Что делает станок с ЧПУ?

Компьютеризированное числовое управление (ЧПУ) станок — это обрабатывающий инструмент, который разрезает заготовку на заготовки нужной формы. Станки с ЧПУ используют программное обеспечение, разработанное для управления движением сложных станков, таких как фрезерные, шлифовальные и токарные. Эти автоматизированные методы производства позволяют выполнять широкий спектр сложных и точных операций обработки с ЧПУ. Обработка с ЧПУ широко применяется в аэрокосмической, оборонной и автомобильной промышленности.

В промышленности ЧПУ часто используется для резки металлических и пластиковых деталей. К распространённым режущим инструментам относятся фрезерные, токарные, режущие, сверлильные, шлифовальные станки, гидроабразивные и лазерные станки. Эти инструменты можно автоматизировать для работы с ЧПУ. Кроме того, ЧПУ можно использовать для управления нестаночным оборудованием, например, сварочными аппаратами, станками для сборки электронного оборудования или для намотки проводов.

Давайте подробнее рассмотрим следующий материал: Делает ли станок с ЧПУ?

История числового программного управления

За последние несколько десятилетий технология ЧПУ претерпела эволюцию от устройств, управляемых перфорированными ремнями, до станков, способных считывать код ЧПУ и создавать очень точные трехмерные механические детали.

Джон Парсонс был автором идеи станков с ЧПУ. Он построил первый станок с ЧПУ в 1949 году. Этот станок работал на основе набора перфокарт, которые управляли процессом. Позже, в 1952 году, группа экспертов из Массачусетского технологического института построила Cincinnati Milacron Hydrotel — первый станок с ЧПУ, доступный широкой публике.

Как работают числовые программные программные обеспечения?

В системе ЧПУ блок управления станком (MCU) представляет собой микрокомпьютер, подключенный к станку. Этот микрокомпьютер хранит и запускает уникальную программу для каждого изготавливаемого изделия. Эти программы обычно пишутся на языке программирования G, соответствующем международному стандарту. Язык программирования M также может использоваться совместно с G-кодом для работы с ЧПУ.

G-код указывает станку, как двигаться и работать, в то время как M-код указывает программе, как двигаться снаружи. Программа также содержит инструкции и настройки для станка, такие как скорость подачи материала, а также положение и скорость перемещения детали.

В начале процесса инженер использует систему автоматизированного проектирования (САПР) для создания чертежа изготавливаемой детали. Затем чертеж преобразуется в G-код. Программа устанавливается на микроконтроллер, после чего выполняется тестовый прогон без использования исходных материалов, чтобы убедиться в правильности настройки и работоспособности оборудования. Этот этап очень важен, поскольку неправильная установка скорости или положения может привести к повреждению станка и детали.

Когда всё будет готово, станок с ЧПУ запустит программу и выполнит задание в соответствии с требованиями. Эти задачи можно выполнить с нуля, распечатать или вырезать.

Распространенные типы станков с ЧПУ включают, но не ограничиваются:

• Токарные станки с ЧПУ: Используется для токарных работ
• Фрезерные станки с ЧПУ: Используется для резки и сверления
• Плазменные резаки с ЧПУ: Используется для резки металла плазменным резаком.
• Фрезерные станки с ЧПУ: Используется для резки различных материалов, таких как дерево, пластик и металл.
• 3D-принтеры: Машины для аддитивного производства, которые создают объекты слой за слоем

Читать далее:Что нужно знать перед началом обработки на станках с ЧПУ

Основные функции станков с ЧПУ

В промышленности станки с ЧПУ чаще всего используются для следующих целей:

Резка

Станки с ЧПУ идеально подходят для проектов, требующих точной и быстрой резки. Они поддерживают две самые передовые технологии резки: электроэрозионную формовку (ЭЭО) и проволочно-вырезные станки.

В электроэрозионной обработке термическая эрозия возникает в результате взаимодействия двух электродов. Один из них — медный или графитовый, закреплённый на инструменте. Второй — диэлектрическая жидкость, окружающая обрабатываемый объект. Примечательно, что инструмент и обрабатываемая деталь никогда не находятся в прямом контакте во время процесса. Работы по резке проволоки по тому же принципу, что и электроэрозионная резка, за исключением того, что в качестве точного режущего инструмента используется проволочный электрод.

Бурение

Этот точный метод сверления использует вращающийся режущий инструмент для создания круглых отверстий в неподвижной заготовке. Примерами служат дрели или высокоскоростные гидроабразивные станки. В большинстве случаев эти отверстия используются для установки гаек и болтов.

Шлифование

инструменты с ЧПУ Часто оснащаются шлифовальными кругами для получения практически идеальной поверхности. Субтрактивное шлифование гораздо точнее любого метода аддитивного производства. Оно позволяет устранить дефекты размером до 1/10 ширины волоса.

Фрезерование

Фрезерные станки с ЧПУ похожи на обычные фрезерные станки и другие ручные фрезерные станки. Они используют токарный, гидроабразивный или токарный инструмент для удаления материала с неподвижной заготовки. Фрезерные станки с ЧПУ могут перемещаться по нескольким осям, что позволяет операторам выполнять точную горизонтальную, вертикальную, наклонную и… торцевое фрезерование Работа. Поскольку оператору не приходится многократно менять и перекреплять заготовку, эти возможности обработки под разными углами ускоряют процесс изготовления сложных деталей из дерева, металла и пластика.

Поворот

Этот процесс на станке с ЧПУ похож на фрезерование, но заготовка не закреплена на рабочем месте. Вместо этого она крепится к быстровращающемуся токарному механизму. Затем рабочий использует токарный станок или станок с ЧПУ с аналогичными инструментами для удаления небольших фрагментов материала, пока заготовка не приобретет желаемую форму.

Почему так важно ЧПУ?

С ЧПУ, различные станки Позволяет быстрее создавать более гладкие и точные изделия. Этот процесс исключает необходимость ручной обработки и значительных трудозатрат. Это значительно экономит время и трудозатраты.

Вот некоторые из преимуществ ЧПУ:

Снижение затрат

Поскольку инструменты с ЧПУ могут обрабатываться более точно, это снижает себестоимость производства, делая его более рентабельным. Сокращение отходов материала, повышение производительности и возможность масштабирования — всё это приводит к снижению энергопотребления, что снижает эксплуатационные расходы. Кроме того, нет необходимости беспокоиться о финансовых обязательствах, связанных с безопасностью труда, что также способствует снижению затрат.

Сокращение отходов

Благодаря улучшениям в области моделирования и итеративной оптимизации, программное обеспечение, используемое для запуска различных типы станков с ЧПУ В процессе производства образуется мало отходов. Это означает, что сокращение отходов материала также способствует снижению стоимости обработки.

Повышение безопасности работников

Устраняя необходимость в чрезмерном человеческом взаимодействии, компьютеры с ЧПУ обеспечивают безопасность рабочих и предотвращают несчастные случаи. Большинство станков с ЧПУ теперь могут работать автономно, что позволяет дистанционно управлять ими для обновления программного обеспечения, внесения изменений в конструкцию или выполнения других плановых работ.

Сокращение человеческого фактора

Считается, что станки с ЧПУ обеспечивают большую точность, сложность, скорость, свободу и повторяемость. Это связано с тем, что они предотвращают ошибки персонала в процессе производства. В конечном счёте, это означает, что при изготовлении изделия будет допущено меньше ошибок.

Резка по контуру

С помощью ЧПУ можно выполнять такие операции, как контурная обработка. Это позволяет фрезеровать формы с кривыми, как при 3D-печати и проектировании. Это также открывает больше возможностей для обработки деталей.

Более быстрый код микроконтроллера

Некоторые ЧПУ могут иметь встроенное программное обеспечение САПР и системы автоматизированного производства. Это может ускорить написание микроконтроллеров. Более высокая скорость программирования также означает сокращение времени обработки, что повышает эффективность обработки деталей.

Улучшение оперативной разведки

Внедрение программного обеспечения для планирования ресурсов предприятия и связанных с ним программ, таких как программное обеспечение для управления активами предприятия, может упростить выполнение операционных задач и задач бизнес-аналитики. Это поможет повысить производительность и качество обслуживания предприятия, что приведет к повышению его экономической эффективности.

Никаких узких мест

ЧПУ делают работу лучше, поскольку используют более автоматизированное оборудование, что снижает производительность и количество узких мест в производстве.

Хотя станки с ЧПУ имеют множество преимуществ, у них также есть некоторые недостатки. Станки с ЧПУ стоят дороже, требуют больше обслуживания и требуют от компаний нанимать квалифицированных программистов ЧПУ.

Важные области применения ЧПУ

Станки с ЧПУ играют важную роль во многих важных областях, таких как здравоохранение, аэрокосмическая, военная и оборонная промышленность. Компаниям в этих отраслях требуются максимально точные детали, поскольку поломка детали может быть опасна для жизни. Станки с ЧПУ обеспечивают такую точность.

Ниже приведены распространенные отрасли промышленности, в которых используются станки с ЧПУ.

Аэрокосмическая промышленность

Технология ЧПУ упрощает достижение необходимой точности при изготовлении каждой детали самолёта, включая внешнюю обшивку и детали интерьера. Обработка деталей самолетов на станках с ЧПУОни должны быть максимально точными и аккуратными, поскольку часто имеют решающее значение для выполнения поставленной задачи. Кроме того, компьютерная обработка часто является единственным способом обеспечить соблюдение строгих стандартов плоскостности, круглости и цилиндричности. Также распространены допуски вплоть до 0,00004 дюйма.

Аэрокосмическая обработка с ЧПУ Может быть изготовлена из множества различных материалов, включая алюминий, нержавеющую сталь, латунь, никель, бронзу, керамику, пластик, магний, титан и высокопрочные металлы, такие как инконель.

Ниже приведены некоторые примеры деталей, изготовленных на станках с ЧПУ:

• Компоненты шасси
• Титановые кожухи
• Аэродинамические профили
• Втулки
• Статорные сборки
• Многообразия
• Корпуса редукторов из магния
• Электрические разъемы

Медицинское оборудование

Для удовлетворения потребностей пациентов необходимо Медицинская сфера в значительной степени опирается на станки с ЧПУ для производства точной, качественной и персонализированной продукции. Во время пандемии COVID-19 потребность в большем количестве масок и респираторов увеличила использование станков с ЧПУ. Пациенты, получающие медицинскую помощь, также часто используют одноразовые медицинские инструменты для предотвращения заражения инфекционными заболеваниями. В связи с этим для медицины ещё важнее использовать станки с ЧПУ для ускорения производства большего количества медицинских изделий.

Вот некоторые распространённые изделия, которые можно изготавливать на станках с ЧПУ:

• Магнитно-резонансные томографы
• Имплантаты
• Ортопедические устройства
• Электронные корпуса для устройств мониторинга
• Исследовательское оборудование
• Экранированные корпуса
• Детали из высокотемпературных пластмасс
• Медицинские инструменты
• Индивидуальная стерильная упаковка
• Продукция, одобренная Управлением по контролю за продуктами и лекарствами

Автомобильная промышленность

Автомобильная промышленность — одна из важнейших отраслей, где применяется обработка на станках с ЧПУ. От создания прототипов для исследований и разработок до производства крупных партий деталей — каждый аспект автомобильной промышленности нуждается в улучшении с помощью обработки на станках с ЧПУ.

Кроме того, фрезерные и токарные станки с ЧПУ используются для изготовления множества различных деталей, от крупных секций блока цилиндров до небольших шестерён и панелей. Только для двигателей внутреннего сгорания требуется несколько станков с ЧПУ. Эти станки могут использоваться для обработки огромных кусков металла в панели корпуса двигателя, а также для изготовления цилиндров, поршней и других деталей, используемых для сборки компонентов цилиндров в блок цилиндров.

Вот некоторые детали, которые можно обрабатывать на станках с ЧПУ:

• Коробки передач
• Детали двигателя
• Оси
• Клапаны
• Панели приборов
• Блоки цилиндров
• Газовые манометры

Электроника

ЧПУ-резка отличается точностью и гибкостью, что делает её эффективным способом производства изделий для электронной промышленности. Благодаря этому станки с ЧПУ могут работать с различными полимерами и металлами, включая проводящие и непроводящие материалы.

Изготовление компьютерных деталей с помощью ЧПУ ускоряется, поскольку не требуется этап изготовления готовых форм. Кроме того, конструкции можно изменять и тестировать снова и снова без каких-либо дополнительных инструкций. По имеющимся данным, у Apple имеется 10 000 станков с ЧПУ, и компания изготовила большое количество ноутбуков с использованием этих станков.

Станки с ЧПУ могут изготавливать следующую продукцию:

• Бытовая электроника
• Полупроводники
• Радиаторы
• Печатные платы
• Электроизоляция
• Корпуса усилителей
• Защита от радиочастотных помех

Газ и нефть

Станки с ЧПУ используются для проектирования крупногабаритных машин, используемых на буровых установках и заводах, чтобы обеспечить их идеальную сборку. Если детали не подходят друг к другу, цилиндры могут не надуваться, поршни могут не сбрасывать достаточное давление, а клапаны могут протекать. По этой причине нефтяные компании используют Детали, обработанные на станке с ЧПУ чтобы обеспечить идеальную подгонку деталей.

Вот несколько примеров того, что изготавливается с использованием станков с ЧПУ:

• Сверла
• Стержни
• Поршни
• Клапаны
• Гидравлические компоненты
• Клапанные системы

Морской

Судостроение в значительной степени зависит от станков с ЧПУ, поскольку для поддержания плавучести и функционирования судов требуются очень точные компоненты. Судам требуется множество различных типов оборудования, таких как подводные датчики и трансмиссии. В результате судостроение вынуждено использовать высокоточные станки с ЧПУ при производстве лодок и другого морского оборудования.

Вот некоторые распространённые детали, изготавливаемые на станках с ЧПУ:

• Пропеллеры
• Изоляционные чехлы
• Компоненты для двигателя
• Прототипные формы
• Ребрышки
• Стингеры

Заключительные замечания

В заключение следует отметить, что станки с ЧПУ — это технологическое чудо, изменившее облик производства и обработки. Их способность точно и эффективно выполнять сложные задачи на основе цифровых технологий произвела революцию в различных отраслях — от аэрокосмической до деревообрабатывающей.

Эти станки, управляемые компьютерным программированием, достигли ранее невообразимого уровня точности и повторяемости. По мере развития технологий возможности станков с ЧПУ, вероятно, будут расширяться, открывая новые возможности для сложного и эффективного производства в самых разных отраслях.

По сути, станки с ЧПУ — это больше, чем просто инструмент. Они являются краеугольным камнем современного производства, оптимизируя процессы и продвигая вперёд область точного машиностроения.