше места, стружка (металлическая, деревянная, пластмассовая) легче удаляется с рабочей поверхности, меньше риск засорения, а также проще под углом производить манипуляции над габаритными изделиями, которые сложно погружать на горизонтальную столешницу.
  • Несущие конструктивные части создаются из очень крепких веществ, металлических сплавов, которые дополнительно укрепляются ребрами жесткости. Такая необходимость выходит из-за возможности длительной непрерывной эксплуатации с тяжеловесными заготовками.
  • Токарный вид станка с ЧПУ обычно оснащается автоматическим сменным магазином с резцами и наконечниками, которые меняются сами по ходу износа или в момент смены нужного инструмента.

Основы числового программного управления

Вся система разделена на три подсистемы:

  • Управление – это центр, именно отсюда отдаются команды, происходит расшифровка языка программирования, здесь происходит контакт оператора и установки. Процессор находится внутри стойки, а снаружи – экран и кнопки. С помощью пользовательского интерфейса возможна наладка. Есть закрытые системы и открытые, первые имеют узкий набор функций, в них нельзя внести коррективы, зачастую только специальные программы могут обеспечить новый тип работы. Вторые легче управляются, тестируются на совместимость с командами и компьютерным программным обеспечением.
  • Приводы – здесь сосредоточена механика и электроника, которая приводит в действие все остальные детали. Двигатель дает энергию ходовым винтам, которые запускают процессы вращения заготовки, движение резцов и пр. Если быть точными, то в приборе присутствует сразу несколько электродвигателей, каждый из готовых отвечает за один узел.
  • Обратная связь. Это ряд датчиков, которые собирают информацию о положении, скорости движения составляющих частей и передают эти сведения в виде математических формул в блок управления для обработки целостного цикла, корректировок.

Особенности станков с числовым программным управлением

Первая уникальная характеристика – это большое значение компьютерного проектирование. На этом уровне происходит основная деятельность инженера, затем он может только проверять правильность выполнения команд и передать всю последующую деятельность наладчикам и операционистам. Оцифровка графической модели в язык программирования, поддерживаемый системой ЧПУ, происходит автоматически.

Два основных действия специалистов – это наладка (переналадка) оснащения и присмотр за деятельностью станка.

Сферы применения

Фактически можно сделать большинство операций, которые подвластны классическим агрегатам с ручным управлением. Можно производить обработку:

  • дерева, деревянного массива или брусков, фанеры, ДСП и прочих разновидностей спрессованных стружек;
  • металлических конструкций – от мельчайших подшипников до крупногабаритных листов и массивных автомобильных запчастей;
  • камней (гранит, мрамор) и других пород, образованных естественным путем;
  • пластмасса и прочих синтетических материалов различной жесткости.

Для каждого представленного типа изделий необходимо производить переоснастку. Основные отличия – то, как будет закрепляться заготовка, и то, какими резцами и инструментами будет оснащен механизм.

Программа дает множество команд, в числе которых:

  • резка, распиловка, срезание верхнего слоя или торцевой стороны;
  • фрезерование (вращающийся элемент цилиндрической формы подвергается полностью симметричной обработке);
  • изготовление отверстий и полостей;
  • гравировка;
  • резьба и многое другое.

Так как станок с ЧПУ работает по различным материалам, то и применяют его в разных промышленных зонах – от лесопилки до ювелирного дела и машиностроения.

Преимущества

Достоинств множество, среди них:

  • высокая скорость;
  • повышенная производительность;
  • длительный износ деталей;
  • отсутствие риска воздействия человеческого фактора;
  • уменьшенные вибрации и шум при производстве;
  • возможность выпилки изделий нелинейной конфигурации;
  • способность переоснастки и деятельности с различными материалами;
  • упрощенная задача сотрудников.

При большом количестве заказов, потребности в постоянной, многочасовой работе оборудования, а также при внедрении дизайнерских решений покупка станка с ЧПУ – экономически выгодна. Но для мелкосерийного производства часто затраты превышают прибыль.

Некоторые ограничения

Если операции происходят на старом оборудовании, то в их код не заложены многие возможности, например, движение может происходить только поступательное или вращательное, но не фигурное. Это обусловлено ограниченностью координатных осей.

Чем старше и бюджетнее модель, тем меньше у нее скорость обработки информации, подачи команд, а вместе с тем и полного завершения цикла. Лучше приобретать современные агрегаты, если вы не хотите скудного функционала. Также обр с ними смогут не все инженеры, а только специально обученные люди.

Общепринятые термины, используемые при описании станков с ЧПУ

В станкооборудовании есть слова, обозначающие узкие понятия. Разберемся с ними:

  • двухосевой проект – движение может происходить только в двух плоскостях, не затрагивая вертикаль;
  • 2,5-осевой – ось Z (вверх – вниз) присутствует, перемещение по ней возможно, но не одновременно с двумя другими;
  • 3-осевой – все измерения в одно время;
  • 4-осевой – к вышеперечисленным прибавляется возможность поворота.

В статье мы рассказали, что такое станки с ЧПУ, как расшифровывается аббревиатура. Будьте аккуратны при работе с этой техникой.

Эксплуатация станков с использованием числового программного управления

Технологический цикл обработки обеспечивается воздействием на механизмы станка. Данное воздействие называется управлением. Система управления устройством – одно или несколько устройств, которые данные воздействия реализуют. Если управление производится под руководством программы, записанной на носителе информации, имеет место ЧПУ.

Определение термина и классификация

Сокращение ЧПУ расшифровывается как числовое программное управление, то есть автоматическое.При его использовании вся последовательность действий станка задается командами, записанными на программном носителе.

По этим командам автоматические, полуавтоматические и копировальные станки выполняют свои прямые функции.Под системой ЧПУ подразумевают совокупность специальных средств, методов и устройств, которые необходимы для реализации числового программного управления.

УЧПУ (то есть, устройство ЧПУ) является частью этой системы. Его предназначение – выдача управляющего воздействия в соответствии с параметрами, занесенными в управляющую программу.

В качестве носителя управляющей программы могут выступать разные материалы. К примеру, им может быть:

  • перфокарта;
  • перфолента;
  • магнитная лента и другие носители, содержащие определенную информацию.

Выделяют два вида информации, которая может быть записана на подобном носителе:

  • технологическая. Отвечает за последовательность использования разных элементов конструкции станка, изменение режима резки, изменения, касающиеся вращения шпинделя;
  • геометрическая. Отвечает за форму изделия и его размеры, а также за взаимное расположение в пространстве инструмента и соответствующего изделия.

В случае со станками с ЧПУ-ем, в программоноситель заносятся оба вида информации. Это отличает их от устройств с ЦПУ (расшифровка – цикловое программное управление), при которых в программоноситель может заноситься только технологическая информация.

Подобное обстоятельство позволяет высвободить большое количество инструментов, а также положительно сказывается на производительности станка.

Еще одна классификация разделяет станки с ЧПУ на четыре группы:

  • позиционные. Задаются только конечные точки, в которых располагаются исполнительные органы;
  • контурные. Управляют движениями исполнительных органов по заданной траектории (криволинейной);
  • универсальные. Объединяют свойства двух предыдущих видов;
  • многоконтурные. Управляют одновременно несколькими узлами станка. В некоторых случаях возможно последовательное управление.

Информация в программоноситель записывается в виде математических формул, цифр. Устройство выполняет работу в соответствии с созданными данными. При помощи программ можно задавать вращение, мощность, ускорение, скорость работы и другие параметры.

Особенности конструкции

Поскольку операции на станках с ЧПУ проводятся без участия рабочего, к их конструкции предъявляются повышенные требования. Так, для повышения жесткости станин, стоек, столов станков, при их изготовлении используются дополнительные ребра жесткости. Для приводов движения/подач используются кинематические цепи минимальной длины.

Широко используются электромагнитные муфты. С их помощью можно производить переключение скоростей в автоматическом режиме. Шпиндельные механизмы должны быть более жесткими. Они усложняются дополнительными конструкциями (с их помощью осуществляет зажим/отжим инструментов).

В таких станках используются электродвигатели в комплексе с гидроусилителями моментов. Передачи беззазорные. Существует несколько типов танкеток. Они различны по размерам.

Роликовые опоры набиваются специальной смазкой и монтируются на платформах. Суппорт и каретка не отличаются от аналогов, применяющихся в стандартных станках.

Современные станки, оснащенные числовым программным управлением, представляют собой сложные электромеханические приборы.

Их обслуживанием должны заниматься квалифицированные специалисты. В большинстве случаев в процессе настройки и управления ЧПУ станка участвуют два человека:

  • наладчик;
  • оператор.

Более сложную работу выполняет наладчик. В его обязанности входит настройка и перенастройка прибора. Оператор следит за производственным процессом непосредственно во время работы агрегата.

Обязанности наладчика и оператора

Как уже было сказано ранее, наладчик выполняет большее количество функций. В его прямые обязанности входит:

  • подбор инструмента и его проверка;
  • подбор наладки;
  • установка инструмента и патрона;
  • переключение переключателя в режим «От станка»;
  • проверка системы (сначала на холостом ходу);
  • введение программоносителя;
  • проверка данных на нем;
  • крепление заготовки, перевод станка в состояние «По программе»;
  • обработка заготовки (только первой);
  • сравнение полученного результата с конечной целью, при необходимости – внесение корректировок;
  • повторная обработка детали в том же режиме.

Если при повторной обработке нарушений не обнаружено, наладчик переводит станок в режим «Автомат». Это все обязанности наладчика. Далее со станком взаимодействует оператор. В его непосредственные обязанности входит:

  • замена масел;
  • чистка рабочей зоны;
  • смазывание патронов;
  • проверка станка;
  • проверка точности параметров оборудования.

Включать станок можно только после полной проверки всех его систем. Особое внимание необходимо уделять надежности крепления приборов/инструмента. Важно также определить, подходит ли заготовка техпроцессу агрегата.

Читайте также  Онтологическое основание педагогики в православной традиции

Где применяются такие системы

Станки с числовым ПУ могут применяться в разных сферах промышленности. Они повышают производительность предприятия, благоприятно влияют на качество выпускаемой продукции.

Сегодня такие устройства используются на предприятиях, занимающихся обработкой:

  • древесины/древесных плит;
  • пластика;
  • камней;
  • ювелирных изделий и другой сложной металлической продукции.

С помощью таких станков можно сверлить, распиливать и гравировать заготовку. Кроме того, они позволяют проводить фрезерование и лазерную резку. Некоторые агрегаты способны совмещать разные типы обработки заготовок. Такие устройства называются обрабатывающими центрами, в основе которых лежит ЧПУ.

Каковы преимущества систем с ЧПУ

К преимуществам оборудования с ЧПУ можно отнести:

  • высокую производительность. Станки с ручным управлением приблизительно вдвое менее эффективны;
  • сочетание гибкости универсального оборудования и точности автоматических станков;
  • снижение потребности в квалифицированных работниках-станочниках;
  • изготовленные под управлением одной программы детали являются взаимозаменяемыми. Это обстоятельство сокращает процесс последующей сборки;
  • снижение затрат времени на производство деталей.

Однако подобное оборудование отличается высокой ценой. Его приобретение целесообразно только в случае широкой клиентской базы и возможности быстрого сбыта производимой продукции. Поэтому перед оснащением предприятия такими агрегатами необходимо проанализировать рентабельность перехода на новую технику.

Таким образом, благодаря системе управления станков с ЧПУ можно значительно повысить продуктивность работы предприятия. Такие агрегаты обладают целым рядом преимуществ. Обслуживание станков производится двумя специалистами: наладчиком и оператором. Сфера применения подобных станков достаточно широка: от деревообрабатывающей промышленности до ювелирного дела.

Видео по теме: Устройство и принцип работы токарного станка с ЧПУ

Как программируют станки на заводах

От токарных до лазерных

Программисты востребованы везде, даже на производстве. Дело в том, что изготавливать каждую деталь вручную долго, поэтому нужна автоматизация. А где автоматизация, там программы и алгоритмы. Сегодня покажем вам направление в ИТ, о котором мы ещё не говорили: программирование станков с ЧПУ.

Токарный станок с ЧПУ, который вытачивает детали из металла.

Что такое станки с ЧПУ

Чтобы понять, что такое станок с ЧПУ, нужно сначала понять, что такое обычный станок, например токарный. У тебя есть некая металлическая заготовка, например цилиндр. Ты закрепляешь его на станке. Место закрепления начинает вращаться (это место называют шпинделем), вместе с ним вращается закреплённая заготовка, а токарь с помощью специального резца может вырезать из заготовки деталь нужного размера и формы. Пока что всё вручную.

Теперь берём этот же станок, но делаем так, чтобы резцы ездили сами в разных плоскостях. Вешаем всевозможные датчики — скорости вращения, температуры и нажима. И делаем так, чтобы деталь вытачивал не токарь, а сам станок.

Чтобы управлять таким автоматическим станком, нужен некий управляющий модуль — который заставит заготовку вращаться, а резцы ездить в нужные стороны. Вот этот блок и называют блоком ЧПУ — числового программного управления.

Каждый блок ЧПУ соединён со всеми основными частями станка, чтобы ими можно было управлять или контролировать их состояние. Например, в токарном станке ЧПУ будет следить:

  • за скоростью вращения заготовки,
  • направлением вращения,
  • положением резцов,
  • температурой режущей кромки,
  • температурой детали,
  • силой нажима резца на деталь,
  • перемещениями резцов и направляющих.

Блоки ЧПУ нужны для того, чтобы автоматизировать работу станка. Ты программируешь, что куда должно ездить и как вращаться, а станок это исполняет.

Что на производстве можно запрограммировать

Запрограммировать можно всё, в чём есть блок ЧПУ — хоть станок для работы по дереву, хоть установку для лазерной резки, хоть манипулятор с точечной сваркой. Главное, чтобы нужные части производственного агрегата были снабжены приводами и датчиками.

Привод — это то, что заставляет что-либо двигаться. Например, чтобы сделать роборуку, н​​ужно 5–6 приводов, которые будут приводить в движения сочленения роборуки. Приводу можно сказать: «Разогнись на столько-то градусов» или «Повернись так-то», и он будет приводить в движение то, что к нему присоединено.

Датчик — это штука, которая собирает какие-то данные. Например, скорость вращения, температуру, нажим, угол сгиба. Благодаря датчикам можно сказать: «разгибай привод такой-то, пока не почувствуешь датчиком нажима такую-то силу нажима».

Как пишутся программы для ЧПУ

Есть два варианта: автоматически создать программу из макета детали или написать её с нуля.

Чаще всего используют первый вариант — сначала рисуют в деталь в 3D (для этого есть специальный софт), а потом программа сама формирует нужный код для станка, чтобы получилась нарисованная деталь. Минус такого подхода в том, что код может получиться неоптимальным: будет выполняться слишком долго или в процессе получается много отходов.

Второй подход — написать программу вручную с нуля. Для этого нужно идеально знать все параметры станка и возможные состояния каждого датчика. Это сложнее, зато даёт больший контроль над тем, как изготавливается деталь.

На практике обычно делают так: рисуют трёхмерную модель, выгружают на основе неё код для ЧПУ, а потом дорабатывают его, если требуется.

Программа сгенерировала код для станка, который можно сразу поправить, если нужно.

На чём пишут такие программы

Код для станков с ЧПУ пишут на языке программирования G-code. Это относительно общий стандарт для всех станков с ЧПУ, но детали, коды и последовательности у разных производителей отличаются. Проще говоря, нельзя просто так перенести программу со станка одной фирмы и запустить на станке другой фирмы — команды могут не совпасть.

Язык G-code так называется потому, что в нём почти все команды начинаются с буквы G, за которой идут числа — команды для станка. Ещё есть буква M — она используется для обозначения дополнительных кодов и O — для подпрограмм. Но это деление условно и может меняться у каждого производителя станков.

Как выглядит программа для ЧПУ

Если мы заглянем в код, то увидим такое:

N1 G17 G20 G34 G40
N2 T1 M16
N3 S8600 M2
N4 G54
N5 M8

N-код отвечает за номер строки — они могут пригодиться, если нам нужно перепрыгнуть на какую-то определённую строку или пропустить часть команд. M отвечают за детали, например, команда N3 S8600 M2 означает, что нужно раскрутить рабочий шпиндель (за него отвечает M2) до скорости 8600 оборотов в минуту (команда S8600).

Так команда за командой станок выполняет определённые действия, и на выходе получается нужная нам деталь.

Особенность программирования станков

В отличие от компьютера, где для каждой программы и переменной выделяется новый и пустой участок памяти, в станках всё по-другому. Дело в том, что программа в момент запуска не знает, в каком положении находятся резцы, закреплены ли направляющие и так далее. Если просто запустить программу без подготовки, ЧПУ, например, может подвинуть ещё левее резец, который и так находится в самом левом положении, и тогда может сломаться привод или крепление резца.

Чтобы такого не было, перед каждым запуском в программу встраивают команды обнуления и инициализации, чтобы каждый элемент вернуть в исходное положение. Это лучше, чем просто проверить, что где находится — после обнуления мы точно будем знать, что все элементы станка находятся в известной нам позиции и программа сможет с ними правильно работать.

Также важно понимать, что станки работают с живым материалом: металлом, деревом, акрилом, камнем и т. д. Материал несовершенен, может иметь внутренние дефекты, может плавиться и трескаться. Резцы и шпиндели тоже сделаны из каких-то материалов, у которых есть пороги нагрева, прочности и скорости. Если в компьютерном коде ошибиться и вызвать переполнение памяти, то компьютер просто зависнет. Ты его перезагрузишь, и всё. А у станка можно сломать резец или повредить шпиндель. А стоит это хозяйство будь здоров.

Получается, это такое же программирование и алгоритмы, как и на других языках?

Независимо от того, программируем ли мы сервер или станки на заводе, в основе всего лежат алгоритмы: логика работы, переменные, циклы, подпрограммы и проверки условий. Поэтому если вы знаете, как устроены алгоритмы и можете программировать на любом языке программирования, то и освоить программирование для ЧПУ будет намного проще.

Токарные станки с ЧПУ по металлу

Ø обработки: 381 — 391 мм

РМЦ: 540 — 560 мм

Мощность: 11 — 18,5 кВт

Вес: 3800 — 3900 кг

• Многофункциональная токарно-фрезерная обработка

• Компактная жесткая цельнолитая станина с углом наклона 45°, направляющие скольжения

• Мощный главный привод шпинделя – до 18,5 кВт

• В стандартной комплектации – помпа СОЖ с давлением 4,5 бар. Опционально – до 40 бар!

• Стойка ЧПУ FANUC 0i-TF Plus (10,4”) + Manual Guide для всех моделей

• Конструкция системы крепления инструментальных блоков BMT

• Модульная структура станков разработана с возможностью установки осей «C» и «Y»

Ø обработки: 165 — 780 мм

РМЦ: 300 — 2240 мм

Мощность: 7,5 — 37 кВт

Вес: 3150 — 11 300 кг

Специальные условия на новый заказ!

• Цельнолитая наклонная станина 30˚ с повышенной жесткостью и виброустойчивостью

• Привод с высоким крутящим моментом 381 Нм

• Редукторный привод шпинделя (опция)

• Направляющие скольжения увеличенного сечения 80 мм

• Конструкция системы крепления инструментальных блоков BMT — обеспечивает более жесткую обработку в отличии от системы крепления VDI

• Уникальная конструкция основных узлов (шпинделя, револьверной головки) собственного производства

• Контроль качества на каждом этапе изготовления

• Модульная структура станков разработана с возможностью установки оси “C” ,“Y” и противошпинделя

Ø обработки: 450 — 480 мм

РМЦ: 480 — 1100 мм

Мощность: 15 — 35 кВт

Вес: 4700 — 6900 кг

• Цельнолитая наклонная станина 45˚, направляющие скольжения увеличенного сечения

• Увеличенная мощность приводов подач по осям X и Z – 4 кВт

• Мощный привод шпинделя с крутящим моментом до 1630 Нм

• Подача СОЖ через револьвер / инструмент — 10 бар. Опционально – до 40 бар!

• Револьверная голова с креплением приводных блоков BMT. Крутящий момент на приводном инструменте 46 Нм

• 2-х диапазонный редукторный привод шпинделя (Baruffaldi)

• Стойка ЧПУ FANUC 0i-TF Plus (10,4”) + Manual Guide

• Модульная структура станков с возможностью установки осей «C» и «Y»

Ø обработки: 360 — 1000 мм

РМЦ: 550 — 4850 мм

Мощность: 3,7 — 15 кВт

Вес: 1800 — 8000 кг

• Токарные станки с ЧПУ серии KE — это знаменитые станки 16А20Ф3, разработанные Советскими инженерами завода «КРАСНЫЙ ПРОЛЕТАРИЙ» и внедренные на производстве завода SMTCL

• Цельнолитая чугунная станина усилена ребрами жесткости. Такая конструкция обеспечивает высокую надежность, жесткость и виброустойчивость при работе

• На станках установлен модернизированный усиленный шпиндель с крутящим моментом 850 Нм, что является лучшим показателем в своем классе. На шпинделе установлены высокоточные подшипники NSK (Япония)

• Закаленные отшлифованные V-образные направляющие покрыты специальным покрытием Turcite-B для перемещения без износа и трения

• На шпиндель установлена многоступенчатая коробка скоростей с автоматическим переключением диапазонов. Каждый диапазон имеет бесступенчатое регулирование скорости вращения шпинделя за счет установки частотного преобразователя HIWIN (Тайвань)

Ø обработки: 300 — 800 мм

РМЦ: 500 — 4000 мм

Мощность: 5,5 — 30 кВт

Вес: 1000 — 5300 кг

• 16А20Ф3 производства DMTG (№1 в Китае, №3 — в мире)

• 3-х диапазонная коробка скоростей, переключение режимов линейными актуаторами Hiwin (Тайвань)

• Система ЧПУ Fanuc или Siemens, подшипники NSK (Япония)

• Усиленный шпиндель с крутящим моментом 1300 Нм

Ø обработки: 380 — 670 мм

РМЦ: 175 — 950 мм

Мощность: 5,5 — 18,5 кВт

Вес: 2400 — 5900 кг

• Сочетание силовой и прецизионной обработки в одном станке

• Цельнолитая наклонная станина усиленной конструкции – лучшее гашение вибрации

• Наклон станины 30° — оптимальное распределение нагрузки при силовом точении

• Револьверная голова HYDEX, Тайвань – гарантированная точность индексации и повторяемости

• Программируемая задняя бабка с автоматической пинолью – полная автоматизация крепления заготовки

• Система измерения инструмента – предотвращение брака и сокращение времени на наладку

• Максимальные обороты шпинделя 4000 об/мин – точная обработка при скоростном точении

• Подача СОЖ через инструмент – возможность обработки глухих отверстий

Ø обработки: 350 — 440 мм

РМЦ: 330 — 750 мм

Мощность: 5,5 — 11 кВт

Вес: 1550 — 2150 кг

• Высокоточные токарные обрабатывающие центры HEADMAN серии HCL спроектированы для высокожесткой и прецизионной токарной обработки.

Ø обработки: 190 — 560 мм

РМЦ: 185 — 657 мм

Мощность: 5,5 — 18,5 кВт

Вес: 2500 — 6500 кг

• Цельнолитая наклонная станина 30˚ с повышенной жесткостью и виброустойчивостью

• Высокоскоростной сервопривод с оборотами до 6000 об/мин

• Линейные направляющие с ускоренными перемещениями 24 м/мин

• Конструкция системы крепления инструментальных блоков BMT — обеспечивает более жесткую обработку в отличии от системы крепления VDI

• Уникальная конструкция основных узлов (шпинделя, револьверной головки) собственного производства

• Контроль качества на каждом этапе изготовления

Читайте также  Управление запасами в логистической системе

• Модульная структура станков разработана с возможностью установки оси “C” ,“Y”

Ø обработки: 85 — 1050 мм

РМЦ: 405 — 5000 мм

Мощность: 5,5 — 80 кВт

Вес: 1100 — 28 000 кг

• Компактная жесткая станина

• Термостабильная конструкция передней бабки

• Мотор-шпиндель собственного производства

• Роликовые направляющие качения

• Компактная каретка оси Y спроектированная под углом 90° к оси X

• Высокое качество комплектующих и сборки — сделано в Австрии

Ø обработки: 210 мм

Мощность: 11 / 15 кВт

СКОРО НА СКЛАДЕ!

• Высокоточный шпиндель фирмы KENTURN (Тайвань) — специально спроектирован для интенсивной работы под максимальной нагрузкой при обработке легированных сталей, нержавейки, чугуна и др. металлов. С комбинированным применением радиально-упорных шариковых и радиальных роликовых подшипников.

• Цельнолитая наклонная станина 45˚ с рёбрами жёсткости – равномерно распределяет нагрузку, лучше гасит вибрации и обеспечивает быстрый отвод стружки. Позволяет вести точение труднообрабатываемых сплавов с большими припусками на высоких подачах без потери точности.

• Усиленная револьверная голова фирмы Lio Shing (Тайвань) имеет максимальную жёсткость и высокую точность позиционирования инструмента при тяжёлых режимах обработки за счёт применения гидравлического привода.

• Роликовые линейные направляющими качения, фирмы PMI/ HIWIN (Тайвань) — наиболее оптимально подходят как для точной и чистовой обработки ответственных деталей, так и для работы в тяжёлых режимах без возникновения вибрации.

Ø обработки: 100 — 650 мм

РМЦ: 150 — 760 мм

Мощность: 3 — 26 кВт

Вес: 1300 — 5000 кг

• Высокоточные токарные обрабатывающие центры HEADMAN серии T спроектированы для высокожесткой и прецизионной токарной обработки:

Ø обработки: 266 — 1120 мм

РМЦ: 937 — 3131 мм

Мощность: 22 — 55 кВт

Вес: 10 200 — 27 000 кг

• Цельнолитая наклонная станина 45˚ с повышенной жесткостью и виброустойчивостью

• Мощный редукторный привод с высоким крутящим моментом 560 Нм

• Направляющие скольжения увеличенного сечения 100 мм

• Конструкция системы крепления инструментальных блоков BMT — обеспечивает более жесткую обработку в отличии от системы крепления VDI

• Уникальная конструкция основных узлов (шпинделя, револьверной головки) собственного производства

• Контроль качества на каждом этапе изготовления

• Модульная структура станков разработана с возможностью установки оси “C” ,“Y”

Токарные станки с ЧПУ – высокопроизводительное оборудование, отлично зарекомендовавшее себя в серийном производстве, где необходимо добиться идеальной точности деталей. Главное достоинство техники – высокая мощность и способность выдержать значительную нагрузку. Наличие ЧПУ позволяет увеличить функциональность оборудования и наладить его работу в автоматическом режиме без обязательного участия и контроля обслуживающего персонала.

Основные преимущества

Важное преимущество станков с ЧПУ – возможность автономной работы, где задача оператора сводится к обслуживанию техники, ее профилактической проверке и отслеживанию хода выполнения операций.

Высокая степень автоматизации в разы увеличивает производительность труда и позволяет добиться высокого качества изделий.

Основная область применения токарных станков с ЧПУ – наружное и внутреннее точение прямолинейных и фасонных деталей в виде тел вращения, сверление и нарезка резьбы. Благодаря усовершенствованной системе управления заготовки любой формы обрабатываются с исключительной точностью. При этом станок способен до предела увеличивать скорость вращения детали, не утрачивая при этом способности к точной обработке заготовки согласно предустановкам.

Данное преимущество оборудование сохраняет в течение длительного времени, несмотря на интенсивную продолжительную эксплуатацию.

Еще одно важное преимущество токарных станков с ЧПУ – наличие таких опций, как инструмент для различных видов обработки деталей, автоматическая система выгрузки и загрузки, дистанционная смена инструмента и прочие востребованные функции.

В каталоге компании КАМИ представлены образцы токарных станков с ЧПУ KMT серии KE и SPECTR серии TC. Получить дополнительные консультации по их характеристикам и возможностям эксплуатации можно с помощью бесплатной горячей линии или онлайн консультирования.

Классификация современных систем ЧПУ

Системы управления и станки с числовым программным обеспечением настолько сложны, что их невозможно классифицировать по какому-то одному признаку. Основные характеристики систем ЧПУ позволяют систематизировать их следующим образом:

  • Позиционные . Здесь инструмент в соответствии с программой движется от одной точки, в которой производится необходимая операция с заготовкой, к другой, где также выполняется обработка, Во время перемещения инструмента никакие другие операции не выполняются.
  • Контурные , в которых обработка может производиться по всей траектории движения инструмента.
  • Универсальные – системы, в которых могут применяться оба принципа управления.
  • Абсолютный отсчет – местоположение подвижного механизма станка всегда определяется по расстоянию от начала координат.
  • Относительный отсчет при позиционировании осуществляется приращением дополнительного пути к координатам предыдущей точки, которая временно принимается за начало координат. Затем началом координат считается следующая достигнутая точка.
  • Разомкнутые – («открытого» типа). Перемещение исполнительных элементов производится по командам, содержащимся в программе. Информация о фактически достигнутых координатах отсутствует.
  • Замкнутого типа (закрытые). В системах этого типа координаты положения исполнительных механизмов постоянно контролируется.
  • Самонастраивающиеся («закрытые» повышенной точности). Более совершенная система, которая запоминает поступающие сведения о расхождении заданных и фактических координат исполнительного элемента, отрабатывает их, и корректирует новые команды с учетом изменившихся условий.
  • Системы 1-го поколения
  • Системы 2-го поколения
  • Системы 3-го поколения

Различные станки, оборудованные ЧПУ, могут поддерживать режимы работы с различным количеством координатных осей – от двух до пяти. Например, если при движении заготовки на фрезерном станке (3 координаты – X,Y,Z), она одновременно может поворачиваться вокруг своей оси, такой станок называют 4-координатным. Простейшие сверлильные и односуппортные токарные станки имеют две координатные оси.

Компьютер нуждается в программе

В отличие от стандартного персонального компьютера, который является универсальным устройством для обработки информации и способен работать с любыми данными, представленными в цифровом виде, микропроцессор, используемый в конструкции многих станков с ЧПУ, – устройство специализированное. Он не содержит ничего лишнего, и весь набор его функций предназначен для выполнения главной задачи – контроля состояния всех исполнительных органов станка и управления их работой по специальной программе. Чтобы управлять особо сложными современными станками, применяют более производительные и многозадачные устройства – промышленные компьютеры.

Одной из самых важных характеристик, которая позволяет судить о производительности и технических возможностях станка и управляющей его работой системы, является количество «осей». Иначе говоря, – каналов взаимодействия с объектом, управляемых параметров. Однако в любом случает, независимо от того, микропроцессор какого уровня сложности и архитектуры установлен в данном управляющем контроллере, для его работы нужна предварительно подготовленная программа. В которой должны быть точно и последовательно описаны все действия механизмов станка, необходимые для изготовления или обработки требуемой детали.

  • Системные (служебные) программы, которые хранятся в ПЗУ (постоянном запоминающем устройстве системы). Они обеспечивают начальный этап работы контроллера после включения, отвечают за настройку станка и всей системы, ее способность понимать команды оператора и взаимодействовать с внешними устройствами.
  • Управляющие – внешние программы. Содержат набор команд и инструкций для исполнительных органов станка. Управляющие программы (УП) в контроллер может пошагово вводить оператор, возможен ввод с внешних носителей информации, а в современных системах программы могут поступать прямо с компьютеров разработчиков ПО через компьютерную сеть предприятия.

Заменив человека, который до наступления эры станков с ЧПУ сам успешно справлялся с изготовлением нужных деталей, программируемый блок управления, он же – контроллер, должен обеспечить требуемый результат, пошагово включая и выключая механизмы передвижения стола, заготовки и инструментального магазина, меняя режимы вращения или скорость поступательного движения заготовки. В результате выполнения программы должна быть получена деталь, полностью соответствующая заданию по размерам и чистоте обработки поверхностей.

Компании, которые стояли у истоков разработки и производства систем CNC, на первом этапе программировали свои станки при помощи собственных, специально разработанных команд. Если бы при таком подходе на производство попали станки с ЧПУ от разных производителей, подготовка программ для их работы была бы трудно выполнимой задачей. Чтобы попытаться обеспечить программную и техническую совместимость оборудования различных брендов, язык создания программ для станков с ЧПУ был унифицирован.

Базовым управляющим кодом для подготовки программ стал набор команд, разработанный специалистами компании Electronic Industries Alliance в 60-е годы прошлого столетия. Это так называемый язык «G» и «M» кодов, который чаще называют просто G-кодом (G-code). Принятые в этом языке обозначения подготовительных и основных функций начинаются с латинской буквы «G», а обозначение дополнительных – технологических команд – с буквы «M».

«G»« и «M» коды в программах для станков с ЧПУ

По стандарту все команды, код которых начинается с буквы «G», предназначены для линейного или кругового передвижения рабочих органов станка, выполнения определенных последовательностей действий, функций управления инструментами, сменой параметров координат и базовой плоскости. Синтаксис команды обычно состоит из наименования G-кода, координат или адресов перемещений (X, Y, Z) и заданной скорости движения рабочего органа, обозначаемой буквой «F».

В команду может быть включен параметр, описывающий продолжительность паузы, так называемую выдержку – «P», указание о параметрах вращения шпинделя – «S», значение радиуса – «R», функцию коррекции инструмента – «D», а также параметры дуги «I», «J» и «K».

В первом примере код G01 обозначает «линейную интерполяцию» – прямолинейное перемещение с указанной скоростью (F) к заданной точке с координатами (X,Y,Z). Во втором примере указан код G02, который описывает дугообразное перемещение (круговая интерполяция). При этом код G02 соответствует перемещению в направлении вращения часовой стрелки, а его антипод G03 – против. В третьем примере содержится код команды, описывающий время задержки в миллисекундах.

Технологические команды, обозначаемые буквой «M», отвечают за включение или отключение определенных систем станка, смену инструмента, начало или окончание какой-либо специальной подпрограммы, другие вспомогательные действия.

Здесь в первом примере указана команда о начале вращения шпинделя со скоростью «S». Во втором – распоряжение о вызове указанной подпрограммы «P». Третий пример описывает команду о включении основного охлаждения (M8) при вращении шпинделя со скоростью (S) в направлении против часовой стрелки (M4).

Методы создания и структура управляющих программ

Современное оборудование позволяет создавать программы для работы станков с ЧПУ несколькими способами:

  • Написание программы вручную или в текстовом редакторе ПК. Необходимый этап в подготовке специалистов для работы на станках с ЧПУ. Подходит также как основной способ программирования на производствах, где в течение длительного времени выпускают несколько простых деталей, не прибегая к перестройке оборудования.
  • Составление и ввод программы на стойке ЧПУ. Пульт управления большинства современных систем управления содержит клавиатуру и дисплей, что позволяет программировать и просматривать виртуальную имитацию процесса обработки непосредственно на рабочем месте. Многие системы позволяют производить ввод программ в «фоновом» режиме, когда станок занят обработкой заданной детали.
  • Использование возможностей CAD-CAM систем компьютеризированной подготовки производства. Специальное программное обеспечение позволяет создать трехмерную модель детали, рассчитать и подготовить программу для ее производства. А также виртуально «изготовить» требуемую деталь, используя реальные данные о кинематике конкретного станка. Этот метод позволяет создавать управляющие программы быстро и точно, практически исключить ошибки программирования и связанную с этим порчу заготовок. Особенно высока эффективность данного способа при создании УП для изготовления особо сложных деталей.

Структурно программа в G-кодах состоит из кадров. Так называют группы команд, которые предназначены для совершения какого-либо завершенного действия. Кадры могут состоять и из одной команды. Об окончании каждого «кадра» сообщает знак перевода строки (ПС/LF). Каждая программа начинается с пустого «кадра», который состоит их знака «%», а заканчивается кодами М02 или М30, обозначающими соответственно финиш программы или окончание имевшегося в памяти информационного блока.

Указанная структура и язык подготовки программ для оборудования с ЧПУ закреплены в международных стандартах RS2740, ISO-6983-1.82, а также ГОСТ СССР 20999-83. Отечественные профильные специалисты часто используют обозначение «ИСО-7 бит», которое закрепилось за программами в G-кодах еще со времен СССР. Программисты компаний, которые разрабатывают и производят станки с ЧПУ, при подготовке программного обеспечения обязаны придерживаться требований мировых стандартов.

В некоторых случаях, когда разработчики наделяют свои системы дополнительными возможностями и некоторыми специальными функциями, могут иметь место определенные отклонения программного обеспечения от стандарта создания программ в G и M кодах. В таких случаях следует внимательно изучить документацию, которая должна быть предоставлена производителем оборудования.

Системы ЧПУ всемирно признанных лидеров отрасли

Современные полностью цифровые системы на базе платформы Sinumerik 840D используются на самых ответственных процессах обработки металлов , требующих высокой точности и быстродействия.

Универсальные программные станции от компании Heidenhaih позволяют не только создавать необходимые программы обработки на персональных компьютерах, но и тестировать ПО, подготовленное при помощи CAD-CAM систем.

Распространенные стойки FANUK серии 0i рассчитаны на работу с 6-8 управляемыми осями (одновременное управление – 4 оси). Стойки серий 30i-35i позволяют производить высокоточную обработку на наивысших скоростях, и являются пока недостижимым ориентиром для многих конкурентов.

Возможно управление по 28 (!) интерполируемым осям (4 канала одновременно), может поддерживать по 4 шпинделя и инструментальных магазина. Создатели системы гарантируют скоростную обработку, нанометрическую точность и высочайшую чистоту обработки поверхности.

Читайте также  Методы управления качеством окружающей среды

На российских предприятиях успешно работают и отлично себя зарекомендовали устройства ЧПУ NC-210, NC-220, NC-230. Самые сложные обрабатывающие центры и высокоскоростные многосуппортные станки могут работать под управлением стойки NC-110, которая на сегодня является лучшей в соотношении цена-качество.

Станки с ЧПУ прочно вошли в нашу жизнь и стали незаменимыми помощниками человека в производственной деятельности. Без этих систем было бы невозможно изготавливать многие, успевшие стать привычными и обыденными вещи. Причем все необходимые детали станки под управлением ЧПУ обрабатывают быстро и качественно, с недостижимой ранее точностью, а при массовом производстве – невероятно низкой себестоимостью. Дальнейшее развитие систем ЧПУ идет по пути объединения отдельных станков в производственные комплексы, удешевления процесса подготовки производства и снижения стоимости управляющих систем. Пожелаем разработчикам успеха!

Принцип работы станков с ЧПУ

Принцип работы ЧПУ

Прежде чем понять принцип работы ЧПУ систем, для начала стоит почитать техническое описание автоматизированных систем. Подробно о принципе ЧПУ внутри статьи.

Основы числового программного управления

Для более четкого понимания всех возможных проблем, связанных с успешным применением данных, для выполнения механической обработки или резания с применением станков с ЧПУ, вам необходимо иметь представление о процессе и принципах числового программного управления. Надеемся, что этот небольшой справочный материал поможет вам понять принцип работы станков с ЧПУ.

Для начала — несколько определений

ЧПУ — Числовое Программное Управление. Принцип ЧПУ заключается в получении оцифрованных данных, после чего компьютер или САМ-программа обеспечивает управление, автоматизацию и мониторинг движений элементов машины. В роли машины может выступать токарный или фрезерный станок, роутер, сварочный автомат, шлифовальный станок, установка лазерной или водоструйной резки, листоштамповочный автомат, робот либо оборудование других типов. На крупногабаритных промышленных станках в качестве встроенного устройства управления обычно выступает компьютер. Но на большинстве станков любительского уровня или некоторых модернизированных моделях устройством управления может являться отдельный персональный компьютер. Контроллер ЧПУ функционирует совместно с электродвигателями и Настольный ЧПУ станок бывает нескольких разновидностей, предназначенных для любителей/макетчиков/моделистов. Такие станки имеют меньшую массу и уровень прочности, точности обработки и скорости работы и, кроме того, они дешевле своих промышленных аналогов, но при этом могут хорошо справляться с механической обработкой различных предметов, изготовленных из мягких материалов (пластик, пенопласт, воск). Работа некоторых настольных станков с ЧПУ может во многом напоминать работу принтера. Другие же имеют собственную замкнутую систему управления или даже встроенную специализированную CAM-программу. Некоторые модели также могут принимать данные в виде стандартного g-кода. Существуют промышленные станки настольного типа, предназначенные для выполнения мелких работ, требующих особой точности обработки, оснащенные специализированными устройствами числового программного управления.

CAM — автоматизированная механическая обработка или автоматизированное производство. Данный термин относится к применению различных пакетов ПО для управления траекторией движения режущего инструмента и генерации управляющей программы для работы станков с ЧПУ, основанных на использовании данных, получаемых путем компьютерного 3D-моделирования (CAD-файлы). В случаях когда два описанных понятия используются вместе, обычно применяется сокращение CAD/CAM.

Примечание: CAM-программа фактически не управляет станком с ЧПУ, а только создает программный код, которому следует станок.

Также это не автоматическая операция, которая импортирует 3D-модель и генерирует корректную управляющую программу. CAM-программирование, как и 3D-моделирование, требует наличия определенных знаний и опыта использования ПО такого типа, разработки технологий механической обработки, а также знаний о том, какие виды инструментов и технологических операций необходимо применять в той или иной ситуации для достижения наилучших результатов. Существует ряд несложных программ, позволяющих начинающим пользователям начать работать с ними без особых затруднений. Но есть и более сложные версии, которые требуют вложений времени и финансов для достижения максимальной эффективности их использования.

Управляющая программа — особый относительно простой машинный язык, который может понимать и исполнять станок с ЧПУ. Чтобы понимать принцип работы ЧПУ, очень важно понимать как подобная система управляется. Такие машинные языки изначально разрабатывались для непосредственного программирования обработки деталей путем ввода команд с клавиатуры станка без использования CAM-программ. Они указывают станку, какие движения он должен совершать, одно за другим, также осуществляют контроль выполнения станком других его функций, таких как скорость подачи, частота вращения шпинделя, подача СОЖ. Наиболее распространенным языком подобного рода является G-код или ISO-код — простой буквенно-цифровой язык программирования, разработанный в начале 1970-х годов для первых станков с ЧПУ. Подробнее о G-кодах в статье «Описание G»

Постпроцессор. В то время как g-код рассматривается в качестве стандартного машинного языка для станков с ЧПУ, любой производитель может изменять отдельные его части, такие как использование дополнительных функций, создавая ситуации, при которых g-код, разработанный для одного станка, может не работать для другого. Существует также множество производителей станков, разработавших собственные языки программирования. В связи с этим, для перевода данных траекторий движения инструмента, рассчитанных внутри CAM-программы, в особый код управляющей программы с тем, чтобы станок с ЧПУ мог понимать эти данные, существует связующее программное обеспечение, называемое постпроцессором. Постпроцессор, единожды сконфигурированный должным образом, генерирует соответствующий код для выбранного станка, который, по крайней мере теоретически, позволяет управлять любым станком с помощью любой CAM-программы. Принцип работы ЧПУ станков позволяет поставлять постпроцессоры вместе с CAM-программой бесплатно либо за отдельную плату.

Общие сведения о станках с ЧПУ

Станки с ЧПУ могут иметь несколько осей перемещения, а сами движения могут быть линейными либо поворотными. Многие станки совмещают в себе оба вида движения. Станки, предназначенные для резки, такие как установки лазерной или водоструйной резки, как правило, имеют всего две линейные оси — X и Y. Фрезерные станки обычно имеют как минимум три оси — X, Y и Z, а также могут иметь дополнительные поворотные оси. Фрезерный станок, имеющий пять осей перемещения — это станок с тремя линейными и двумя поворотными осями, позволяющий фрезе совершать технологические операции под углом 180º (в полусфере), а иногда и под большими углами. Также существуют установки лазерной резки, имеющие пять осей перемещения. Робот-манипулятор может иметь более пяти осей.

Некоторые ограничения для станков с ЧПУ

В зависимости от возраста и сложности конструкции, станки с ЧПУ могут иметь определенные ограничения в части функциональных возможностей систем управления и приводных систем. Большинство контроллеров ЧПУ понимают только движения строго по прямой линии или по кругу. Во многих станках перемещения по кругу ограничены главными плоскостями координатных осей XYZ. Перемещения по поворотной оси могут восприниматься контроллерами как линейные перемещения, только вместо расстояния будут использоваться градусы. Для создания перемещений по круговой дуге или линейных перемещений, проходящих под углом по отношению к главным координатным осям, две или более оси должны интерполироваться (их движения должны быть точно синхронизированы) между собой. Линейные и поворотные оси могут также одновременно интерполироваться. В случае использования станка, имеющего пять координатных осей, все пять осей должны быть идеально синхронизированы друг с другом, что является непростой задачей.

Скорость, с которой контроллер станка способен получать и обрабатывать входящие данные, передавать команды на драйверы, а также отслеживать скорость и положение рабочих органов, является критически важным показателем. Более старые и бюджетные модели станков, очевидно, обладают менее высокими показателями, что во многом схоже с тем, насколько менее производительными являются старые модели компьютеров в части выполнения требуемых операций по сравнению с их более современными аналогами.

Сначала интерпретируйте данные 3D-моделей и сплайнов

Наиболее часто возникающая проблема заключается в организации файлов и кода CAM-программы таким образом, чтобы станок, выполняющий обработку заготовок, работал с заложенными в него данными плавно и эффективно. Так как многие контроллеры ЧПУ понимают только формы дуги и прямой линии, любую другую геометрическую форму, которую невозможно описать в данном языке программирования, необходимо конвертировать в более применимую. Обычно конвертации подвергаются сплайны, то есть общие неоднородные рациональные B-сплайны, которые не являются дугами или линиями, а представляют собой трехмерные поверхности. Некоторые станки настольного типа также не способны воспринимать дуги окружности, поэтому все подобные фигуры необходимо конвертировать в полилинии.

Сплайны могут быть разбиты на ряд линейных сегментов, касательных дуг или их сочетание. Вы можете представить себе первый вариант в виде серии хорд на вашем сплайне, касающихся его концами и имеющих определенное отклонение в середине. Другим способом конвертации является преобразование вашего сплайна в полилинию. Чем меньше сегментов вы используете в процессе преобразования сплайна, тем грубее будет аппроксимация, а результат преобразования будет состоять из отрезков большего размера. Использование более мелкого масштаба сглаживает аппроксимацию, но при этом значительно увеличивается и количество сегментов. Представьте себе, что серия дуг могла бы сгладить ваш сплайн в пределах допустимых значений с использованием небольшого количества длинных отрезков. Данный факт является главной причиной того, что преобразование сплайнов в дуги предпочтительнее, нежели преобразование в полилинии, особенно в если вы работаете на станках старых моделей. С более современными моделями станков в этом плане возникает меньше проблем.

Представьте себе поверхности с тем же уровнем аппроксимации сплайнов, только многократно увеличенные и с разрывом между ними (обычно называемым перемещением инструмента между проходами). Обычно поверхности создаются с применением только линейных сегментов, но бывают ситуации, при которых могут также использоваться дуги или сочетания прямых линий и дуг.

Размер и количество сегментов определяются требуемым уровнем точности обработки, а также применяемым методом, и напрямую влияют на качество обработки. Слишком большое количество коротких сегментов может привести к сбою в работе станков старых моделей, а слишком малое — к появлению на заготовке слишком больших граней. CAM-программы обычно применяются в тех случаях, когда необходим подобный уровень аппроксимации. У опытных операторов станков, понимающих требования к детали и знающих, какие операции способен выполнить станок, обычно не возникает с этим проблем. Но некоторые CAM-программы не способны выполнить обработку тех или иных сплайнов или определенных типов поверхностей, поэтому вам может понадобиться предварительное конвертирование данных в CAD-программе (Rhino) перед использованием CAM-программы. Процесс перевода данных из CAD-программы в CAM-программу (посредством использования нейтрального файлового формата — IGES, DXF и т.д.) также может вызвать определенные проблемы, в зависимости от качества функций импорта/экспорта самих программ.

Общепринятые термины, используемые при описании станков с ЧПУ

Поняв принцип ЧПУ, следует убедиться, что вы имеете представление об основных терминах, часто использующихся в станкооборудовании. Следует понимать, что ваш проект может быть:

2-осевым, в случае если резание производится в одной плоскости. В данном случае инструмент не имеет возможности двигаться по плоскости оси Z (вертикальной). В целом координатные оси X и Y могут быть одновременно интерполированы между собой для формирования линий и дуг окружностей.

2,5-осевым, если резание производится в плоскостях, параллельных главной плоскости, но необязательно на той же высоте и глубине. При этом для изменения уровня инструмент может двигаться по плоскости оси Z (вертикальной), но не одновременно с перемещением по осям X и Y. Исключение могут составлять случаи, когда траектория движения инструмента может интерполироваться спирально, то есть описывать круг в плоскостях X и Y, одновременно двигаясь по оси Z для создания винтовой линии (например, при резьбофрезеровании).

Разновидностью вышеуказанного способа интерполяции является способ, при котором станок может интерполировать движение в двух любых плоскостях одновременно, но не в трех. Данный способ интерполяции позволяет проводить обработку ограниченного количества разновидностей трехмерных объектов, напрмиер, путем фрезерования в плоскостях XZ или YZ, но является более ограниченным по сравнению с трехосевой интерполяцией.

3-осевым, если для необходимой технологической операции требуется одновременное управляемое перемещение режущего инструмента в трех координатных осях — X,Y,Z, что необходимо для обработки большинства поверхностей произвольной формы.

4-осевым, если он включает в себя перемещение по трем осям, указанным выше, плюс перемещение по одной поворотной оси. Тут есть два варианта: одновременная 4-осевая интерполяция (полноценная 4-я ось) либо только позиционирование по 4-й оси, при котором 4-я ось может менять положение заготовки, перемещая ее между тремя координатными осями, фактически не перемещаясь в процессе обработки. 5-осевым, если он включает в себя перемещение по трем осям, указанным выше, плюс перемещение по двум поворотным осям. Кроме полноценной обработки в 5 осях (5 осей перемещаются одновременно), в вашем распоряжении часто есть вариант обработки с применением 3-х осей плюс еще 2 дополнительные оси или 3-осевая механическая обработка + позиционирование с помощью 2-х независимых осей. Также в редких случаях есть вариант обработки с применением 4-х осей плюс одной дополнительной оси или непрерывная механическая обработка по 4 осям + позиционирование по 5-й оси. Звучит запутанно, не правда ли?

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: