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.