Советы новичкам в чпу. Что можно сделать на фрезерном чпу станке

Развитие технологий стало причиной того, что компьютеры и другие передовые технические средства все активнее используются в повседневной жизни людей, а также в промышленности. Например, на современных промышленных предприятиях все чаще можно встретить , который управляется не руками оператора, а при помощи специальных компьютерных программ и соответствующих электронных устройств.

Благодаря такой системе управления значительно облегчается эксплуатация станка, а из процесса изготовления деталей исключается человеческий фактор, который может оказывать негативное влияние на их качество и точность обработки.

Принцип работы фрезерных станков

Фрезерное оборудование позволяет осуществлять различные технологические операции: резку, сверление, расчет расстояний между отверстиями, которые необходимо выполнять, а также ряд других. В качестве материалов, которые можно обрабатывать на таком оборудовании, могут выступать:

• древесина;
• черные, а также цветные металлы;
• керамика;
• полимерные материалы;
• природный и искусственный камень.

Заготовки закрепляются на рабочем столе, а их обработка выполняется за счет вращающейся фрезы, которая и режет материал.

Оснащенные ЧПУ, выпускаются в различном конструктивном исполнении.

Консольного типа:

1. модели, обладающие широкой универсальностью;
2. горизонтального типа;
3. вертикального типа.

Бесконсольной конструкции:

1. вертикальные;
2. горизонтальные.

Самыми популярными и, соответственно, распространенными являются фрезерные станки с ЧПУ консольного типа. На консоль закрепляется обрабатываемая заготовка, и именно этот рабочий орган совершает движения по отношению к режущему инструменту. Сам шпиндель такого станка не движется, он жестко зафиксирован в одной позиции.

Бесконсольного типа осуществляется за счет того, что перемещаться в них может как рабочий стол, который движется в двух направлениях, так и шпиндель, способный изменять свою позицию в вертикальной плоскости, а также во всех остальных направлениях.

С ЧПУ автоматически выполняет операции, информация о которых предварительно записана на один из носителей. Программы, которые управляют его работой, могут быть нескольких типов.

• Позиционные, предполагающие фиксацию координат конечных точек, по которым и выполняется обработка заготовки. Такое программы используются для управления станками сверлильной и расточной группы.
• Контурные, управляющие траекторией обработки заготовки. Они используются для управления станками круглошлифовальной группы.
• Комбинированные, которые объединяют в себе возможности программ контурного и позиционного типа. Такими программами управляются станки, относящиеся к многоцелевой категории.
• Многоконтурные. С их помощью можно управлять всеми функциональными возможностями станка, они являются самыми сложным типом ПО. При помощи таких программ обеспечивается управление широкоформатным оборудованием.

Фрезерные станки, оснащенные ЧПУ, обладают целым рядом значимых преимуществ:

• позволяют увеличить производительность обработки в 2–3 раза;
• дают возможность изготавливать детали с высокой точностью;
• минимизируют объем ручного труда, что позволяет уменьшить штат обслуживающего персонала;
• сокращают время, необходимое для подготовки заготовок;
• минимизируют время обработки деталей.

Разновидности оборудования

Станки фрезерной группы, оснащенные ЧПУ, в зависимости от того, какой материал на них обрабатывается, подразделяются на следующие категории:

1. для работы по металлу;
2. для обработки заготовок из древесины;
3. фрезерно-гравировальной группы.

1. обрабатывающие центры, отличающиеся высокой функциональностью;
2. станки широкоуниверсального типа;
3. токарно-фрезерной категории;
4. сверлильно-фрезерной группы.

Фрезерные станки, управляемые при помощи специальных программ, можно использовать и для оснащения домашней мастерской, так как они отличаются простотой эксплуатации и дают возможность изготавливать детали из металла, выполненные с высокой точностью своих геометрических параметров.

На предприятиях, которые производят мебель, а также в строительных компаниях применяются фрезерные станки, оснащенные ЧПУ, с помощью которых выполняется обработка заготовок из древесины. На таких станках обрабатываются изделия из древесины, а также заготовки из полимеров, алюминиевых сплавов, фанеры и ДСП.

Станок с ЧПУ, на котором возможно выполнять операции гравировки, применяется для обработки изделий, изготовленных из металла, натурального и искусственного камня, бетона и ряда других материалов. С его помощью изготавливают декоративные каменные колонны, статуэтки, другие изделия, выполняющие исключительно декоративную функцию. Такие станки по металлу и ряду других материалов чаще всего используют для производства различных рекламных конструкций.

По принципу работы и своей производительности фрезерные станки, оснащенные ЧПУ, могут быть следующих категорий:

• отличающиеся небольшими габаритами и невысокой производительностью - мини станки;
• настольного типа;
• вертикально-фрезерного типа;
• широкоформатные.

Станки, которые используются для оснащения домашней мастерской, нельзя назвать профессиональными, их преимущественно используют для полезного хобби. Такие фрезерные станки, оснащенные ЧПУ, отличаются невысокой стоимостью, поэтому ими часто оснащаются мастерские различных учебных заведений: школы, технические училища, ВУЗы и др.

Оборудование настольного типа обладает рядом весомых преимуществ:

1. невысокая стоимость;
2. исключительная мобильность;
3. простота эксплуатации и конструктивного исполнения.

Такие станки, несмотря на свою компактность, способны выполнять различные технологические операции по металлу и другим материалам: фрезерование, сверление, растачивание.

Для обработки заготовок, обладающих большими габаритами, используются вертикально-фрезерные станки. В качестве рабочих инструментов на них применяются сверла, фрезы цилиндрического, концевого, фасонного и торцевого типа. С помощью такого оборудования, которым преимущественно оснащаются крупные производственные предприятия, можно выполнять обработку как горизонтальных, так и вертикальных поверхностей.

Широкоформатные фрезерные станки, оснащенные ЧПУ, полностью соответствуют своему названию: в их конструкции имеется специальная рабочая головка, которая может поворачиваться в любом направлении. Благодаря своей универсальности такие станки чаще всего используются для оснащения цехов нестандартного оборудования и инструментальных участков.

Обзор станков

Прежде чем решить вопрос, какой фрезерный станок выбрать для оснащения домашней мастерской или производственного предприятия, важно ознакомится с характеристиками оборудования, которое предлагается на современном рынке. На сегодняшний день наиболее востребованным являются фрезерные станки, производимые в следующих странах:

• Германия;
• Италия;
• Австрия;
• Китай;
• Северная Корея;
• Малайзия;
• Тайвань;
• Чехия;
• Турция.

Наиболее известными компаниями, которые производят и реализуют фрезерные станки с ЧПУ, являются:

• GCC Jaguar;
• Redwood;
• RuStan;
• Hyundai Wia;
• Kami;
• Zenitech.

Одними из самых быстрых станков, которые также отличаются широким разнообразием настроек и дополнительных функций, являются модели торговой марки GCC Jaguar.

Широким разнообразием ассортимента станков для обработки деталей из металла и других материалов отличается компания JCC. В каталоге данного производителя представлены станки с ЧПУ следующего назначения:

1. универсального типа, предназначенное для выполнения гравировальных и фрезерных работ;
2. для обработки изделий из древесины и металла;
3. прошивные станки электроэрозийного типа;
4. оборудование фрезерно-токарной группы.

Передовые программные продукты, с помощью которых управляются станки данной торговой марки, позволяют задействовать весь их потенциал.

Фрезерные станки, оснащенные ЧПУ, торговой марки RuStan - это, преимущественно, оборудование широкоуниверсального типа, с помощью которого можно выполнять широкий перечень технологических операций. Отличает модели данной торговой марки и то, что при их приобретении можно воспользоваться разнообразными скидочными программами, а также возможностью гарантийного и постгарантийного обслуживания.

По-настоящему уникальными являются фрезерные станки с ЧПУ, выпускаемые под торговой маркой Redwood. Они способны выполнять обработку деталей в формате 2d и 3d. Реализация технологии 3d предполагает, что по заданной программе из заготовки получают объемную деталь, полностью соответствующую заданным геометрическим параметрам.

Главным принципом работы специалистов, занимающихся выпуском фрезерного оборудования торговой марки Kami, является производство высококачественной продукции. При помощи станков данной торговой марки можно обрабатывать не только металл, но и детали из камня, древесины, пластика и даже стекла.

Компания Hyundai Wia специализируется на выпуске станков с ЧПУ, на которых производится продукция для аэрокосмической и автомобильной промышленности. Программы, которые используются для их управления, предполагают минимальное вмешательство со стороны человека и значительно упрощают использование подобного оборудования.

В каталоге известного производителя Zenitech преобладает профессиональное фрезерное оборудование с ЧПУ, предназначенное для обработки деталей из металла и древесины.

На современном рынке широко представлено фрезерное оборудование с ЧПУ торговой марки Инвест Адам. Основными преимуществами моделей, которые отличаются своей компактностью и универсальностью, являются:

• высокая точность обработки;
• эффективность и производительность;
• управляющие программы могут воспроизводиться неоднократно;
• конструкция отличается высокой надежностью;
• связь с компьютером, который управляет работой оборудования, осуществляется через обычный USB-порт.

Для оснащения домашней мастерской и крупного производственного предприятия можно использовать фрезерный станок с ЧПУ, выпущенный немецкой компанией BZT. Отличает станки данной торговой марки высокая устойчивость, надежность фиксации заготовок, точность и оперативность обработки. Удобным является и то, что станки данной торговой марки могут работать практически на любом программном обеспечении.

На стоимость фрезерного станка с ЧПУ оказывают влияние следующие параметры:

• сложность конструкции оборудования и его тип;
• тип производства, для которого предназначено оборудование;
• страна производитель и торговая марка;
• функциональность станка.

Наиболее простой конструкцией обладают настольные станки с ЧПУ, которые и стоят значительно дешевле более функционального оборудования. Чтобы сэкономить на приобретении фрезерного станка, выбирайте оборудование отечественных производителей. В среднем, стоимость настольного фрезерного оборудования с ЧПУ составляет порядка 4000 долларов США. Варьироваться такая цена может от ряда факторов: габариты станка и рабочего стола, мощность двигателя, вес оборудования и его функциональность.

9 вещей, которые пригодятся новичкам в ЧПУ

Предположим, у вас есть рабочая машина с ЧПУ, вы только что ее приобрели, но вы мало что знаете о самом ЧПУ. Предположим также, что это фрезерный станок, и что в первую очередь вы будете заниматься резкой металла. Вероятно, вы готовы начать изготавливать детали для чоппера, конструировать устройство для смены инструментов или, может быть, с нуля собрать пистолет Colt 1911. С ЧПУ вы можете сконструировать почти все, и вы с нетерпением ждете начала работы над вашими любимыми проектами.

Не спешите! Помните, вы только что купили машину, и к тому же вы новичок. Вы еще не готовы к таким проектам.

Надо постараться максимизировать свои шансы на успех. Для этого примите к сведению 9 нижеследующих пунктов

1. Купите несколько приличных фрез

Не берите упаковку импортных китайских фрез различных размеров и неопределенного качества. Вам не нужны и зеленые космические фрезы из «Людей в черном», просто купите несколько приличных фрез у надежного поставщика по разумной цене. Можно начинать с быстрорежущей стали. В конечном во многих случаях будет необходим твердосплав, но быстрорежущая сталь дешевле и более устойчива к вибрациям. Купите себе несколько размеров:

Размеры меньше ни к чему на данном этапе, пока вы не потренируетесь на менее чувствительных фрезах. Купите 2-х или 3-заходные для алюминия и 4-заходные для стали . Чтобы лучше понять какие фрезы вам необходимы, прочтите статью Как выбрать фрезы . Вы однозначно сломаете несколько фрез, так что просто свыкнитесь с этой мыслью. На этом этапе следует не забывать надевать защитные очки!

Также купите полный набор спиральных сверл.

2. Купите стоящие тиски, комплект прихватов и набор параллелек

Закрепление заготовки - очень важный этап. Приобретите хорошие тиски для своего станка, и вы потратите деньги на ценный инструмент, который будет служить вам годами. Есть одна загвоздка, которая возникает, когда вы зажимаете заготовку в тисках . Если у вас плохие тиски, заготовка сдвинется, а вы будете гадать, что же произошло.

Вам следует закрепить ваши тиски в Т-образные слоты вашего стола, так что вы также можете приобрести комплект прихватов.

Наконец, вам понадобится набор параллельных подкладок.

3. Используйте СОЖ или туман! В работе с алюминием придется параноидально следить за отводом стружки.

Если машина не была оснащена СОЖ, подаваемой поливом, и не предназначена для такого, то вам необходимо установить генератор тумана. Можно взять качественный, например Noga, есть много разных брендов.

Перенарезка стружки вредна для фрез, а в худшем случае это приведет к поломке. «Быть параноиком» имеется в виду, что в начале надо очень пристально смотреть на область реза, и возиться с соплом вашего туманообразователя, чтобы освоить, как правильно располагать его для качественной подачи СОЖ.

4. Научитесь пользоваться вашим контроллером ЧПУ

Следующим шагом будет научиться управлять вашим ЧПУ, как если бы это был ручной станок с принудительной подачей и УЦИ на каждой оси. По ходу работы вы узнаете некоторые базовые коды G, дабы иметь представление о том, что ваша программа делает, когда вы в первый раз запускаете реальную программу в коде G (хоть это еще и далеко от правды!). Начните работать с фрезой в верхнем положении, и не пытайтесь делать какие-либо движения по оси Z, дабы не повредить режущий инструмент обо что-то. Практикуйте движения по оси X и Y до тех пор, пока шпиндель не будет двигаться туда, куда вы хотите, и вы не будете ошибаться. Еще один момент: не используйте G00, это заставляет машину двигаться в быстрых режимах на пределах ее возможностей. Используйте G01 и установите относительно низкую скорость подачи. В «G01 F20» машина будет двигаться со скоростью 20 единиц в минуту(миллиметров, метров, дюймов – в зависимости от настроек вашего контроллера). У вас будет намного больше времени на реакцию, если что-то пойдет не так.

5. Купите измерительный прибор для длины фрезы и научитесь ним пользоваться, чтобы калибровать ось Z. В придачу приобретите кромкоискатель и используйте его, чтобы забазировать шпиндель относительно детали.

Ваша машина должна знать, где находится кончик фрезы, в противном случае можно испортить оборудование. Так как вы новичок, задайте ей необходимую информацию, используя датчик длины фрезы. С его помощью машина будет точно знать, где конец фрезы относительно координаты Z. Первое, что надо сделать после установки заготовки в тиски и фрезы в шпиндель - это установить нули.

Подробнее о компенсации длины инструмента и нахождении базовых точек в статье Как найти нулевую точку станка с ЧПУ .

6. Научитесь регулировать ваш станок и тиски

Отрегулировать - отъюстировать с помощью часового индикатора. Это базовый навык, который необходим всем.

Выработайте привычку перед началом работы проверять положение ваших тисков. Позже будет понятно, действительно ли нужно делать это прям каждый раз, но поначалу придерживайтесь такй практики. К тому же, убедитесь, что знаете, как отрегулировать свои тиски, чтобы зажимные щеки были правильно выровнены с одной из осей.

7. Начните с алюминия, латуни и мягкой стали. Избегайте использования нержавеющей стали.

Поначалу следует избегать использования труднообрабатываемых материалов. Используйте алюминий или латунь.

Когда начнет получаться, можно попробовать мягкую сталь. Только после того, как вы почувствуете, что достаточно хорошо фрезеруете такие материалы, фрезы не ломаются и не изнашиваются слишком быстро, и обработанная поверхность больше не похожа на ту, на которую напала стая инфицированных бешенством бобров, лишь тогда переходите к труднообрабатываемым материалам, таким как нержавеющая сталь. Перед этим как следует изучите каталоги поставщиков металлов.

8. Сделайте себе несколько комплектов ступенчатых губок из алюминия

Возьмите пилу и вырежьте кусочки материала, размерами немного больше, чем щеки тисков. Теперь вам нужно обработать эти блоки на прямоугольник, т.е. делать фрезерные проходы до тех пор, пока все стороны не станут строго параллельны или перпендикулярны друг другу, т.е. до получения прямоугольного параллелепипеда.

Используйте концевые фрезы небольших диаметров. Несмотря на то, что для таких работ торцевые подходят лучше, их пока не стоит использовать, т.к. торцевая фреза развивает большое усилие. Шпиндель может завязнуть, заготовку может вырвать тисков и швырнуть ее через комнату, и т.п.

Обработав материал в виде квадрата, переходите к следующей задаче – обработайте его в соответствии с размерами, фрезеруя до тех пор, пока он не станет идеального размера для ваших тисков (вам понадобятся 2 прямоугольных куска, по одному на каждую зажимную губку). Последний шаг - просверлить и прозенковать монтажные отверстия.

Можно также поучиться делать Куб Тернера. Этот куб (его еще называют мета-куб), не так легко сделать, как это может показаться на первый взгляд. Говорят, что ранее, до появления станков с ЧПУ, такой хитрый кубик давали новичку токарю/фрезеровщику и предлагали аналогичный сделать. Это было тестом на владение станком. Этот куб выглядит как серия кубов с отверстиями, вложенных друг в друга, и касающихся внешнего только вершинами.

9. Изучите САПР и CAM

Итак, теперь вы знаете азы. Следующий шаг – изучить, как создавать G-код для станка. Для этого вам необходимо овладеть САПР и CAM. По возможности выберите те программы, с освоением которых вам могут помочь. В идеале, попросите вашего друга, который уже использует программное обеспечение и опытен в нем, помочь вам. Если у вас нет такого друга, рассмотрите вариант курсов. Если вам некому помочь вживую, вам придется вернуться и искать помощи в Интернете. Начните с просмотра нескольких видеороликов. По возможности, постарайтесь смотреть ролик и изучать программное обеспечение одновременно. Найдите онлайн-форумы, на которые люди обращаются за помощью в использовании этих программ.

Каждая компания, открывая новое предприятие, заботится о кадровом потенциале. За последние годы рабочие профессии не стали популярными. Это связано с тем, что обладателю корочки о получении профессии не всегда удается найти работу, особенно с достойной оплатой. Поэтому все больше внимания руководители предприятий уделяют обучению персонала работе на станках с числовым программным управлением.

Почему нужно обучать операторов

Современные производственные мощности оснащают высокоточными станками с ЧПУ. Рабочих, которые стояли у станка десять-двадцать лет назад, к ним не поставишь.

Многие отрасли современной промышленности, в том числе металлообработка, остро нуждаются в операторах-наладчиках станков с ЧПУ. И заработную плату предлагают неплохую. Например, оператор станков с ЧПУ (СПб) получает от 40 до 70 тыс. руб. Эти специалисты настраивают и контролируют работу этих приборов, задают им программу действий, набор операций, указывают их последовательность. А обслуживать станок поручают оператору, который тоже должен разбираться в особенностях процесса.

Те же, кто обучался рабочим профессиям, не всегда готовы работать на современном оборудовании. Программы обучения в профессиональных училищах не всегда отвечают уровню технической оснащенности современного производства. Слабая материально-техническая база не дает возможности получить нужные знания и приобрести навыки. Да и опыта работы на высокоточных станках с ЧПУ зачастую у них нет.

Это касается не только рабочих, но и специалистов среднего звена.

Поэтому руководители стараются обеспечить свои предприятия рабочими, обученными за их содействием.

Роль операторов и наладчиков

Использование станков с числовым программным управлением резко изменило характер процессов, выполняемых людьми, которые их обслуживают. На их роли в технологическом процессе отразилась высокая автоматизация, возможности быстрой переналадки оборудования.

Современные станки работают в автоматическом цикле. Программы для их работы разрабатывают технологи. Поэтому последовательность операций и перемещение рабочих частей инструмента не зависит непосредственно от станочника.

Что зависит от оператора

Инструкция оператора станка с ЧПУ четко регламентирует их обязанности:

• установка заготовки и снятие ее после обработки;
• периодически нужно проверять размеры деталей на соблюдение стандартов;
• наблюдение за сходом стружки в нужном направлении;
• контроль за состоянием систем станка;
• наблюдение за сигнальными устройствами.

Оператор производит наладку станка и запускает его в работу. Обычно машина обрабатывает одну деталь длительное время. Поэтому оператор может обслуживать несколько станков или выполнять другие функции с различными инструментами. Это делает работу более интересной. Но вместе с тем требует умений планирования работы.

Своевременно обнаружив неполадки в работе системы или брак, он сообщает о них. Этим он помогает сохранить оборудование и предотвратить выпуск некачественных изделий. Его наблюдения помогают технологам внести необходимые изменения в программу.

Чтобы каждый раз не сталкиваться с одной и той же проблемой, как с новой, оператор станков с ЧПУ должен запоминать и изучать признаки различных неполадок и неисправностей, чтобы быстро исправлять их или препятствовать их возникновению.

Устройства ЧПУ

Сейчас на рынке представлено достаточное количество устройств числового программного управления зарубежного и русского производства.

Из первых можно назвать немецкие Siemens и Heidenhein, японский Okuma, Mitsubishi, Fanuc Automation (или Fanuc), испанский Fagor.

Во вторую группу входят санкт-петербургский «Балт-Систем», «Модмаш» (Нижний Новгород), московский «Альфа-Систем», ижевский «Ижпрэст», «Микрос» (Ногинск).

Самыми популярными и распространенными считаются Siemens и Fanuc.

Обучение в производственных центрах

Обучающие центры создают для того, чтобы получить единую образовательную систему, включающей теорию и практику. Оператор станка с ЧПУ должен понять и осмыслить весь процесс создания готового изделия, начиная с разработки чертежей и программ, заканчивая образованием навыков работы операторов различных станков с программированием.

В качестве экзамена или зачета будущий оператор станка с ЧПУ сам обрабатывает деталь, а специалисты центра следят за качеством его работы.

Обучение

Как обучается в таких центрах оператор станков с ЧПУ?

Обучение проводят в классах, оснащенных симуляторами стоек. Программа рассчитана на то, чтобы новые знания можно было сразу реализовать на практике. Это позволяет значительно сократить время на обучения непосредственно в цехах, возле оборудования. Студенты изучают азы программирования, такие понятия, как система координат, оси координат и управление ими, знакомятся со строением программы управления, интерполяцией, постоянными циклами, подготовительными и вспомогательными функциями.

В результате оператор станка с ЧПУ, который попадает на производство, уже готов работать.

Непрерывное обучение

Специалисты высокой квалификации ценятся на любом предприятии. Для того чтобы они могли идти в ногу со временем, им нужно постоянно расти и обучаться. Поэтому подготовка операторов станков и других специалистов должно быть непрерывным.

Если в составе обучающего центра есть сервисный центр, то его специалисты помогают наладить станки, которое устанавливают на предприятии, и обучают сотрудников не только своих, но и заказчиков. В дальнейшем оператор-наладчик станков с ЧПУ будет производить обслуживание этого оборудования.

Это выгодно и руководителям, и самим наладчикам. Первым не нужно будет искать специалистов, вторые смогут консультировать операторов дистанционно или выезжать на предприятие в любое время суток.

Что нужно знать, чтобы стать наладчиком

Молодые люди, которые хотят стать наладчиками станков с числовым программным управлением, должны:

• хорошо знать математику, в том числе геометрию;
• знать механику и электротехнику;
• читать чертежи и техническую документацию;
• программировать процессы обработки.

В профессионально-технических училищах подготовка операторов станков с ЧПУ проводится на базе среднего образовании в течение 2 лет.

Формы обучения:

• стационарная;
• вечерняя;
• заочная.

Но только поработав на предприятии, молодой специалист может утверждать, что он освоил профессию, и теперь он - оператор станков с ЧПУ.

Требования к операторам-наладчикам

Современные станки с ЧПУ - сложные механизмы. Определение причин допущенного брака и устранение их требуют технического образа мышления у оператора-наладчика. Он должен интересоваться машинами и различными механизмами и устройствами. Только таким людям эта работа будет интересной, только они смогут достичь в ней успеха.

Оператор станка с ЧПУ должен:

• понимать устройство и принцип действия станков;
• знать способы правильной установки, закрепления обрабатываемых деталей и их качественной обработки;
• уметь настраивать станки;
• вводить программы;
• доводить и затачивать инструмент;
• изготавливать детали высокого качества;
• уметь измерять полученные детали.

Самообразование

Сейчас несложно найти массу литературы, которая может помочь разобраться в тонкостях работы на станках с числовым программным управлением. Многие специалисты пользуются ею для повышения своих знаний. Но это под силу далеко не каждому представителю профессии. А подрастающему поколению невозможно освоить профессию только по книжкам. Поэтому и нужна гибкая система образования, позволяющая каждому желающему освоить профессию и получить нужные ему навыки.

Многие начинающие мастера по изготовлению мебели сталкиваются с необходимостью создания фасадов на основе плит МДФ. Причем требования к изделиям в условиях высокой конкуренции – достаточно высоки.

Изделия должны быть качественными, отвечать современным стандартам и трендам, кроме того, чтобы иметь стабильный поток клиентов, их заказы предприниматель должен выполнять как можно быстрее. Сделать работу качественно и быстро можно лишь при условии применения технологичных приспособлений для работы. В данном случае – это станки с ЧПУ. Что они представляют собой и как работают, мы и расскажем ниже.

Что означает данная аббревиатура?

Расшифровка этого понятия такая: Числовое Программное Управление . То есть, станок, работающий на числовом программном управлении, способен совершать те или иные действия, которые ему задаются при помощи специальной программы. Параметры работы станка задаются посредством цифр и математических формул, после этого он выполняет работу согласно указанным программой требованиям. Программа может задавать такие параметры, как:

• мощность;
• скорость работы;
• ускорение;
• вращение и многое другое.

Особенности станков с ЧПУ

Техника создания мебельных деталей на современном приборе данного типа включает в себя несколько этапов работы:

Все механические действия, которые выполняет оборудование, являются воплощением последовательности, которая прописана в управляющей программе.

Современные станки с ЧПУ являются сложными электромеханическими приборами и требуют квалифицированного применения. В основном работа станка осуществляется посредством двух человек:

• наладчика;
• оператора станка с ЧПУ.

Наладчику вверяется более сложный массив работы, он выполняет действия по наладке и переналадке прибора, а оператор должен следить за рабочим процессом и осуществлять легкую наладку.

Действия наладчика и оператора станка с ЧПУ

Этапы работы наладчика выглядят следующим образом:

• подбор режущего инструмента согласно карте, проверка его целостности и заточки;
• подбор по карте наладки заданных размеров;
• установка режущего инструмента и зажимного патрона, проверка надежности крепления заготовки;
• установка переключателя в положение «От станка»;
• проверка рабочей системы на холостом ходу;
• введение перфоленты, которое проводится после проверки лентопротяжного механизма;
• проверка правильности заданной программы для пульта и станка ЧПУ и системы световой сигнализации;
• крепление заготовки в патрон и установка переключателя в режим «По программе»;
• обработка первой заготовки;
• измерение готовой детали, внесение поправок на специальные переключатели-корректоры;
• обработка детали в режиме « По программе» второй раз;
• осуществление замеров;
• перевод переключателя режима в положение «Автомат».

На этом процесс наладки окончен и к работе приступает оператор станка ЧПУ. Он должен выполнить такие действия:

• менять масла;
• чистить рабочую зону;
• смазывать патроны;
• проверять станок на пневматику и гидравлику;
• проверять точные параметры оборудования.

Перед тем как приступить к работе, оператор станка ЧПУ должен проверить его на работоспособность посредством специальной тестовой программы, также ему следует убедиться в том, что подана смазочная жидкость и в том, что в гидросистеме и ограничивающих упорах присутствует масло.

Помимо этого, он должен проверить, насколько надежно крепление всех приборов и инструментов, а также то, насколько мебельная заготовка соответствует заданному технологическому процессу станка. Далее следует провести замеры на предмет возможных отклонений от точности настройки нуля на приборе и других параметров.

И только после этих манипуляций можно включать сам станок ЧПУ:

• заготовку устанавливают и закрепляют;
• потом вводится программа работы;
• в считывающее устройство заправляется перфолента и магнитная лента;
• нажимаем «Пуск»;
• после того как первая деталь обработана, производятся ее замеры на предмет соответствия с заданной ранее моделью.

Сферы применения станков с ЧПУ

Станки на основе ЧПУ применяются в разных отраслях по оказанию услуг и производстве:

• для обработки древесины и плит из дерева;
• для обработки пластика;
• камней;
• сложных изделий из металла, включая ювелирные изделия.

Приборы с ЧПУ имеют ряд таких функций , как:

• фрезерование;
• сверление;
• гравировка;
• распил;
• лазерная резка.

Некоторые модели станков с ЧПУ имеют возможность совмещать одновременно разные виды обработки материалов, тогда их называют обрабатывающими центрами на основе ЧПУ.

Преимущества станков с ЧПУ

Применение на производстве станков и обрабатывающих центров на основе ЧПУ позволяет вовремя выполнить такие работы, которые бы без их использования были неосуществимыми. Например, при производстве таким способом мебельных фасадов из МДФ, можно выполнить сложные рельефные декоры , которые вручную сделать просто невозможно. Так, благодаря специальным графическим программам для проектирования можно воплотить самые смелые дизайнерские решения.

Кроме того, массовое производство фасадов МДФ с помощью широкоформатных станков с ЧПУ возможно без необходимости предварительно раскраивать плиты и позволяет делать полный цикл их обработки, это значительно экономит время и рабочую силу.

Цена оборудования на основе ЧПУ такова, что нужно перед его покупкой хорошо подумать, будет ли это экономически выгодно конкретно для ваших производственных мощностей. Если у вас есть стабильный поток клиентов, и они готовы платить за оригинальные дизайнерские решения, то можете смело вкладывать средства в такое оборудование.

Особенность станков на основе ЧПУ – это их надежность и возможность бесперебойной работы в течение многих лет. Но при работе с ними нужно соблюдать все правила безопасности, а также подбирать только квалифицированных операторов и наладчиков. Некачественная работа персонала может вывести прибор из строя раньше положенного срока.

Прежде чем понять принцип работы ЧПУ систем, для начала стоит почитать техническое описание автоматизированных систем. Подробно о принципе ЧПУ внутри статьи.

Основы числового программного управления

Для более четкого понимания всех возможных проблем, связанных с успешным применением данных, для выполнения механической обработки или резания с применением станков с ЧПУ, вам необходимо иметь представление о процессе и принципах числового программного управления. Надеемся, что этот небольшой справочный материал поможет вам понять принцип работы станков с ЧПУ.

Для начала - несколько определений

ЧПУ - Числовое Программное Управление. Принцип ЧПУ заключается в получении оцифрованных данных, после чего компьютер или САМ-программа обеспечивает управление, автоматизацию и мониторинг движений элементов машины. В роли машины может выступать токарный или фрезерный станок , роутер, сварочный автомат, шлифовальный станок, установка лазерной или водоструйной резки, листоштамповочный автомат, робот либо оборудование других типов. На крупногабаритных промышленных станках в качестве встроенного устройства управления обычно выступает компьютер. Но на большинстве станков любительского уровня или некоторых модернизированных моделях устройством управления может являться отдельный персональный компьютер. Контроллер ЧПУ функционирует совместно с электродвигателями и Настольный ЧПУ станок бывает нескольких разновидностей, предназначенных для любителей/макетчиков/моделистов. Такие станки имеют меньшую массу и уровень прочности, точности обработки и скорости работы и, кроме того, они дешевле своих промышленных аналогов, но при этом могут хорошо справляться с механической обработкой различных предметов, изготовленных из мягких материалов (пластик, пенопласт, воск). Работа некоторых настольных станков с ЧПУ может во многом напоминать работу принтера. Другие же имеют собственную замкнутую систему управления или даже встроенную специализированную CAM-программу. Некоторые модели также могут принимать данные в виде стандартного g-кода. Существуют промышленные станки настольного типа, предназначенные для выполнения мелких работ, требующих особой точности обработки, оснащенные специализированными устройствами числового программного управления.

CAM - автоматизированная механическая обработка или автоматизированное производство. Данный термин относится к применению различных пакетов ПО для управления траекторией движения режущего инструмента и генерации управляющей программы для работы станков с ЧПУ, основанных на использовании данных, получаемых путем компьютерного 3D-моделирования (CAD-файлы). В случаях когда два описанных понятия используются вместе, обычно применяется сокращение CAD/CAM.

Примечание: CAM-программа фактически не управляет станком с ЧПУ, а только создает программный код, которому следует станок.

Также это не автоматическая операция, которая импортирует 3D-модель и генерирует корректную управляющую программу. CAM-программирование, как и 3D-моделирование, требует наличия определенных знаний и опыта использования ПО такого типа, разработки технологий механической обработки, а также знаний о том, какие виды инструментов и технологических операций необходимо применять в той или иной ситуации для достижения наилучших результатов. Существует ряд несложных программ, позволяющих начинающим пользователям начать работать с ними без особых затруднений. Но есть и более сложные версии, которые требуют вложений времени и финансов для достижения максимальной эффективности их использования.

Управляющая программа - особый относительно простой машинный язык, который может понимать и исполнять станок с ЧПУ. Чтобы понимать принцип работы ЧПУ, очень важно понимать как подобная система управляется. Такие машинные языки изначально разрабатывались для непосредственного программирования обработки деталей путем ввода команд с клавиатуры станка без использования CAM-программ. Они указывают станку, какие движения он должен совершать, одно за другим, также осуществляют контроль выполнения станком других его функций, таких как скорость подачи, частота вращения шпинделя, подача СОЖ. Наиболее распространенным языком подобного рода является G-код или ISO-код - простой буквенно-цифровой язык программирования, разработанный в начале 1970-х годов для первых станков с ЧПУ. Подробнее о G-кодах в статье «Описание G»

Постпроцессор. В то время как g-код рассматривается в качестве стандартного машинного языка для станков с ЧПУ, любой производитель может изменять отдельные его части, такие как использование дополнительных функций, создавая ситуации, при которых g-код, разработанный для одного станка, может не работать для другого. Существует также множество производителей станков, разработавших собственные языки программирования. В связи с этим, для перевода данных траекторий движения инструмента, рассчитанных внутри CAM-программы, в особый код управляющей программы с тем, чтобы станок с ЧПУ мог понимать эти данные, существует связующее программное обеспечение, называемое постпроцессором. Постпроцессор, единожды сконфигурированный должным образом, генерирует соответствующий код для выбранного станка, который, по крайней мере теоретически, позволяет управлять любым станком с помощью любой CAM-программы. Принцип работы ЧПУ станков позволяет поставлять постпроцессоры вместе с CAM-программой бесплатно либо за отдельную плату.

Общие сведения о станках с ЧПУ

Станки с ЧПУ могут иметь несколько осей перемещения, а сами движения могут быть линейными либо поворотными. Многие станки совмещают в себе оба вида движения. Станки, предназначенные для резки, такие как установки лазерной или водоструйной резки, как правило, имеют всего две линейные оси - X и Y. Фрезерные станки обычно имеют как минимум три оси - X, Y и Z, а также могут иметь дополнительные поворотные оси. Фрезерный станок, имеющий пять осей перемещения - это станок с тремя линейными и двумя поворотными осями, позволяющий фрезе совершать технологические операции под углом 180º (в полусфере), а иногда и под большими углами. Также существуют установки лазерной резки, имеющие пять осей перемещения. Робот-манипулятор может иметь более пяти осей.

Некоторые ограничения для станков с ЧПУ

В зависимости от возраста и сложности конструкции, станки с ЧПУ могут иметь определенные ограничения в части функциональных возможностей систем управления и приводных систем. Большинство контроллеров ЧПУ понимают только движения строго по прямой линии или по кругу. Во многих станках перемещения по кругу ограничены главными плоскостями координатных осей XYZ. Перемещения по поворотной оси могут восприниматься контроллерами как линейные перемещения, только вместо расстояния будут использоваться градусы. Для создания перемещений по круговой дуге или линейных перемещений, проходящих под углом по отношению к главным координатным осям, две или более оси должны интерполироваться (их движения должны быть точно синхронизированы) между собой. Линейные и поворотные оси могут также одновременно интерполироваться. В случае использования станка, имеющего пять координатных осей, все пять осей должны быть идеально синхронизированы друг с другом, что является непростой задачей.

Скорость, с которой контроллер станка способен получать и обрабатывать входящие данные, передавать команды на драйверы, а также отслеживать скорость и положение рабочих органов, является критически важным показателем. Более старые и бюджетные модели станков, очевидно, обладают менее высокими показателями, что во многом схоже с тем, насколько менее производительными являются старые модели компьютеров в части выполнения требуемых операций по сравнению с их более современными аналогами.

Сначала интерпретируйте данные 3D-моделей и сплайнов

Наиболее часто возникающая проблема заключается в организации файлов и кода CAM-программы таким образом, чтобы станок, выполняющий обработку заготовок, работал с заложенными в него данными плавно и эффективно. Так как многие контроллеры ЧПУ понимают только формы дуги и прямой линии, любую другую геометрическую форму, которую невозможно описать в данном языке программирования, необходимо конвертировать в более применимую. Обычно конвертации подвергаются сплайны, то есть общие неоднородные рациональные B-сплайны, которые не являются дугами или линиями, а представляют собой трехмерные поверхности. Некоторые станки настольного типа также не способны воспринимать дуги окружности, поэтому все подобные фигуры необходимо конвертировать в полилинии.

Сплайны могут быть разбиты на ряд линейных сегментов, касательных дуг или их сочетание. Вы можете представить себе первый вариант в виде серии хорд на вашем сплайне, касающихся его концами и имеющих определенное отклонение в середине. Другим способом конвертации является преобразование вашего сплайна в полилинию. Чем меньше сегментов вы используете в процессе преобразования сплайна, тем грубее будет аппроксимация, а результат преобразования будет состоять из отрезков большего размера. Использование более мелкого масштаба сглаживает аппроксимацию, но при этом значительно увеличивается и количество сегментов. Представьте себе, что серия дуг могла бы сгладить ваш сплайн в пределах допустимых значений с использованием небольшого количества длинных отрезков. Данный факт является главной причиной того, что преобразование сплайнов в дуги предпочтительнее, нежели преобразование в полилинии, особенно в если вы работаете на станках старых моделей. С более современными моделями станков в этом плане возникает меньше проблем.

Представьте себе поверхности с тем же уровнем аппроксимации сплайнов, только многократно увеличенные и с разрывом между ними (обычно называемым перемещением инструмента между проходами). Обычно поверхности создаются с применением только линейных сегментов, но бывают ситуации, при которых могут также использоваться дуги или сочетания прямых линий и дуг.

Размер и количество сегментов определяются требуемым уровнем точности обработки, а также применяемым методом, и напрямую влияют на качество обработки. Слишком большое количество коротких сегментов может привести к сбою в работе станков старых моделей, а слишком малое - к появлению на заготовке слишком больших граней. CAM-программы обычно применяются в тех случаях, когда необходим подобный уровень аппроксимации. У опытных операторов станков, понимающих требования к детали и знающих, какие операции способен выполнить станок, обычно не возникает с этим проблем. Но некоторые CAM-программы не способны выполнить обработку тех или иных сплайнов или определенных типов поверхностей, поэтому вам может понадобиться предварительное конвертирование данных в CAD-программе (Rhino) перед использованием CAM-программы. Процесс перевода данных из CAD-программы в CAM-программу (посредством использования нейтрального файлового формата - IGES, DXF и т.д.) также может вызвать определенные проблемы, в зависимости от качества функций импорта/экспорта самих программ.

Общепринятые термины, используемые при описании станков с ЧПУ

Поняв принцип ЧПУ, следует убедиться, что вы имеете представление об основных терминах, часто использующихся в станкооборудовании. Следует понимать, что ваш проект может быть:

2-осевым, в случае если резание производится в одной плоскости. В данном случае инструмент не имеет возможности двигаться по плоскости оси Z (вертикальной). В целом координатные оси X и Y могут быть одновременно интерполированы между собой для формирования линий и дуг окружностей.

2,5-осевым, если резание производится в плоскостях, параллельных главной плоскости, но необязательно на той же высоте и глубине. При этом для изменения уровня инструмент может двигаться по плоскости оси Z (вертикальной), но не одновременно с перемещением по осям X и Y. Исключение могут составлять случаи, когда траектория движения инструмента может интерполироваться спирально, то есть описывать круг в плоскостях X и Y, одновременно двигаясь по оси Z для создания винтовой линии (например, при резьбофрезеровании).

Разновидностью вышеуказанного способа интерполяции является способ, при котором станок может интерполировать движение в двух любых плоскостях одновременно, но не в трех. Данный способ интерполяции позволяет проводить обработку ограниченного количества разновидностей трехмерных объектов, напрмиер, путем фрезерования в плоскостях XZ или YZ, но является более ограниченным по сравнению с трехосевой интерполяцией.

3-осевым , если для необходимой технологической операции требуется одновременное управляемое перемещение режущего инструмента в трех координатных осях - X,Y,Z, что необходимо для обработки большинства поверхностей произвольной формы.

4-осевым, если он включает в себя перемещение по трем осям, указанным выше, плюс перемещение по одной поворотной оси. Тут есть два варианта: одновременная 4-осевая интерполяция (полноценная 4-я ось) либо только позиционирование по 4-й оси, при котором 4-я ось может менять положение заготовки, перемещая ее между тремя координатными осями, фактически не перемещаясь в процессе обработки. 5-осевым, если он включает в себя перемещение по трем осям, указанным выше, плюс перемещение по двум поворотным осям. Кроме полноценной обработки в 5 осях (5 осей перемещаются одновременно), в вашем распоряжении часто есть вариант обработки с применением 3-х осей плюс еще 2 дополнительные оси или 3-осевая механическая обработка + позиционирование с помощью 2-х независимых осей. Также в редких случаях есть вариант обработки с применением 4-х осей плюс одной дополнительной оси или непрерывная механическая обработка по 4 осям + позиционирование по 5-й оси. Звучит запутанно, не правда ли?