Станки с ЧПУ — виды, преимущества, сферы применения

05/07/2022
Петров Сергей Игоревич
Подписывайтесь на наш Telegram канал

Основные характеристики станков с ЧПУ

Числовое программное управление - это выполнение обработки материалов автоматизировано, без необходимости присутствия и контроля персонала. Производственный процесс, в котором высокоточная компьютерная программа управляет движением различных инструментов и машин на заводе. Таким образом, компьютеры могут с предельной точностью управлять сложными движениями станка. Примеры станков, которыми можно управлять с помощью станков с ЧПУ, включают фрезерные, токарные, сверлильные, лазерные и другие. Полноценный процесс обработки ЧПУ зависит от CAD и CAM. CAD - это автоматизированное проектирование, а CAM - это автоматизированное производство. Отличительная черта этого механизма, в том, что он создает деталь отделением лишнего материала от заготовки, а не прибавлением нового. Станки с ручным управлением не способны работать с многими материалами и сложными изделиями, а станки с ЧПУ способны производить объекты любой сложности и обрабатывать любое сырье: дерево, сталь, алюминий, латунь, медь, титан, стекловолокно, полипропилен и др.

Виды оборудования с числовым программным управлением:

  • фрезеры;
  • граверы;
  • лазерные резаки; 
  • плазмотроны;
  • токарные станки.

Сфера применения

Станки с ЧПУ обширно используются практически во всех секторах промышленной индустрии и хозяйственном производстве.

Обработка металла и многие виды машиностроения. На сегодняшний день большая часть деталей сложной формы, выпускается на станках с ЧПУ. Например:

  • морские контейнеры;
  • рекламные установки;
  • механизмы строительного назначения;
  • разные элементы бытовой техники;
  • торговая и холодильная техника;

В машиностроительной сфере применяются при производстве:

  • Панелей кузова;
  • Пусковых двигателей;
  • Моторных отсеков и головки цилиндров;
  • Коробок передач;
  • Специальных запчастей.   

Производство на станках ЧПУ

рис. 1. Производство на станках ЧПУ


Изготовление электроприборов. Оборудование применяется для создания печатных плат, на производстве цифровых считывающих устройств и систем числового контроля, для изготовления лицевых панелей и корпусов, утеплителей, радиаторов и розеток. Прецизионные станки часто применяются при производстве оборудования и обработки электронных компонентов, а также независимых машинных систем, полупроводников и электронной промышленности.

Производство мебели. Производство мебели на станке с ЧПУ, это процесс обработки, в котором используются компьютеризированные системы управления и вращающиеся многоточечные режущие инструменты для постепенного удаления материала с заготовки и производства детали или изделия. Этот процесс подходит для обработки широкого спектра материалов, таких как металл, пластик, стекло и дерево. Станки с ЧПУ выпускают  сложные и простые мебельные фасады, производят раскройку. С помощью него можно обрабатывать различные древесные породы. Например изготовление деревянного стула и все последующие детали проектируются с помощью программного обеспечения CAD  для автоматизированного проектирования. Эта компьютерная программа позволяет дизайнерам деревянной мебели создавать виртуальные 3D-модели мебели, которая должна быть изготовлена.  В мебельном производстве оборудование с ЧПУ включает в себя раскроечный станок с ЧПУ с многоголовочным сверлом, станок для бокового сверления и станок для шестистороннего сверления.

Фрезерный станок с ЧПУ для работы с деревом


рис. 2. Фрезерный станок с ЧПУ для работы с деревом

Токарный станок с ЧПУ


рис. 3. Токарный станок с ЧПУ



Аэрокосмическая отрасль. Станки с ЧПУ используют для аэрокосмического производства самолетов, вертолетов и космических аппаратов при обработке крупноформатных алюминиевых и композитных панелей. Чрезвычайно высокий уровень точности, необходимый в аэрокосмической промышленности, делает обработку с ЧПУ подходящим производственным процессом для этого сектора. Детали самолетов, начиная от втулок, петель, зажимов и других нестандартных деталей, должны изготавливаться из высококачественных материалов. Это делается для того, чтобы эти компоненты самолета функционировали должным образом, не создавая какой-либо опасности. Вот почему титан наиболее часто используется для аэрокосмических элементов. Могут использоваться и другие материалы: алюминий, нержавеющая сталь, медь, бронза и некоторые виды пластика. Детали, которые можно изготовить на ЧПУ-станках для аэрокосмической отрасли:

  • Элементы шасси;
  • Титановые обшивки;
  • Втулки;
  • Многослойные и сотовые панели;
  • Крылья самолета;
  • Коллекторные трубы.

Производство деталей для аэрокосмической промышленности


рис. 4. Производство деталей для аэрокосмической промышленности

ЧПУ станок


рис. 5. ЧПУ станок


Медицинская сфера. В сфере здравоохранения оборудованием с ЧПУ делают обработку мелких деталей. Изготавливают различное техническое оснащение и механизмы для поддержания жизни человека. С помощью станков с ЧПУ прецизионные медицинские детали также могут подвергаться комплексной чистовой обработке поверхности, чтобы гарантировать отсутствие дефектов поверхности. Применение ЧПУ-обработки в медицине включает производство:

  • Хирургические медицинские инструменты (хирургические ножницы, биопсийные трубки, рукоятки лезвий, резцы, пилы, щипцы, держатели имплантатов, зажимы);
  • Рентгеновские аппараты;
  • МРТ-сканеры; 
  • Создание телесных имплантов;
  • Титановых протезов суставов и костей;
  • Части кардиостимулятора.

Преимущества использования оборудования с ЧПУ

Растущий спрос на станки с ЧПУ объясняется множеством преимуществ: 

  • Автоматизированный процесс работы. Влияние персонала на производственный процесс минимизируется, уменьшаются издержки на заработную плату;
  • Автоматическое производство способствует минимальным рискам травм персонала и улучшает безопасность. 
  • Высокая точность при изготовлении детали и возможность неоднократного повторения конечного итога технологического процесса. Это необходимая часть массового производства;
  • Оперативность перепрофилирования оснащения для выпуска разных элементов. Необходимо изменить программное обеспечение, загруженное в станок. Число вероятных вариантов ограничивается только наличием тех или иных программ;
  • Возможность изготовления сложных по конфигурации или больших по объему деталей. Многие из них не могут быть сделаны на оборудовании с ручным управлением;
  •  Бесперебойная система необходима для исправной организации работы производства.

Основные элементы станков с ЧПУ

Станки с ЧПУ являются сложным оборудованием по инженерным и конструктивным характеристикам. С помощью них можно осуществлять мониторинг взаимосвязей в режиме реального времени, увеличить эффективность производства и точность обработки материалов. Они состоят из следующих элементов:

  • Устройство обработки деталей. Для обработки материала необходимо контролировать вращение, движение и скорость. Устройство обработки деталей с помощью закодированных инструкций осуществляет полный контроль за процессом работы и всеми дополнительными функциями станка;
  • Устройство для ввода данных. Этим устройством вводится программа для обработки при управлении ЧПУ; 
  • Программа управления станком. Блок управления станком это центральная часть механизма ЧПУ. Он осуществляет ряд важных функций в процессе производства:
  • Распознавание и расшифровка заложенной программы управления;
  • Организация интерполяций (линейных, круговых и спиральных). Создание команд перемещения по осям;
  • Для точного положения станка используется усиление и управление работой приводных двигателей, винтовых передач; 
  • Осуществление команд движения оси в схемы усилителя для управления механизмами оси.
  • Контроль местонахождения и скорости привода оси обрабатываются с помощью сигналов обратной связи;
  • Управление дополнительными функциями управления;
  • Система обратной связи. Измерительная система обратной связи следит за положением режущего инструмента за счет датчиков местоположения. 


Программа управления станком


рис. 6. Программа управления станком

Пульт управления ЧПУ станком


рис. 7. Пульт управления ЧПУ станком


Виды станков с ЧПУ

Станки по виду работы инструмента обработки:

  • Точечный: При точечной работе инструмента регулируется процесс работы станка в определенном положении. Инструмент движется от одной до другой точки; 
  • Контурный: Материал передвигается в процессе обработки относительно режущего инструмента. 

Станки по виду работы инструмента обработки:

Система управления (разомкнутая и замкнутая);

Разомкнутая: Заложенная программа идет в блок управления через устройство ввода данных. Затем блок управления преобразует эти инструкции в электрические импульсы (сигналы) и отправляет их в сервоусилитель для пуска сервомоторов, но не обладают обратной связью.

Замкнутая: с замкнутым контуром оснащены системой обратной связи для контроля фактической производительности и исправления расхождений с запрограммированными данными.


Лазерные станки

Лазерные станки - это профессиональное оборудование, предназначенное для резки, гравировки, маркировки, сварки и очистки различных материалов. Лазерные станки отличаются энергоэффективностью и медленным использованием расходных материалов. 

Два типа лазерных станков с ЧПУ :

  • с CO2 излучателем;
  • с оптоволоконным твердотельным иттербиевым излучателем. 

Станки CO2  могут обрабатывать: медь, латунь, нержавеющую сталь и их сплавы, а также неметаллы и фанеру. Используется для резки паронита, резины, керамики, бумаги, картона и меха.



Лазерный станок с чпу


рис. 8. Лазерный станок для резки металла

Лазерный станок c ЧПУ 900х1300 мм 100Вт


рис. 9. Лазерный станок c ЧПУ 900х1300 мм 100Вт


Сверлильные устройства

Сверлильный станок с ЧПУ обычно применяется для массового производства. Многие сверлильные станки часто имеют многофункциональный обрабатывающий центр. Самый быстрый станок состоит из нескольких шпинделей в револьверной головке с предварительно установленными сверлами разных диаметров. Этот тип станка может выполнять развертывание, зенкерование и нарезание резьбы в отверстиях. Они с высокой точностью выполняют весь комплекс сверлильно-фрезерных операций с заготовками различной формы.



Радиальной сверлильный станок с чпу стекле


рис. 10. Радиально сверлильный станок с ЧПУ

Сверлильное устройство с ЧПУ


рис. 11. Сверлильное устройство с ЧПУ



 Система ЧПУ FANUC 0-MC используется для сверлильных станков и обрабатывающих центров

Токарные станки

Станки обладают высокой производительностью и применяются в серийном производстве. Они имеют меньшее количество осей, чем фрезерные станки с ЧПУ. Обладают упрощенной кинематикой, выдерживают большие нагрузки, точно перемещаются и могут обрабатывать материал многоинструментальным способом. Токарный станок с ЧПУ имеет специальный резец, который закрепляется в держателе. Также в комплекте имеется кассетный резцедержатель. Вместимость кассетного резцедержателя до 12 рабочих инструментов

Разновидности токарных станков с ЧПУ:

  • Центровые. Обрабатывают элементы конической и цилиндрической формы способом точения;
  • Патронные. Используются для резьбы, сверления, зенкерования, затачивания различных механизмов;
  • Комбинированные (патронно-центровые). Эффективное оборудование, совмещающее в себе функции центрового и патронного видов станка;
  • Карусельные. Предназначены для работы с материалом большого размера или сложных необычных форм. Есть два вида: одностоечные (для обработки заготовок диаметром до 2 метров) и двухстоечные (обработка больших деталей).


Токарный станок с чпу


рис. 12. Токарный станок с ЧПУ

Настольный токарный станок с ЧПУ


рис. 13. Настольный токарный станок с ЧПУ


Система ЧПУ для токарных станков FANUC. Высокопроизводительные PowerMate 0 используются для работы с маленькими двухосевыми токарными станками. Они обладают легким управлением, могут быть оснащены CRT/MDI и китайским дисплеем или DPL/MDI. Имеет хорошее соотношение цена/качество

Фрезерные станки


Фрезерные станки являются одними из наиболее распространенных типов станков с ЧПУ, которые имеют встроенные инструменты резки. Материалы располагаются внутри фрезерного станка с ЧПУ, после чего компьютер приводит инструменты для их сверления или резки в работу. Используются для фрезерования деталей, удаления материала из заготовки, имеющих как простую плоскую форму, так и сложную пространственную конфигурацию. Может одинаково эффективно фрезеровать прочную древесину, жесткий пластик и даже легкий металл. Основная задача с помощью вращения режущих инструментов фрезеровка деталей, а дополнительно выполняет раскрой листовых материалов, обработку исходной заготовки под разными углами, выбирание пазов.


Фрезерный станок с ЧПУ


рис. 14. Фрезерный станок с ЧПУ

фрезерный станок


рис. 15. Фрезерный станок

Плазменные станки

Плазморежущие станки с ЧПУ используются для резки материалов. Они отличаются от фрезерных тем, что выполняют эту операцию с применением плазменного резака. Станок плазменной резки определяется как способ, который режет электропроводящие материалы с помощью ускоренной струи горячей плазмы. Эти типы станков с ЧПУ оснащены мощным резаком, способным разрезать грубые материалы, такие как металл.

Плазменный станок с ЧПУ


рис. 16. Плазменный станок с ЧПУ

Плазменный ЧПУ станок для резки металла


рис. 17. Плазменный ЧПУ станок для резки металла


Станки с ЧПУ для домашнего пользования

Станки для дома отличаются габраритами, небольшой производительностью и мощностью. Малогабаритные станки подойдут для использования в маленьких помещениях и за счет маленькой мощности домашнего станка, шум от его работы будет минимальным. Универсальные домашние станки могут выполнять различные виды обработки всевозможных материалов. 

Пятиосевой станок для домашнего использования с числовым программным управлением


рис. 18. Пятиосевой станок для домашнего использования с числовым программным управлением

Настольный станок с ЧПУ по металлу


рис. 19. Настольный станок с ЧПУ по металлу


Вывод

Станок с ЧПУ управляется компьютерами и используется для повышения производительности, сокращения отходов и даже устранения риска человеческой ошибки. Обработка с ЧПУ может применяться для самых разных машин и задач. Благодаря обработке с ЧПУ устройствами можно управлять дистанционно, что повышает безопасность на рабочем месте. По мере развития технологий обработка с ЧПУ становится все более распространенной. Оператор станков с ЧПУ может использовать этот тип программирования для производства высококачественных деталей на заказ быстрее, чем когда-либо прежде.


Подписывайтесь на наш Telegram канал

Комментарии

Сообщения не найдены

Написать отзыв

Подписывайтесь

Введите адрес электронной почты, чтобы получать информацию о специальных предложениях и акциях.