Работа чпу станка по металлу

Обновлено: 04.10.2024

Сегодня работа на станке с ЧПУ – весьма перспективна. Эту профессию выбирают многие, так как она принадлежит к серии интеллектуальных и востребованных. Что должен знать специалист, чтобы трудиться на программируемом станке?

Владеть знаниями о ЧПУ
Спектр умений работающего на программируемом оборудовании
Научиться – овладеть мастерством
А как с учебой в режиме онлайн?
Распределение обязанностей
Быть готовым к новому уровню требований
Заключение

Большинство производственных структур избавляются от станков обычных и приобретают прогрессивное оборудование. Их главный мотив – высочайшая точность обработки. А завершив комплектацию новой техникой, начинают искать специалистов, способных на ней работать.

С приятным удивлением пришлось прочесть объявление в сети, в котором приглашался специалист на комплексную металлообработку на станках с ЧПУ за биткоины. А это доказательство того, что профессия востребована и престижна. Труд грамотного специалиста ценится высоко.

Прошли те времена, когда мастеру (токарю или фрезеровщику) приходилось самому выполнять настройку оборудования, следить за работой станочного парка. Сейчас, когда все процессы автоматизированы, работа на станке с ЧПУ требует гораздо меньше усилий, чем в прошлом, но зато повышаются требования к уровню квалификации.

Владеть знаниями о ЧПУ

Фрезерные, сверлильные и токарные станки с числовым программным управлением (ЧПУ) принадлежат к оборудованию, на котором можно выполнять механическую обработку любого материала (речь идёт о пластике, графите, алюминии, меди, чугуне и стали, древесине) специальными инструментами – фрезами, сверлами и резцами. Опытный оператор станка, а также наладчик знает, что у материала режущей части инструмента твёрдость и прочность призвана быть выше, чем у обрабатываемой заготовки. Они подбирают сплав среди твердых и быстрорежущих, используется алмаз и минералокерамический компонент.

Квалифицированному специалисту известны формы и типы инструментов, сфера их применения, правила ухода за ними. Помимо горизонтальных и вертикальных типов станков, распространены и универсальные. На них обрабатывать сложные детали можно выполнять под нужным углом, с применением разных инструментов.

Быстро вращаясь, они способны обтачивать заготовки, разрезать их, раскраивать материал, сверлить отверстия, выполнять гравировку. И всеми процессами руководит программа блока ЧПУ.

Перемещения по осям (речь идет о портале и шпинделе) обеспечиваются тремя микрошаговыми двигателями. Вместе с инструментом, они составляют механический блок устройства. А вот управление производственными операциями осуществляет электронный блок. При помощи программного обеспечения происходит обработка графических файлов, которые стают векторными изображениями, переводятся в G-код.

Спектр умений работающего на программируемом оборудовании

Чтобы изготовить деталь, работающий на ЧПУ станке, должен уметь:

построить её при помощи графического редактора (программы AutoCad, Corel Draw);
установить программу в ОЗУ станка то ли в оперативной памяти;
определиться с режимом и параметрами управления микрошаговыми двигателями, адекватные технологическому заданию и виду материалов, которые нужно обработать;
визуально осуществлять контроль за ходом каждой технологической операции на панели, где видно отображение текущей информации про работу оборудования.

От операторов не требуются действия особой сложности в процессе обслуживания станков с ЧПУ, а применение программируемого оборудования одновременно решает насколько задач:

повышается уровень производительного труда;
обеспечивается отличная качественная и точная обработка;
улучшается решение проблем с культурой производства и безопасностью труда.

ВНИМАНИЕ! Управляющую программу создают минимум для двух фрез. С помощью первой выполняется черновая работа с заготовкой: а вторая занимается чистовой обработкой.

Научиться – овладеть мастерством

Согласитесь, что токарями и фрезеровщиками не рождаются, ими становятся. И этой профессии надо учиться. Где? Как долго? Реклама в социальных сетях пестрит заголовками типа: «Научим работать на ЧПУ за 5 минут!», «Обучиться эксплуатации станка за 2 недели!». Такие заявления – не больше чем бравада. 5 минут вообще не берем в расчет. За 2 недели можно успеть прослушать определённый сжатый теоретический курс обучения.

А ведь для того, чтобы стать специалистом, причем, – грамотным и ответственным, достойным занять должность, которая высоко оплачивается, нужна ещё и практика.

Самый надёжный вариант для овладения профессией – учеба в профильном учебном заведении – колледже. Там обучают по программе, где есть место и для теории, и для практики (в определённых пропорциях). Правильный подход к обучению и состоит в том, чтобы теория соединялась с практикой. Хорошо усваивать теорию, если дома, в учебном заведении, где человек получает образование, есть на чем попробовать работать самостоятельно.

Отличный вариант, если приглашают работать на станок ЧПУ с обучением профессии. Он стоит внимания соискателя работы, так как его обучение будет проходить непосредственно на производстве. Там руководители напрямую заинтересованы в том, чтобы быстрее подготовить работника высокой квалификации.

А как с учебой в режиме онлайн?

Сегодня и это вполне реально. Готовы обучать работе чпу станка некоторые интернет-ресурсы. В частности, стали весьма популярными удаленные курсы в Skype онлайн. И, в общем-то, это неплохо:

прослушать грамотное изложение теоретических основ;
увидеть, как эта техника работает;
обратить внимание преподавателей на определенные нюансы.

Но пока человек сам не подойдет к станку, не пощупает все своими руками и не попробует выполнить все рекомендуемые операции, – трудно считать, что он чему-то научился.

Что хорошо на подобных курсах, так это многоразовые упражнения по написанию УП (управляющих программ); приобретение навыков создания векторных изображений и пользование возможностями ArtCam, StreameLine, Мach 3 и других программ.

Неплохо было бы просмотреть видео (их в интернет-сети создано немало), где теоретически научат обслуживанию и наладке таких станков. И затем приобрести комплекс необходимых практических навыков.

Распределение обязанностей

Учитывая тот факт, что сегодня программируемые станки – сложные электромеханические приборы, согласованное обслуживание осуществляют два человека: наладчик агрегата (ему вверены сложные операции, связанные с наладкой и переналадкой устройства), а оператору надлежит следить за ходом процесса и обслуживать станок.

Наладчик, выполняя свои обязанности, занимается:

подбором инструментов, проверкой их заточки; введением предусмотренных технологической картой размеров;
установкой инструментов; проверкой, насколько надежны крепления, лентопротяжный механизм и вся система при работе в режиме холостого хода;
введением перфолент, анализом правильности программ;
закреплением в патроне заготовок, пуском режима «По программе».

Обработав заготовку и измерив сделанную деталь, наладчик вносит поправки, и таким же образом обрабатывается еще одна заготовка. Если расхождений по размерам нет, вводится режим «Автомат» и затем свои функции исполняет оператор. Он выполняет:

замену масла и смазки в патронах;
наладку пневматических и гидравлических узлов оборудования и точных параметров;
очищение места, оставляющего рабочую зону;
тестирование на предмет работоспособности.

Он также должен убедиться, что выполняется подача смазочной жидкости в гидросистему и другие узлы.

Быть готовым к новому уровню требований

Интенсивное развитие техники микропроцессорах, содействовало тому, что сейчас, через каждые 3-5 лет, существенное обновление претерпевает аппаратная часть устройств чпу, их работа.

Сегодня в отрасли машиностроения становится всё больше роботизированных производств. Более реальной стала концепция, которая называется «безлюдное производство». Речь идёт о полной роботизации предприятий машиностроительного сектора. В идеале, нас ожидает полностью автоматическое производство, в котором не участвует человек.

Предсказанное писателем-фантастом Айзеком Азимовым появление роботов, сейчас нашло воплощение в металле. И это породило целый ряд проблем. На полном серьезе, в кулуарах правительства Южной Кореи, идут дебаты по поводу редактирования текста «Устава этических норм для роботов».

Но это отдалённая перспектива. А сейчас для многих молодых людей реально получить базу знаний для работы со станком ЧПУ. Это путь в одну из наиболее востребованных профессий современности.

Оборудование, имеющее числовое программное управление, привлекает всех людей, кому интересно своими руками изготовлять качественную и нужную продукцию.

Они имеют дело с разнообразными станками токарной и фрезерной групп. В частности, с револьверными, а также высокопроизводительными агрегатными (у различных моделей этого типа оборудования может одновременно работать в пределах 100 инструментов: фрезы, сверла, резцы).

Если необходима криволинейная форма образующей поверхности, работы выполняются с помощью гидросуппорта, который управляется ЧПУ. Сегодня система ЧПУ может быть установлена и на гидроабразивных станках. Их функция – качественный раскрой листового материала: металла, пластика, натурального и искусственного камня, стекла.

Заключение

Работать на станках с ЧПУ сегодня престижно, поэтому и требования к уровню квалификации достаточно высокие. Опытный наладчик или оператор оборудования много должен знать и уметь, чтобы соответствовать этим квалификационным требованиям и уверенно себя чувствовать на любом этапе работы.

Как пользоваться фрезерным станком по металлу и дереву

Работа на ЧПУ-станке требует несколько иных знаний и умений, чем обращение с традиционным агрегатом без программного управления. Оператору приходится концентрироваться не на контроле непосредственно процесса обработки, а на подготовке программы для станка и модели детали в компьютере. В этой статье будут рассмотрены нюансы работы с ЧПУ-станками для создания металлических и деревянных изделий.

Основные составляющие станка ЧПУ

ЧПУ-станок состоит из следующих ключевых компонентов:

устройства ввода данных;
БУС (блока управления станком);
исполнительного механизма;
системы привода;
системы обратной связи;
пульта управления.

Через устройство ввода данных в станок загружают программу обработки объекта.

Устройствами ввода обычно становятся считыватели магнитных лент, считыватели перфолент и компьютеры, функционирующие через порт RS-232-C.

БУС управляет агрегатом, осуществляя следующие операции:

читает и расшифровывает вводимые в него кодовые инструкции;
выполняет круговую, линейную и спиральную интерполяцию, чтобы генерировать команды движения оси;
передает команды движения оси в схемы усилителя, чтобы управлять механизмами оси;
получает обратную связь касательно положений и скоростей всех осей привода;
включает и выключает охладители или шпиндели, меняет инструмент, выполняет прочие вспомогательные функции.

ЧПУ-станки обычно оснащены подвижными столами и шпинделями, контролирующими скорости и положения. Исполнительные механизмы управляют шпинделями в направлении оси Z и столами — в направлении осей X и Y.

В системы приводов входят схемы усилителей, приводных двигателей и шарико-винтовых подшипников (ШВП). БУС подает сигналы о скорости движения и положении каждой оси на схемы усилителя. Потом эти сигналы усиливаются для приведения в действие двигателей привода. Эти двигатели вращают ШВП для настройки необходимого положения рабочего стола.

В систему обратной связи (также известную как измерительную) встроены датчики, они же преобразователи. Они постоянно контролируют скорость и положение режущих инструментов. Сигналы от датчиков поступают на БУС, где разница между исходными сигналами и сигналами обратной связи используется для генерирования очередной серии сигналов.

Пульт управления оператор может переместить в удобное для себя положение. Дисплей будет отображать команды, программы и прочие необходимые сведения.

Какими знаниями нужно владеть для работы со станком ЧПУ?

Для успешной работы на ЧПУ-станке надо уметь выполнять следующие операции:

создавать модели деталей в графических редакторах;
устанавливать программы в ОЗУ агрегата;
задавать оптимальные режимы и параметры управления микрошаговыми двигателями.

По ходу работы надо будет визуально контролировать все технологические операции через панель, в реальном времени отображающую всю текущую информацию.

Наиболее распространенными системами программного управления сегодня являются Linux CNC, USB CNC, Mach3, OSAI, Fanuc, Rich Auto, OSP, Sinumerik, Heidenhain. Все они более-менее однотипны, и только Heidenhain заметно отличается от остальных по своему управлению.

Основы работы на станках с ЧПУ (какими умениями надо обладать)

От оператора ЧПУ-агрегата требуется меньше умений и опыта, чем от оператора аналогичного устройства традиционного типа. Программируемое оборудование успешно справляется со следующими задачами:

повышает производительность рабочего процесса;
гарантирует максимально точную и качественную обработку;
обеспечивает безопасность человеческого труда и решает многочисленные проблемы культуры производства.

По сути, оператор должен просто контролировать выполнение тех процессов, что были заложены в агрегат на стадии программирования.

Как научиться работать на фрезерном и токарном станке с ЧПУ по дереву и металлу?

Обращению с токарными и фрезерными ЧПУ-станками учат в колледжах. Там уделяют достаточно много внимания и теории, и практике. Однако практика, пройденная к колледже, может не соответствовать тем требованиям, которые конкретный работодатель будет предъявлять на рабочем месте. Поэтому у многих работодателей есть вакансии с обучением на месте, где от соискателей требуется в первую очередь знание теории.

Теорию можно пройти в интернете. Минимальная продолжительность курса по Skype составляет две недели. За три дня, вопреки рекламным обещаниям, ничему научиться нельзя.

Дистанционные курсы хороши тем, что ученикам дается много заданий на написание управляющих программ для станков и создание векторных изображений.

Как работать на станке с ЧПУ?

Работа на ЧПУ-станке осуществляется в такой последовательности:

В блок управления вводят программу обработки детали.
Данные обрабатываются в БУС. Там подготавливаются команды движения, которые направляются системе привода.
Скорость и движение блоков агрегата контролируются приводом.
Информация о скорости движения и положении осей фиксируется системой обратной связи, подающей сигналы в БУС.
БУС сравнивает каждый поступающий сигнал с исходным. При наличии ошибок производится их исправление.

Оператор все это время контролирует процесс через пульт управления с дисплеем.

После нажатия на кнопку включения у агрегата запустится инициализация. Этим термином обозначают определение исходных координат положения шпинделя. У любых моделей ЧПУ-станков присутствует неизменная нулевая точка, так называемый машинный ноль. Чтобы выполнить инициализацию в ручном режиме, нужно нажать на кнопку «Домой», но намного удобнее осуществлять это действие в автоматическом режиме. Рабочие органы агрегата поочередно переместятся по каждой оси до концевого выключателя, при этом начнется передвижение с оси Z. Как только шпиндель доберется по одной из осей до крайнего положения, концевой датчик сработает, и будет выполнена инициализация машинного нуля. Неизменяемый машинный ноль нужен для того, чтобы оператор мог задать не одну, а много нулевых точек для обработки заготовки, и эти точки были бы расположены в любом нужном месте рабочего стола.

У моделей с четырьмя или тремя осями машинные нули располагаются в углах столов. Именно относительно этих точек выполняется настройка всех прочих базовых положений устройства.

По металлу

Все ЧПУ-станки по металлу функционируют по аналогичному принципу. Разобравшись с одним устройством, вы сможете благополучно работать с любыми новыми моделями. В дополнение к инструкции от производителя имеет смысл поискать в интернете материалы о работе с g-кодами и m-кодами.

Дизайн детали

Дизайн детали выполняется в формате 2D или 3D в CAD-программе. На русском аббревиатура CAD расшифровывается как «система автоматизированного проектирования».

Программирование для ЧПУ

Деталь, созданную в CAD-программе, надо преобразовать в g-код, понятный станку. Это происходит в CAM-программе. На русском аббревиатура CAM расшифровывается как «система автоматизированного производства».

Настройка станка

Для настройки станка необходимо совершить следующие действия:

Убедиться, что вы по максимуму и в точном соответствии с инструкцией залили охлаждающую жидкость и масло.
Удостовериться, что посторонние объекты не попадают в рабочую зону.
Включить компрессор и проконтролировать, чтобы давление в нем было именно таким, как указано в инструкции.
Подключить устройство к электропитанию и запустить. Как правило, кнопку питания размещают на панели управления в верхнем левом углу, а главный выключатель — в задней части агрегата.
Загрузить инструменты в карусель в последовательности, указанной в списке ЧПУ-программы. Если у агрегата предусмотрен только один инструмент, фрезу нужно установить в шпиндель.
Прочно закрепить деталь на столе либо в тисках.
Выставить показатель коррекции на длину инструмента. Инструменты нужно переместить к верхней части детали в последовательности, указанной в ЧПУ-программе, а потом выставить показатели коррекции.
Выставить коррекцию осей X и Y. После установки тисков или иных деталей настроить коррекцию на установку заготовки с целью нахождения начальных точек X и Y.

После этого остается загрузить в систему управления агрегата ЧПУ-программу через USB-накопитель.

Управление и изготовление детали

После настройки станка производственный процесс осуществляется в такой последовательности:

По завершении работы нужно вынуть заготовку из тисков, снять инструменты со шпинделя, очистить рабочую зону и выключить агрегат.

По дереву

ЧПУ-станок, предназначенный для работы с металлом, благополучно справится и с деревом тоже. А вот агрегат, изначально ориентированный на работу с деревом, не сможет качественно разрезать металл — он выполнит только неглубокую обработку металлической поверхности.

Выполнение в CAD-программе дизайна заготовки из дерева практически не отличается от подготовки модели объекта из металла. Однако новичкам рекомендуется начинать именно с дерева: в процессе обучения неизбежны ошибки, а дерево стоит дешевле, чем металл, поэтому испортить заготовку будет не так страшно.

Станки для работы с металлом обычно содержат больше электрических компонентов, чем аналоги для работы с деревом. Операторам с небольшим опытом удобнее сначала освоить программирование для обработки дерева.

Настройка предусматривает применение одного из трех режимов: ручное управление, ручной ввод данных или автоматическое управление. Ключевой фазой настройки является корректная установка нулевых точек в соответствии с инструкцией станка.

Управлять станком для работы по дереву чуть легче, чем устройством для обработки металла. Однако многие новички забывают надеть защитные очки или полагают, что они не нужны. Это ошибка: деревянные щепки способны так же серьезно травмировать глаза, как и частицы металла, поэтому важно соблюдать меры безопасности.

10 вещей, которые пригодятся новичкам в работе с ЧПУ

Новичкам пригодятся следующие советы:

Приобретите качественные фрезы от надежных производителей. В идеале пусть это будет твердосплав. Но при ограниченном бюджете можно сначала обойтись быстрорежущей сталью. Для новичков оптимальные размеры фрез таковы: 4 мм, 6 мм, 13 мм. Для стали подойдут 4-заходные фрезы, для алюминия — 3- или 2-заходные. Обязательно защищайте глаза во время работы очками. Пока вы будете набираться опыта, фрезы у вас будут часто выходить из строя, но это нормально. Также приобретите набор спиральных сверл.
Купите комплект параллелек, набор прихватов и тиски. Тиски рассчитаны на эксплуатацию в течение долгих лет. Если вы ради экономии купите дешевые китайские тиски или не будете закреплять заготовку должным образом, вся работа пойдет насмарку. Официальное название «параллелек» — параллельные подкладки.
Пользуйтесь туманом или СОЖем. Если СОЖ или генератор тумана не предусмотрены в конструкции станка, докупите их отдельно. Скорее всего, сначала придется потратить много времени на настройку СОЖ. Но если полениться это сделать, перенарезка стружки может привести к поломке фрезы.
Научитесь обращаться с ЧПУ-контроллером. Сначала нужно тренироваться на осях X и Y, не затрагивая Z. При этом нельзя применять G00, иначе агрегат будет двигаться на максимальной скорости и пределе своих возможностей. Оптимально выставить G01 F20, при этом показатель «20» будет соответствовать той величине, которую вы сами выставите (например, дюймам или сантиметрам).
Возьмите за правило пользоваться измерительным прибором для длины фрезы. Чтобы базировать шпиндель относительно заготовки, задействуйте кромкоискатель. Если агрегат не будет понимать, где находится кончик фрезы, создастся риск поломки оборудования. Как только заготовка будет установлена в тиски, а фреза в шпиндель, надо выставить нули.
Регулируйте станок и тиски, пользуясь часовым индикатором. Проверяйте положение тисков каждый раз перед началом работы.
Если вы новичок, не пытайтесь обработать сразу нержавеющую сталь. Сначала потренируйтесь на мягкой стали, латуни или алюминии. Если вы сразу приступите к обработке сложных материалов, фрезы будут изнашиваться и ломаться слишком часто.
Обзаведитесь несколькими наборами ступенчатых губок из алюминия. Нарежьте пилой куски материала так, чтобы их габариты были немного больше, чем щеки тисков. Потом выполняйте проходы концевой фрезой до тех пор, пока не получится прямоугольный параллелепипед. Потом подгоните эту фигуру под нужные вам размеры, просверлите и прозенкуйте в ней монтажные отверстия.
Освойте CAD и CAM-программы, в которых будете писать g-коды. У многих программ есть вполне доходчивые русифицированные мануалы, а также активные сообщества пользователей в интернете, всегда готовые помочь новичкам.
Заранее научитесь выполнять аварийную остановку станка и его перезапуск после незапланированного завершения работы.

Чтобы проверить, насколько вы готовы к работе, попробуйте выполнить на станке куб Тернера (он также известен как мета-куб). Эта фигура состоит из нескольких вложенных друг в друга кубов с отверстиями, при этом все внутренние кубы касаются внешнего только своими вершинами. До оснащения производств ЧПУ-станками именно такую фигуру предлагали выполнить токарям и фрезеровщикам в процессе приема на работу, чтобы оценить уровень их мастерства.

Итак, теперь у вас есть общее представление о том, как функционируют ЧПУ-станки. В интернете можно найти много обучающих видео, посвященных разным стадиям настройки агрегата и обработки заготовок. Если у вас пока мало опыта, начинайте с обработки дерева — это проще, чем создание металлических изделий, и сам материал стоит дешевле.

Конструктивные особенности станков с ЧПУ для обработки металлов

Развитие технологий привело к тому, что ручной труд сменился машинным производством. Эта тенденция затронула и сферу металлообработки – станки ЧПУ для обработки металло в также модернизировались, что со временем привело к созданию полностью автоматизированных систем, то есть станков с числовым программным управлением. Такие устройства позволили свести к минимуму участие оператора в процессе обработки деталей и существенно ускорить производственный процесс, сохраняя при этом высокое качество обработки материала.

Станок ЧПУ по металлу: что это?

Устройства с числовым программным управлением предназначены для обработки и резания металлов без вмешательства в технологический процесс оператора. Процесс полностью автоматизирован, что существенно снижает вероятность появления брака на производстве и сокращает временные затраты.

Металлообрабатывающие станки с ЧПУ незаменимы при массовом производстве, где крайне важно изготавливать большое количество одинаковых изделий без потери качества.

Металлообрабатывающие станки с ЧПУ делятся на несколько типов:

вертикальные,
горизонтальные,
продольные,
широкоуниверсальные,
инструментальные.

Принцип работы

Принцип работы металлообрабатывающих станков с компьютерным управлением заключается в исполнении следующего алгоритма:

Оператор разрабатывает программу, исходя из которой будет производиться обработка детали.
Загружает ее в управляющий блок станка.
В управляющем блоке производится обработка введенных данных. Контроллер подготавливает двигательные команды и направляет их в систему привода.
Привод, в свою очередь, осуществляет контроль движения и скорости рабочих блоков станка.
Система обратной связи фиксирует изменения и направляет соответствующие сигналы в блок управляющей системы.
Полученные данные сравниваются с исходными характеристиками, и если обнаруживаются несовпадения – программа автоматически вносит корректировки в производственный процесс.
Оператор во время работы станка через дисплей устройства осуществляет наблюдение за рабочим процессом и может вручную корректировать его через пульт управления в ручном режиме в случае необходимости.

Устройство станка ЧПУ по металлу

Станки с ЧПУ для обработки металлов состоят из нескольких ключевых элементов.

К ним относятся:

Станина, которая служит основанием устройства. Изготавливается с помощью литья, что позволяет погасить вибрации, которые возникают в процессе работы. На станине устанавливаются все прочие узлы станка.
Направляющие. Служат для перемещения рабочей головки станка относительно детали, закрепленной на столе.
Система числового программного управления.
Двигатели.
Дисплей и управляющая панель.
Электрический двигатель со шпинделем.

Электропитание AC220V/50-60Hz
Размеры, мм 1400 x 1100 x 1200
Программное обеспечение DSP A11 (Digital Signal Processor), Type3 Software/France (в комплекте), ArtCAM, PowerMILL, MasterCAM

X-Z структура Немецкие ШВП, круглые прецизионные направляющие
Y-структура Немецкие ШВП (шарико-винтовые пары), квадратные рельсовые направляющие
Количество оборотов шпинделя 11000 об./мин
Мощность шпинделя 2,2 кВт
Осей 3
Охлаждение шпинделя Водяное
Рабочая скорость, мм/мин 6,000 мм/мин
Рабочее поле 600 x 900 x 150 мм
Разрешение/Точность 0.003125 мм /0.025 мм
Формат файла G code
Цанговый патрон ER20
Максимальная скорость перемещения, мм/мин 10,000
Интерфейсы USB 2.2

Виды станков ЧПУ для металлообработки

Станки с ЧПУ, предназначенные для обработки металлов, делятся на несколько типов в зависимости от способов подачи материала, расположения шпинделей и движения портала по направляющим.

Станки могут быть:

Токарными.
Фрезерными .
Вертикальными.
Продольными.
Консольной конструкции.
Широкоуниверсальными, т. е. многопрофильными.

К отдельным видам также относятся станки отрезного типа, которые могут быть:

газовыми,
дуговыми,
плазменными,
лазерными,
гидроабразивными.

В процессе работы на станках с компьютерным управлением все узлы станка работают в автоматическом режиме без непосредственного участия оператора. Все движения устройства контролируются датчиками, установленными внутри станины. В зависимости от принципа работы датчиков можно выделить два типа систем:

Замкнутую. Контроль над рабочим процессом в ней осуществляется несколькими датчиками, а инструменты станка двигаются за счет специализированного привода.
Разомкнутую. На станках устанавливаются двигатели шагового типа, которые могут с максимальной точностью управлять движениями ключевых конструктивных элементов.

Возможности универсальных станков ЧПУ в обработке металла

Чаще всего в металлообработке применяется фрезерный станок консольного типа. Шпиндель в таком устройстве практически не может перемещаться и, соответственно, совершает крайне мало движений. Движение обеспечивает рабочий стол с закрепленной на нем деталью.

Подавляющее число подобных станков универсальны. Они предназначены для фрезеровки заготовок из стали, чугуна и цветных металлов.

На фрезерном станке доступно выполнение следующих операций:

фрезеровка поверхностей с любым наклоном;
фрезеровка уступов, пазов и канавок;
фрезерование поверхностей фасонного и комбинированного типа;
резка материала;
резьбофрезерные работы;
сверление;
расточка;
нанесение резьбы;
обработка поверхностей со сложным профилем.

На токарном станке могут быть выполнены следующие операции:

торцевание и обточка материала;
отрезка заготовок, создание внутренних, торцевых или наружных канавок;
сверление;
шлифовка;
обработка металлов и сплавов.

Тенденции в металлообработке и сферы применения

На сегодняшний день отрасль продолжает свое развитие, а внимание разработчиков направлено на создание высокоскоростных устройств с 5 осями. Детали, созданные на таких станках, отличаются высокой точностью и крайне востребованы в высокотехнологичных отраслях – космической, машиностроительной и т. д.

Размеры, мм 290 x 270 x 280 мм
Программное обеспечение ArtCut Engrave (совместим почти с любой CAM-системой)

Двигатели привода Шаговые двигатели
Код управления G-code
Микроконтроллер USBCNC
Мощность шпинделя 200 Вт, 8000 об/мин
Обработка колец 10-40 мм (внеш/внутр. диаметр), ширина обработки - 1-20 мм
Осей 3
Рабочее поле 80 x 80 x 70 мм
Разрешение, мм 0.00125
Требуемая операционная система Window 2000/XP/7

Требования к системам управления

Качество обработки изделий на металлообрабатывающих станках с ЧПУ напрямую зависит от особенностей и нюансов управляющих систем устройства.

Для того чтобы обеспечить высокую скорость перемещения элементов, конструкция должна быть оснащена контроллерами цифрового типа. К тому же, если станок оборудован пультом ПЭВМ, им можно управлять удаленно, что позволяет исключить вмешательство оператора в производственные процессы.

Устройства с ЧПУ используют в работе операционную систему Windows NT. Ее возможности позволяют осуществлять контроль над работой оборудования в режиме реального времени через сеть Интернет. Наличие ступенчатых микропроцессоров позволяет эффективно управлять инструментальной системой. Они способны автоматически передавать в управляющий блок информацию о состоянии оснастки и автоматически заменять рабочий инструмент.

Как выбрать?

Для того чтобы грамотно подобрать станок для обработки металлов, необходимо тщательно изучить конструктивные особенности доступных моделей и изучить их характеристики.

В первую очередь обратить внимание следует на следующие параметры:

конфигурацию деталей;
точность и качество обработки поверхностей;
габариты станка;
предельную массу заготовок;
доступные режимы обработки;
мощность устройства;
планируемый объем производства;
производительность станка.

Преимущества использования

Основными достоинствами металлообрабатывающих станков с ЧПУ являются:

точность обработки деталей;
снижение вероятности возникновения брака;
высокая производительность;
автоматизация процесса;
скорость замены инструмента во время обработки детали;
автоматизация смены расходных материалов и подачи материала.

Проблемы с оборудованием

Причин, которые могут вызвать проблемы с оборудованием, бывает множество, но все они могут быть классифицированы следующим образом:

ошибки в работе программного обеспечения;
неправильное использование оборудования;
нарушение технологического процесса;
слишком сильный износ деталей станка;
некачественно проведенный ремонт устройства.

Чаще всего пользователи отмечают сбои в работе электроники станка с ЧПУ, которые приводят к ошибкам во время работы по осям устройства. Также нередки случаи поломки инвертора и обрывы проводов.

Станки для обработки металлов с числовым программным управлением практически вытеснили модели устройств с ручным управлением. Это обусловлено тем, что автоматизация процесса значительно увеличивает производительность устройства, позволяет повысить точность обработки и качество изделий, а также скорость проведения работ. Роль оператора теперь сводится к контролю над работой станка и внесению корректировок в технологический процесс, если это необходимо.

Металлообработка на станках с ЧПУ: конструкция и принцип работы

Главные требования, которые предъявляются к современному металлорежущему оборудованию, — скорость запуска в производство, точность изготовления и быстрое переключение на выпуск других видов изделий. Этими качествами обладает токарный станок с ЧПУ.

Области использования станков с ЧПУ

Современные станки с ЧПУ — отдельный вид промышленного оборудования. Области их использования в производстве постоянно расширяются. Так, станки используют:

в металлообрабатывающей промышленности для фрезерной обработки и фрезеровки деталей;
в области электроники для производства корпусов и лицевых панелей приборов;
в модельном производстве для изготовления литьевых моделей и прототипов изделий;
в мебельном производстве при изготовлении простых и сложных фасадов;
в области рекламы для раскройки листовых пластиков, композитов и других материалов.

Устройство станков с ЧПУ: основные узлы и механизмы

Станки с ЧПУ включают в себя узлы, в задачу которых входит выполнение возложенных на них определенных функций.

Среди главных узлов металлообрабатывающего оборудования с ЧПУ выделяют:

Основание. Представляет собой прямоугольник, который вместе со станиной обеспечивает устойчивость изделия.
Станина. Главная деталь устройства. Она соединяет между собой все узлы и механизмы.
Бабка шпиндельная. В ней расположен шпиндельный подшипниковый узел, закрепляющий и вращающий поставленную заготовку.
Головка автомат. С ее помощью можно установить режущие элементы в рабочее положение.
Приводы подач. Превращают движения ротора в линейное положение узлов при помощи шарико-винтовых пар.
Датчик нарезания металла. Он устанавливается на шпиндельной бабке.
Система управления. В станок встроено несколько панелей для контроля работы и контроля процесса производства деталей.

Справка. Если знать всю конструкцию устройства с ЧПУ и его узлов, то можно быстро включиться в работу, а в случае чего устранить неполадки или объяснить мастеру проблему.

Узлы токарного станка с ЧПУ

Устройства с ЧПУ бывают:

токарными;
фрезерными;
шлифовальными;
электроэрозионными;
многоцелевыми.

Устройства для первых трех видов работ — усовершенствованные модели. Первые обрабатывают изделия в телах вращений, вторые сверлят канавки и сквозные отверстия в изделиях, третьи обрабатывают поверхность изделий, делая их гладкими.

Справка. ЧПУ делает работу станков быстрой и точной. Оно позволяет быстро обработать сложные детали, почти не оставляя возможностей для брака.

Многоцелевое оборудование совмещает в себе шлифовальные, токарные и фрезерные составляющие. Станки способны осуществить все виды резания и обтачивания изделий.

Электроэрозионные устройства отличаются сложной конструкцией. На них осуществляется обработка изделий при помощи электроэрозии благодаря перемещению электрода в жидкой среде. Оборудование применяется в том случае, если невозможно достичь желаемого эффекта с помощью токарной или фрезерной обработки.

Как работает станок с ЧПУ: алгоритм и описание

Управление устройством с ЧПУ осуществляется оператором, который на панели управления задает алгоритм работы, который в свою очередь реализует заданные действия для обработки изделий.

За счет программного управления происходит полная автоматизация процесса производства. Достаточно задать необходимую программу обработки, поставить заготовку и включить программу, чтобы в результате получить партию одинаковых по размеру и качеству изделий. Контроллеры программы могут решать поставленные логические задачи и осуществлять вычисления на встроенном экране или с помощью визуального сигнала.

Чтобы предотвратить повреждения главных узлов станков, в них предусмотрена система защиты, оповещающая о неполадках и не допускающая запуска неверных режимов обработки деталей.

Принцип работы станка ЧПУ по металлу

Справка. Оборудование с ЧПУ способно разрезать металл, толщина которого не превышает двух сантиметров.

Работа таких станков основана на действии электрической дуги, формирующейся между соплом устройства и электродом. Постоянная дуга образуется при помощи быстрой подачи раскаленного металла, который расплавляет металл по определенной траектории. Максимальная температура плавления равна +30 000 градусов.

Для формирования плазмы применяются активные газы. При этом для обработки материалов используют кислород, а цветные металлы нарезают азотом, аргоном или водородом. Кислород, используемый для разрезания стали и мягких металлов, минимизирует расход материала и в итоге получается ровная кромка.

Принцип работы наладчика и оператора

Чтобы станок с ЧПУ работал правильно, его обслуживают опытные специалисты. Работу станка контролируют наладчик и оператор.

подбирает режущий инструмент и проверяет его целостность;
подбирает заданные параметры;
устанавливает режущий инструмент и проверяет прочность его закрепления;
устанавливает переключатель в режим «От станка»;
проверяет работу оборудования на холостом ходу;
проверяет грамотность заданной программы для пульта и станка с ЧПУ;
крепит заготовки в патрон и устанавливает переключатель в режим «По программе»;
обрабатывает заготовки;
замеряет готовые изделия и вносит поправки;
обрабатывает изделия в режиме «По программе» еще один раз;
замеряет;
переводит переключатель в режим «Автомат».

По завершении процесса наладки к работе приступает оператор, который осуществляет следующее:

меняет масло;
очищает рабочую зону;
смазывает патроны;
проверяет станок на гидравлику и пневматику;
проверяет заданные параметры.

Оборудование ЧПУ изменило внешний вид производственного цеха. Оно управляет разными видами станков, которые ускоряют работу человека. Почти каждая организация, занимающаяся механической обработкой деталей, обладает компьютеризированной системой, но ЧПУ полностью не способно заменить шлифовку и литье — эти способы дополняют друг друга, что дает производствам новые возможности для повышения качества изделий.

Устройство и принцип работы станков с ЧПУ, основы

Увеличение объемов производства требует автоматизации процессов, ведь с помощью этого экономится немало времени и ресурсов. Сегодня подробно разберем устройство и принцип работы станков с ЧПУ — одной из главных составляющих автоматизированного производства. О станках с ЧПУ и их работе читайте в этой статье.

Что такое станок с ЧПУ

Станки с ЧПУ — это станки с компьютерным управлением. До ЧПУ станки управлялись вручную механиками. С помощью ЧПУ компьютер управляет сервоприводами, которые приводят машину в действие.Таким образом, постоянного человеческого внимания не требуется, хотя для запуска станков все же необходимы операторы.

ЧПУ — это аббревиатура для термина “числовое программное управление”. В основе этого понятия — управление станком с помощью компьютера. Такие устройства являются своего рода роботами.

ЧПУ обработка — это производственный процесс, в котором изготовление деталей происходит под управлением компьютерных программ. Ранее станки работали на основе гидравлической системы, которая обеспечивала производство одинаковых деталей по шаблону. Сейчас же программы могут контролировать все, от движений обрабатывающего центра до скорости шпинделя, включения/выключения охладителя и прочих функций. Применение в станках ЧПУ значительно облегчает задачу массового производства деталей.

Существуют различные виды устройств с ЧПУ, включая 3D-принтеры, фрезерные и лазерные станки, машины для водоструйной и электроэрозионной обработки, электронные разрядные станки, маршрутизаторы с ЧПУ и т. д. Далее мы детально разберем, как работают станки с ЧПУ.

Программисты ЧПУ пишут программы обработки деталей, используя специальный язык программирования G-Code. Программа обработки детали создается либо посредством написания кода с нуля, либо с помощью специального ПО — CAM, которое преобразовывает чертеж детали, созданный в программах CAD, в G-код.

В течение длительного времени станки с ЧПУ использовались только в промышленности, из-за их высокой стоимости. Сегодня же на рынке представлено множество станков в доступном ценовом диапазоне, что позволяет как профессионалам, так и любителям обзавестись станком с ЧПУ для личных целей.

Устройства ввода данных: используются для ввода программы обработки детали на станке. Существует три самых часто используемых вида устройств ввода: считыватель перфоленты, считыватель магнитных лент и компьютер, работающих через порт RS-232-C.

Блок управления станком (БУС) — это сердце станка с ЧПУ. Он выполняет все управление станка. Среди функций БУСа следующие:

Чтение кодовых инструкций, вводимых в БУС;
Расшифровка кодовых инструкций;
Интерполяция (линейная, круговая и спиральная) для генерации команд движения оси;
Передача команд движения оси в схемы усилителя, для управления механизмами оси;
Получение сигналов обратной связи о положении и скорости каждой оси привода;
Вспомогательные функции управления, такие как включение / выключение охладителя или шпинделя и смена инструмента.

Исполнительный механизм: станок с ЧПУ зачастую имеет подвижный стол и шпиндель, для контроля положения и скорости. Стол станка управляется в направлении осей X и Y, а шпиндель — в направлении оси Z.

Система привода: состоит из схем усилителя, приводных двигателей и ШВП (шарико-винтового подшипника). Блок управления станком подает сигналы схемам усилителя о положении и скорости движения каждой оси. Затем сигналы управления усиливаются, чтобы привести в действие двигатели привода, которые вращают ШВП, чтобы настроить нужное расположение рабочего стола.

Система обратной связи: состоит из преобразователей, или датчиков. Ее также называют измерительной системой. Датчики непрерывно контролируют положение и скорость режущего инструмента. БУС принимает сигналы от этих преобразователей и использует разницу между исходными сигналами и сигналами обратной связи для генерации новых сигналов, с целью коррекции положения и скорости.

Пульт управления: на дисплее отображаются программы, команды и другие необходимые данные станка с ЧПУ. Может быть перемещен в удобное для оператора положение.

На фото ниже — структурная схема станка:

Как работает ЧПУ станок

Сначала программа обработки детали вводится в блок управления станка;
В БУС происходит весь процесс обработки данных, он подготавливает все команды движения и отправляет их в систему привода;
Привод контролирует движение и скорость блоков станка;
Система обратной связи фиксирует данные о положении и скорости движения осей и отправляет сигнал в БУС;
В блоке управления сигналы обратной связи сравниваются с исходными, если есть ошибки — он исправляет их и отправляет в исполнительный механизм новые сигналы для корректировки процесса;
Пульт управления с дисплеем используется для просмотра оператором команд, программ и других важных данных.

Основы работы на станках с ЧПУ

Процесс создания детали достаточно прост и состоит из следующих этапов:

Дизайн детали

С помощью программного обеспечения CAD создается 2D или 3D модель детали, которую вы хотите сделать. CAD — система автоматизированного проектирования, в которой можно указывать точные размеры детали.

Программирование для ЧПУ

С помощью программного обеспечения CAM модель детали преобразовывается в g-код.

Настройка станка

Этот этап предусматривает несколько шагов:

Предстартовый. Перед запуском станка убедитесь, что масло и охлаждающая жидкость заполнены по максимуму. Обратитесь к инструкции, если вы не знаете, как это сделать.
Убедитесь, что в рабочей зоне нет посторонних предметов.
Если станку требуется подача воздуха, убедитесь, что компрессор включен и давление соответствует требованиям, указанным в инструкции.
Пуск / Домой. Подключите станок к питанию и запустите. Главный выключатель обычно расположен в задней части устройства, кнопка питания — в левом верхнем углу на панели управления.
Загрузите все инструменты в карусель в том порядке, который указан в списке программы ЧПУ. Для станков с одним инструментом — установите в шпиндель фрезу.
Установите деталь в тиски или закрепите на столе, зафиксируйте.
Установите показатель коррекции на длину инструмента. Переместите инструменты к верхней части детали в порядке, указанном в программе ЧПУ, и затем установите показатели коррекции.
Установите коррекцию осей X и Y. После того, как тиски или другие детали будут правильно установлены, настройте коррекцию на установку заготовки (нулевой позиции), чтобы найти начальную точку X и Y детали.
Загрузите программу ЧПУ в систему управления станком с помощью USB-накопителя.

Изготовление детали

После того, как станок настроен, можно начинать процесс производства. Здесь также предусмотрены несколько шагов:

Работа чпу станка по металлу

Владеть знаниями о ЧПУ

Спектр умений работающего на программируемом оборудовании

Научиться – овладеть мастерством

А как с учебой в режиме онлайн?

Распределение обязанностей

Быть готовым к новому уровню требований

Заключение

Как пользоваться фрезерным станком по металлу и дереву

Основные составляющие станка ЧПУ

Какими знаниями нужно владеть для работы со станком ЧПУ?

Основы работы на станках с ЧПУ (какими умениями надо обладать)

Как научиться работать на фрезерном и токарном станке с ЧПУ по дереву и металлу?

Как работать на станке с ЧПУ?

По металлу

Дизайн детали

Программирование для ЧПУ

Настройка станка

Управление и изготовление детали

По дереву

10 вещей, которые пригодятся новичкам в работе с ЧПУ

Конструктивные особенности станков с ЧПУ для обработки металлов

Станок ЧПУ по металлу: что это?

Принцип работы

Устройство станка ЧПУ по металлу

Виды станков ЧПУ для металлообработки

Возможности универсальных станков ЧПУ в обработке металла

Тенденции в металлообработке и сферы применения

Требования к системам управления

Как выбрать?

Преимущества использования

Проблемы с оборудованием

Металлообработка на станках с ЧПУ: конструкция и принцип работы

Области использования станков с ЧПУ

Устройство станков с ЧПУ: основные узлы и механизмы

Узлы токарного станка с ЧПУ

Как работает станок с ЧПУ: алгоритм и описание

Принцип работы станка ЧПУ по металлу

Принцип работы наладчика и оператора

Устройство и принцип работы станков с ЧПУ, основы

Что такое станок с ЧПУ

Как работает ЧПУ станок

Основы работы на станках с ЧПУ

Настройка станка

Рекомендуемое оборудование

Фрезерные обрабатывающие центры

Фрезерные и лазерные станки с ЧПУ для бизнеса

Лазерные станки с ЧПУ

Сопутствующее оборудование

Российский производитель специальных решений на основе лазерной техники

Российские производители фрезерной техники