Обработка с помощью компьютерного числового программного управления (ЧПУ) произвела революцию в производственной отрасли. Сегодня ЧПУ-производство используется во всех отраслях промышленности и устанавливает стандарты скорости, точности и жестких допусков. По мере роста потребительского спроса на высокое качество и быстрое выполнение заказов, отрасль ЧПУ-обработки внедряет инновации для производства деталей со все более сложной геометрией и все более высокой скоростью.
Это руководство по ЧПУ поможет вам освоить основы, понять программирование и узнать о будущих тенденциях.
Объяснение принципа работы ЧПУ
Обработка с ЧПУ — это компьютеризированный производственный процесс, в котором программное обеспечение и код управляют движениями станка. Процесс обработки с ЧПУ является субтрактивным, что означает, что объекты формируются путем удаления материала из заготовки до достижения желаемых параметров.
Инженеры-конструкторы вводят сложную модель в специализированное программное обеспечение, которое затем выдает код, управляющий станками с ЧПУ. Станки изготавливают деталь в соответствии с ограничениями, заданными программистом в программном обеспечении. Программное обеспечение автоматически генерирует траектории инструмента, скорость подачи охлаждающей жидкости, скорость подачи и различные другие параметры для изготовления детали с использованием материалов, указанных инженером-конструктором.
Язык, используемый для программирования станков с ЧПУ, называется G-код. Для изготовления детали с помощью станков с ЧПУ создается компьютерный проект (CAD), который затем преобразуется в программное обеспечение для автоматизированного производства (CAM). Затем программное обеспечение CAM преобразует траектории инструмента для станка с ЧПУ. После ввода программы оператор выполняет пробный запуск, чтобы выявить и исправить любые ошибки.
Этот процесс подходит для широкого спектра материалов, включая металлы, пластмассы, дерево, композиты, стекло и пенопласт. Каждая деталь требует специальной компьютерной программы для обеспечения жестких допусков, скорости обработки, срока службы инструмента и качества поверхности.
Почему ЧПУ-обработка важна?
Обработка с ЧПУ произвела революцию в производстве, позволив компаниям производить компоненты с высокой степенью повторяемости. Она снижает количество человеческих ошибок, увеличивает прибыльность и улучшает качество. Вот некоторые из многочисленных преимуществ обработки с ЧПУ:
Снижение затрат: станки с ЧПУ снижают производственные затраты, сокращают расходы на энергию, повышают масштабируемость и минимизируют отходы материалов.
Повышение эффективности: станки с ЧПУ сокращают время производства и улучшают качество продукции, что повышает общие результаты производства и устраняет узкие места.
Минимизация отходов: благодаря высокой точности программного обеспечения для ЧПУ-обработки, в процессе производства отходов образуется минимум.
Оптимизация сборки: детали, обработанные на станках с ЧПУ, проще собирать. Поскольку каждая деталь изготавливается с высокой точностью и аккуратностью, детали подходят друг к другу так же, как на компьютере, в соответствии со стандартами размеров и допусков ASME Y14.5 (Американского общества инженеров-механиков). Процесс сборки также значительно быстрее, чем при использовании ручных методов.
Типы операций обработки с ЧПУ
Обработка с ЧПУ включает в себя несколько компьютеризированных операций, в том числе несколько механических процессов. К наиболее распространенным станкам с ЧПУ относятся:
1) Фрезерование и сверление с ЧПУ
Фрезерные станки с ЧПУ перемещают вращающиеся многоточечные режущие инструменты для удаления материала с заготовки. В этом процессе заготовка часто подается к режущему инструменту против направления вращения, что прижимает заготовку к удерживающему элементу для достижения более точных размеров. Существует множество фрезерных станков, выполняющих различные функции, такие как развертки, торцевые фрезы и метчики. Базовые фрезерные станки с ЧПУ имеют трехосную систему, хотя новейшие станки могут иметь несколько дополнительных осей.
Сверлильные станки используют многоточечные сверла для создания цилиндрических отверстий в заготовке. Хотя они в основном работают путем подачи сверла перпендикулярно плоскости поверхности заготовки, с помощью специальных конфигураций станков возможны угловые сверлильные операции. Эти станки идеально подходят для сверления отверстий в материалах, в которые будут ввинчиваться винты, и они широко используются в сборочных операциях, таких как производство автомобильных деталей и электроники.
2) Токарные станки с ЧПУ
Многие станки с ЧПУ работают путем вращения материала заготовки вокруг основной оси. Режущие инструменты на токарном станке с высокой точностью и скоростью удаляют материал с заготовки. Токарные станки с ЧПУ идеально подходят для производства сложных конструкций. Современные станки с ЧПУ часто сочетают в себе фрезерный и токарный станок.
При точении режущие инструменты используются на вращающейся заготовке. Токарный станок перемещает режущий инструмент, снимая материал с поверхности до достижения желаемого диаметра. В результате этого процесса получаются цилиндрические детали с внутренними и внешними элементами.
Руководство по станками с ЧПУ: основные компоненты станка с ЧПУ
Станки с ЧПУ являются сложными устройствами, в которых многие компоненты работают вместе, чтобы обеспечить высокую точность, необходимую для производства. Они состоят из множества важных компонентов, некоторые из которых являются наиболее важными:
1) Шпиндель с ЧПУ
Шпиндель является основой любого станка с ЧПУ. Он состоит из вала, расположенного в центре оси вращения станка, и обеспечивает крутящий момент, скорость и управление, необходимые для успешной обработки. Станки могут иметь один или несколько шпинделей в зависимости от задачи и области применения. Существует много различных типов шпинделей для различных применений, включая резку металла, камня и дерева.
2) Устройство ввода
Устройство ввода позволяет оператору загружать программы ЧПУ в станок. Они различаются в зависимости от операции, но некоторые стандартные устройства ввода включают
Клавиатуры: Клавиатура — это средство, с помощью которого операторы загружают программу в станок и могут напрямую вводить команды G-кода.
Устройство памяти: устройство хранения позволяет оператору переносить программу с одного станка на другой. USB-накопители являются стандартным вариантом, так как они перезаписываемы.
Беспроводное устройство: операторы также могут вводить команды через беспроводную связь при загрузке программы с другого компьютера через локальную сеть. Подключение по Ethernet становится наиболее практичным вариантом для передачи программ обработки деталей между компьютерами и станками.
3) Блок управления станком (MCU)
Устройство ввода предоставляет код, а MCU объединяет аппаратное и программное обеспечение для его чтения и преобразования в инструкции. Затем он передает эти инструкции драйверам инструментов, позволяя им выполнять соответствующие действия по обработке. MCU действует как интерпретатор, преобразуя закодированные координаты в движения станка и интерпретируя информацию от датчиков обратной связи.
4) Станки
Станок — это любой инструмент, который взаимодействует с заготовкой. Они бывают нескольких типов, в зависимости от типа станка с ЧПУ, хотя наиболее распространены режущие инструменты. Токарные станки используют стационарные инструменты, а заготовка вращается для выполнения резания. Фрезерные станки делают обратное, перемещая вращающиеся инструменты на материал. Станок с ЧПУ +4 оси более сложен, он перемещает заготовку и инструмент для получения более детальной обработки.
5) Система привода
Система привода станка состоит из двигателей, которые перемещают станки вдоль и вокруг различных осей. Комбинация серводвигателей, шариковых винтов и линейных направляющих контролирует движения станка с ЧПУ и обеспечивает их точность.
6) Система обратной связи
Успешная обработка с ЧПУ требует абсолютной точности и аккуратности. Система обратной связи — это средство контроля, которое проверяет и регулирует движения станка, а также проверяет точность и аккуратность системы привода.
7) Блок дисплея
Блоки дисплеев дают оператору представление о каждом станке, отображая важную информацию о том, как взаимодействовать с различными функциями станка. Они также предоставляют информацию о текущем рабочем состоянии станка.
Достижения и будущие тенденции в области ЧПУ
Для удовлетворения растущих потребностей потребителей современные станки ориентированы на скорость и точность. Поставщики будут продолжать расширять границы возможного, поскольку станки с ЧПУ помогают производителям добиваться более высокого качества результатов и повышать эффективность рабочих процессов. Развитие искусственного интеллекта (ИИ) может привести к дальнейшей трансформации ЧПУ.
На самом базовом уровне алгоритмы ИИ могут давать рекомендации по профилактическому обслуживанию, что приводит к повышению точности, сокращению времени производства и снижению затрат. На этом этапе ИИ может определять более оптимальные траектории движения инструмента, что сокращает время обработки и повышает качество. Эти достижения способствуют созданию более устойчивой производственной среды.
Интеграция искусственного интеллекта позволяет создавать более интеллектуальные и адаптивные решения для обработки. Аналитика больших данных может применяться к производственным данным для выявления взаимосвязей между производственными переменными и дефектами, что позволяет прогнозировать проблемы с качеством до их возникновения. Раннее обнаружение открывает путь для разработки сложных стратегий прогнозирующего технического обслуживания. Опять же, эти усовершенствования процессов оказывают положительное влияние на устойчивость производства. ЧПУ-обработка будет продолжать развиваться с целью снижения своего воздействия на окружающую среду. В будущем, вероятно, появятся более энергоэффективные станки, экологически чистые материалы и комплексные программы по переработке отходов.
Обратитесь в WMTCNC для всех ваших потребностей в ЧПУ-шпинделях
Успешная обработка с ЧПУ зависит от качества и надежности компонентов станка. Любая неэффективность компонентов будет иметь значительное влияние на всю вашу работу. WMTCNC устанавливает стандарты в области проектирования, производства и ремонта прецизионных шпинделей с ЧПУ, суппортов, фрезерных головок и других компонентов. Наши квалифицированные и опытные технические специалисты помогут вам в модернизации вашего оборудования для обработки с ЧПУ, повысив его качество и эффективность.
Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать больше о наших высококачественных компонентах и услугах в области ЧПУ.
