Работа на чпу станке по металлу

Обновлено: 30.06.2024

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.

Как работать на фрезерном станке по металлу с ЧПУ

Фрезерный станок с ЧПУ по металлу поможет Вам построить практически все. Нюансы фрезеровки металла, способы контроля температуры режущего инструмента и др.

Предположим, у вас есть рабочий станок с ЧПУ, который был только что приобретен, но пока знаний о нем недостаточно. Предположим теперь, что это фрезерный станок с ЧПУ по металлу, и что в первую очередь вам будет интересна именно фрезеровка металла, который легко поддается обработке.

Скорее всего, вам уже не терпится начать фрезерование различных интересных деталей, построить магазин для инструмента или, может быть, скомпоновать пистолет Colt 1911. С ЧПУ вы можете построить практически все, и вы полны идей для начала работы над своими любимыми проектами.

Рассмотрим для начала некоторые нюансы фрезеровки металла

Один мой знакомый уже некоторое время режет металл своим станком с Числовым Программным Управлением из Китая, имеющим рабочее поле 400х600 мм. Как он это делает? Необходимо всего лишь соблюдать такие параметры, как:

глубину за проход;
скорость подачи;
правильно подбирать концевую фрезу и ее охлаждение.

Впрочем, металлы можно резать и без охлаждения.

При фрезеровке металла нужно быть предельно внимательным, особенно с алюминием, этот материал начинает плавиться при температуре около 648 градусов Цельсия, а при использовании концевой фрезы, вращающейся с высокой скоростью (примерно 13 000 об / мин), она будет очень сильно греться и расплавит торец заготовки во время процесса обработки. Алюминий – легкоплавкий металл. Сравнив его со сталью, которая плавится при 1150 градусах Цельсия, некоторые операторы, обслуживающие станки с ЧПУ по металлу, скажут, что мягкую сталь резать легче, чем алюминий просто потому, что фреза может работать при более медленной подаче и «выгрызать» материал.

Способы контроля температуры режущего инструмента

Первым, и наиболее широко используемым методом является подача охлаждающей жидкости на торцевую фрезу во время ее работы. Это специальное вещество, которое в сочетании с режущей жидкостью обеспечивает наилучшую эффективность резания.
Второй способ заключается в том, что на фрезу может быть распылена только охлаждающая жидкость, которая обычно делается вручную. Обычно для таких целей используют изопропиловый спирт, который в то же время отлично очищает режущий инструмент.
Третий способ построен на подаче струи сжатого воздуха на фрезу. Этот метод заключается в создании вихревой системы, в которой из одного сопла подается поток холодного воздуха, температура которого около -50 градусов Цельсия, а с другого подается воздух с высокой температурой (выше 100 градусов).
Последний метод состоит в нахождении правильного баланса глубины за проход, скорости вращения шпинделя, скорости подачи, выбора конечной фрезы и угла наклона вихревого охлаждения для достижения сухого резания.

Достижение такого равновесия непросто, и по последнему утверждению, что промышленность движется в этом направлении, создается впечатление, что люди еще не знают, как этого добиться. Ну, на самом деле, это практикуется, но не с идеальными параметрами, и найти эти идеальные параметры – это святой Грааль резки металла.

Резка алюминия и как получить хорошие результаты

Баланс: Фрезерный станок по металлу с высокой скоростью подачи и очень малой глубиной за проход позволяет хорошо охлаждать фрезу. Она будет проходить по заготовке из алюминиевого сплава достаточно быстро, чтобы охладить себя, но, если инструмент задержится слишком долго (медленная подача и глубокая глубина за проход) в одном и том же месте, он будет нагреваться и плавить место реза на заготовке из-за трения. Следует учитывать, что фрезерные станки с ЧПУ практически любого типа могут успешно разрезать алюминий.

Рассмотрим такую аналогию: взрослый может выкопать яму довольно быстро и набирать большое количество песка в лопату за раз. Ребенок может копать песок тоже, но только царапать поверхность раз за разом, а не набирать полную лопату. Ребенок, в конце концов, достигнет такой же глубины, что и взрослый, но это займет немного больше времени.

Проблема: ребенок не использует лопату наиболее эффективно, потому что острый кончик лопаты будет затупляться быстрее, чем верхняя часть лопаты, тогда как взрослый будет равномерно работать всей лопатой. Так обстоит дело и с торцевыми фрезами. Чем глубже вы сможете пройти по заготовке фрезой, тем более равномерно она будет изнашиваться, продлевая свой срок службы.

Итак, какие же параметры должны быть соблюдены? Это важный вопрос, потому что результат может вылиться в копеечку. У нас есть хороший пример. Как уже было написано выше, используется компактный фрезерный станок по металлу с ЧПУ и вихревая система для продувки фрезы воздухом с температурой -50 градусов. Разрезаемый материал марки 6061, который является структурным сортом алюминия, а его толщина составляет 5 мм, но не важно, так как резка производится с большим количеством проходов. Чем толще материал, тем дольше потребуется времени на обработку, впрочем, это и так ясно.

Для резки используется китайский шпиндель со скоростью 13 000 оборотов в минуту. Скорость подачи (скорость, с которой концевая фреза проходит через разрез) устанавливается между 300 и 430 мм/мин. Глубина за проход – это важный параметр, который следует тщательно подбирать. Компания Onsrud, имеющая большой опыт в производстве торцевых фрез, рекомендует, чтобы глубина за проход составляла 1/2 диаметра режущей части фрезы. Для 3 мм концевой фрезы — это около 1,5 мм, но для чистовой обработки все же лучше брать глубину, равную четверти диаметра режущего инструмента.

В концевых фрезах врезка, как правило, наиболее вредна для инструмента, поэтому предпочтение отдается медленной скорости погружения в заготовку. Обычно для алюминия устанавливают скорость погружения до 150 мм/мин. Если погружение планируется на большую глубину, то лучше предварительно просверлить в этом месте отверстие при помощи сверлильного станка. При погружении в начало какого-то профиля, лучше всего сначала перейти к материалу (придав фрезе горизонтальное движение, когда ось z опускается или поднимается).

При резке металла вибрация заготовки является основной проблемой, которую необходимо устранить. В домашних условиях можно использовать самые различные способы фиксации, начиная от струбцин и заканчивая специальным вакуумным столом. Независимо от того, какой метод зажима или закрепления используется, убедитесь, что он вообще не будет двигаться и что зажим (винты, хомут) находится как можно ближе к месту реза.

Подведем итоги

Исходя из вышесказанного, можно выделить такие пункты, запомнив которые фрезеровать металл станет гораздо проще:

Не торопитесь. Лучше потратить больше времени на обработку, чем убить гору недешевого инструмента и испортить не одну заготовку.
Используйте твердосплавные фрезы. Именно они будут служить очень долго при правильно подобранных режимах резания. И желательно покупать фрезы проверенных производителей и в специализированных магазинах.
Используйте фрезы меньшего диаметра. Лучше сделать больше проходов и получить красивое место реза, чем снять килограмм алюминия за один рез, выбросить «сгоревший» инструмент и увидеть оборванные края заготовки.
Не параноить по поводу чистки мест реза. Не нужно стоять со щеткой или пылесосом над заготовкой, которую обрабатываете, достаточно в конце просто смести все отходы или собрать их магнитом (если это ферромагнитный материал).
Смазывать рабочий инструмент туманом из охлаждающей жидкости. Эффект «тумана» достигается при использовании специального штуцера на подающем жидкость патрубке.
Не замедляйте подачу слишком сильно. При слишком медленной подаче фреза вместо того, чтобы резать материал, начинает тереться о него и очень сильно греться, что приводит к перегреву инструмента и оплавлению места реза (если заготовка из легкоплавкого материала).
Если ваши станки по металлу не имеют достаточно быстрой подачи, используйте меньшее количество проходов и увеличьте диаметр фрезы.

Режимы фрезерования для алюминия и его сплавов

Как всем известно, главными параметрами при резании является скорость оборотов шпинделя и скорость подачи. Диаметр фрезы подбирается исходя из двух параметров – ширины и глубины обработки. Ширина реза, или ширина прохода, рассчитывается обычно при разработке чертежа и напрямую зависит от размера детали или поля обработки. Если производится одновременная фрезеровка на ЧПУ не одной заготовки, то ширина обработки увеличивается кратно размеру заготовки.

Обязанности, требования и обучение для работы на ЧПУ станке

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.

Что представляет из себя обработка металлов на станке с ЧПУ

Станки с ЧПУ для обработки металлов отличаются большей точностью, чем обычное оборудовании ручного управления, большим разнообразием выполняемых операций.

О работе устройств под управлением программы
О токарных устройствах ЧПУ
О преимуществах токарных устройств
О фрезерных устройствах ЧПУ
О достоинствах фрезеровки на устройствах ЧПУ
Об отличии устройств с ручным управлением от устройств с ЧПУ
Об особенностях обрабатывания металла
О мини устройствах с ЧПУ

Все больше становится нормой использование устройств со встроенным программным управлением. Такими станками сейчас оснащаются почти все предприятия и производства. Эти устройства работают под управлением программных систем, обеспечивающие экономию времени, большую точность обрабатывания деталей.

Обработка металла на станках с ЧПУ является работой ПК и заданной оператором программой, которой описаны все этапы технического процесса по обрабатыванию нужного материала.

Одним из важных моментов, который нужно учесть перед покупкой – покрытие, на котором будет стоять станок. Лучше всего для этого подойдет основание из решетчатого настила, информацию по которому можно уточнить на сайте компании.

О работе устройств под управлением программы

Краткое описание рабочего процесса:

на пульте управления выбирается необходимая программа;
специальный механизм ввода станка «прочитав» ее, преобразовывает запрограммированные в ней процессы в определенные сигналы;
затем предусмотренная промежуточная память программы запоминает их, хранит какое-то заданное время, которое необходимо для выполнения всего процесса обработки;
по заданным конкретной программой сигналам, специальный узел, контролирующий и сопоставляющий программой все перемещения, передает исполнительному механизму задание для реализации этих сигналов.

Станок при этом может выполнять как основные, так и дополнительные функции. Причем управление приводом подачи является основой работы всего оборудования, а модифицирование вращательной скорости и видоизменение инструмента относится к дополнительным его функциям.

Важно. В механизмах ЧПУ задействована комфортная система переналадки. Для ее выполнения нет необходимости выкручивать, раскручивать, менять что-либо. Всего лишь нужно заменить введенную информацию новой, а программа тут же сама все перенастроит, начнет обрабатывать детали по новым заданным параметрам. Такая быстрая переориентация является одним из основных достоинств этих приборов.

Автоматическая работа подобных машин достигается благодаря встроенному ЧПУ, которое обеспечивает:

высокое качество;
необходимую шероховатость;
заданную точность нужных форм, размеров.

Кроме того, автоматизация всего рабочего цикла этого оборудования может любой универсальный производственный механизм сделать автоматическим или полуавтоматическим. А это позволит обеспечить многостаночное обслуживание, существенно повышая при этом производительность труда.

О токарных устройствах ЧПУ

Эти станки обычно применяют для обработки металла типа сложного вида изделий (многоступенчатых, криволинейных). К примеру, подобная обработка успешна тем, что автоматизация рабочего цикла при наличии специальной системы, имеющей приспособление для нарезки резьбы, обеспечивающая многостаночное обслуживание, дает возможность обрабатывать сложные изделия при высоких скоростях. А это осуществляет экономию времени почти в 2 раза.

Обработка токарным способом металлических деталей благодаря использованию современных технологий делается все меньше утомительной, трудоемкой. Главное здесь -создание программы, учитывающей все параметры технологического процесса, а станки под управлением программы сами обеспечивают выполнение ее согласно заданному циклу.

Важно. Современному уровню создаваемой техники вполне доступно осуществление полного, «сквозного» процесса, начиная с нулевого этапа по разработке программы до конечного получения результата в виде готового изделия.

Сейчас почти у всех предприятий основную часть всего технологического оборудования представляют именно токарные станки с программным обеспечением по обрабатыванию металлов, способные автоматически выполнять такие операции как:

сверление;
расточка-обточка поверхностей;
нарезка резьбы.

О преимуществах токарных устройств

Пожалуй, главным достоинством здесь является выполнение самых сложных деталей и частой повторяемостью, большой скоростью, высокой точностью. А при помощи специальной функции фрезеровки, обработку деталей можно производить не только токарным способом, но даже фрезерованием, что придает этим приборам неоспоримое преимущество и неограниченные возможности.

О фрезерных устройствах ЧПУ

При любой фрезеровке металла, как правило, осуществляется обработка поверхностей, учитывая технологические возможности оборудования ЧПУ, какие обычно связаны техническими характеристиками самих станков, их строением, уровнем точности, компоновкой. Фрезерование на станке с ПУ позволяет достигать высокой производительности производства, получая изделия совершенно идеальных геометрических поверхностей, используя фрезы, которые оснащены современными резательными приспособлениями. Причем фрезерование при помощи этих установок можно вполне заменить операцией шлифовки.

Фрезерные работы под программным управлением находят применение в самых разных производственных сферах:

гравировка рекламных текстов объемными буквами;
деревообрабатывающая промышленность;
изготовление сувениров;
рекламный бизнес;
металлообработка на любом производстве;
художественная резка по дереву.

О достоинствах фрезеровки на устройствах ЧПУ

Фрезерование деталей, удовлетворяющих требованиям качества и срокам исполнения, обладает рядом преимуществ:

получение максимальной точности требуемых изображений;
высокая скорость раскройки материала;
наличие возможности получения объемных конструкций;
чистота поверхностей обрабатываемого материала (отсутствие следов оплавления, нагара);
возможность создавать детали с достаточно сложными поверхностями;
выполнение фрезеровочных работ любых объемов.

Об отличии устройств с ручным управлением от устройств с ЧПУ

Если станки, имеющие ручное управление обслуживаются рабочими, то они вручную делают все операции обрабатывания металла. Во втором случае оборудование ЧПУ обслуживают программисты, создающие программу, исходя из необходимых технологических процессов.

Важно. Обязательно нужно учитывать, что сам технологический процесс по обработке металла происходит достаточно быстро и однообразно. А программа для каждой партии изделий должна создаваться без суеты, поспешности, учитывая все нюансы обработки конкретных деталей. Причем прослеживается некая закономерность: чем сложнее обрабатываемое изделие, тем будет эффективнее его обработка.

Об особенностях обрабатывания металла

Главной особенностью обрабатывания изделий механизмами под числовым управлением заключается в том, что нет необходимости использовать различные дополняющие приспособления для перемещения деталей со станка на станок. Все нужные технологические операции по металлу такой станок, при управлении заданной программой, может выполнять самостоятельно. Главное – составить эту нужную программу, согласно чертежам и предполагаемым технологическим действиям, или внести чертежи, схемы нужных изделий в основную заданную ранее программу, при которой будет происходить обработка машиной нужных изделий.

При выполняемой обработке металлов на станках с ЧПУ, нужно добиваться максимальной жесткости всех участков работы. К примеру, заточку деталей необходимо начинать со стороны большого диаметра (то есть более жесткой фиксацией), а заканчивать можно участком меньшей жесткости. При этом контролю точности придается, как показателю качества выполняемых операций, особое внимание, используя для этого контрольно-измерительные приборы, которые тщательно изучают каждую изготовленную деталь.

О мини устройствах с ЧПУ

Для небольших предприятий, занимающихся мелкосерийным производством, намного удобнее использовать малогабаритные компактные станки ЧПУ по обработке металла. Такие мини токарные или фрезеровальные приборы способны обрабатывать достаточно много деталей, требующихся, например, при ремонте различной бытовой техники или автомобилей. Причем, по типу режущих инструментов, своей конструкции такая компактная установка ничем не уступает обычным полноразмерным устройствам.

Работа и обслуживание этих компактных приборов ЧПУ по сравнению с большими устройствами даже имеет некоторые преимущества:

малый вес и компактность;
легкость в эксплуатации;
мобильность;
малый уровень шума;
доступная стоимость.

При грамотном их применении, мини станки настольного типа в компактном исполнении способны органично вписываться в любой технологический процесс по обработке металла.

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.

Читайте также: