Що таке верстат з ЧПУ і як він працює

         

Історія верстатів з ЧПУ

Джон Т. Парсонс (1913-2007) з Parsons Corporation в Траверс-Сіті, штат Мічиган, вважається піонером числового управління, попередником сучасного верстата з ЧПУ. За свою роботу Джона Парсонса називають батьком 2-й промислової революції. Йому потрібно було робити складні лопасті гелікоптерів, і він швидко зрозумів, що майбутнє виробництва пов’язане з підключенням машин до комп’ютерів. Сьогодні деталі, виготовлені за допомогою ЧПУ, можна знайти практично у всіх галузях промисловості. Завдяки верстатам з ЧПУ у нас є менш дорогі товари, більш сильна національна оборона і більш високий рівень життя, ніж це було б можливо в неіндустріальному світі.

У цій статті ми розглянемо походження верстатів з ЧПУ, різні типи верстатів з ЧПУ, програми верстатів з ЧПУ і поширені практики в цехах верстатів з ЧПУ.

Що таке верстат з ЧПУ і як він працює

Машини зустрічаються з комп’ютером

У 1946 році слово «комп’ютер» означало обчислювальну машину, керовану перфокартою. Незважаючи на те, що Parsons Corporation раніше виробляла тільки один гребний гвинт, Джон Парсонс переконав Sikorsky Helicopter в тому, що вони можуть виробляти надзвичайно точні шаблони для збірки і виробництва гребних гвинтів.

Зрештою, він винайшов комп’ютерний метод з перфокартою для обчислення точок на лопаті гвинта вертольота. Потім він попросив операторів повернути колеса в ці точки на фрезерному верстаті в Цинциннаті. Він провів конкурс на назву цього нового процесу і дав 50 доларів тому, хто придумав «Числове управління».

У 1958 році він подав патент на підключення комп’ютера до машини. Його заявка на патент надійшла за три місяці до MIT, який працював над концепцією, яку він почав. Массачусетський технологічний інститут використовував його концепції для створення оригінального устаткування і ліцензіата пана Парсонса (Bendix) по субліцензії на IBM, Fujitusu і GE, серед інших.

Концепція «Числового управління» повільно приживалася. За словами пана Парсонса, люди, які продавали цю ідею, були комп’ютерними спеціалістами, а не виробниками. Однак до початку 1970-х років армія США сама популяризувала використання комп’ютерів з ЧПУ, створюючи і здаючи їх в оренду численним виробникам. Контролер ЧПУ розвивався паралельно з комп’ютером, підвищуючи продуктивність і автоматизуючи виробничі процеси, особливо обробку.

Що таке обробка з ЧПУ?

Верстати з ЧПУ виробляють деталі по всьому світу майже для кожної галузі. Вони створюють речі із пластику, металів, алюмінію, дерева і багатьох інших твердих матеріалів. Слово «ЧПУ» означає комп’ютерне числове управління, але сьогодні всі називають його ЧПУ.

Отже, як ви визначаєте верстат з ЧПУ? Всі автоматизовані машини управління рухом складаються з трьох основних компонентів – функції команд, системи приводу / руху і системи зворотного зв’язку. Обробка з ЧПУ – це процес використання верстата з комп’ютерним управлінням для виготовлення деталі з твердого матеріалу різної форми.

ЧПУ залежить від цифрових інструкцій, зазвичай виконуваних в програмах автоматизованого виробництва (CAM) або автоматизованого проектування (CAD), таких як SolidWorks або MasterCAM. Програма записує G-код, який може прочитати контролер верстата з ЧПУ.

Комп’ютерна програма на контролері інтерпретує конструкцію і переміщує ріжучі інструменти та / або заготовку по декількох осях, щоб вирізати потрібну форму з заготовки. Автоматичний процес різання набагато швидше і точніше, ніж ручне переміщення інструментів і деталей, яке здійснюється за допомогою важелів і шестерень на старому обладнанні.

Сучасні верстати з ЧПУ містять безліч інструментів і виконують безліч типів розрізів. Кількість площин руху (осей), а також кількість і типи інструментів, до яких верстат може отримати доступ автоматично в процесі обробки, визначають, наскільки складною може бути заготовка з ЧПУ.

Як використовувати верстат з ЧПУ

Машиністи з ЧПУ повинні отримати навички як в програмуванні, так і в області металообробки, щоб в повній мірі використовувати потужність верстата з ЧПУ. Професійно-технічні училища та програми учнівства часто знайомлять студентів з ручними токарськими верстатами, щоб навчитися різати метал. Машиніст повинен вміти бачити всі три виміри.

Сьогоднішнє програмне забезпечення робить виготовлення складних деталей простіше, ніж коли-небудь, тому що форму деталі можна намалювати віртуально, а потім програмне забезпечення може запропонувати траєкторії інструменту для виготовлення цих деталей.

Тип програмного забезпечення, який зазвичай використовується в процесі обробки з ЧПУ

Комп’ютерне малювання (CAD)

Програмне забезпечення CAD є відправною точкою для більшості проектів з ЧПУ. Існує безліч різних програмних пакетів CAD, але всі вони використовуються для створення проектів. Популярні програми CAD включають AutoCAD, SolidWorks і Rhino3D. Існують також хмарні рішення CAD, і деякі з них пропонують можливості CAM або краще інтегруються з програмним забезпеченням CAM, ніж інші.

Комп’ютерне виробництво (CAM)

Верстати з ЧПУ часто використовують програми, створені за допомогою програмного забезпечення CAM. CAM дозволяє користувачам створювати «дерево завдань» для організації робочого процесу, установки траєкторій руху інструменту і запуску моделювання різання до того, як машина виконає реальну різання.

Часто програми CAM працюють як надбудови до програмного забезпечення САПР і генерують g-код, який повідомляє інструментів ЧПУ і рухомих частин деталі, куди рухатися. Майстри в програмному забезпеченні CAM спрощують програмування верстата з ЧПУ.

Популярне програмне забезпечення CAM включає Mastercam, Edgecam, OneCNC, HSMWorks і Solidcam. Згідно зі звітом за 2015 рік, на Mastercam і Edgecam доводиться майже 50% частки ринку високопродуктивних камер CAM.

Які бувають типи верстатів з ЧПУ?

Сьогодні існує безліч різних типів верстатів з ЧПУ. Верстати з ЧПУ – це верстати, які ріжуть або переміщують матеріал відповідно до програмуванням контролера, як описано вище. Тип різання може варіюватися від плазмового різання до лазерної, фрезерної, або токарной. Верстати з ЧПУ можна навіть збирати на складальній лінії.

Нижче представлені основні типи верстатів з ЧПУ:

Токарні верстати. Цей тип ЧПУ повертає заготовку і переміщує ріжучий інструмент до заготівлі. Базовий токарний верстат має 2 осі, але можна додати ще кілька осей, щоб збільшити можливу складність різання.

Матеріал обертається на шпинделі і притискається до шліфувального або загвинчування інструменту, який приймає бажану форму. Токарні верстати використовуються для виготовлення симетричних об’єктів, таких як сфери, конуси або циліндри. Багато верстати з ЧПУ багатофункціональні і поєднують в собі всі види різання.

Фрезерні верстати. Фрезерні верстати з ЧПУ зазвичай використовуються для різання великих розмірів дерева, листів металу і пластика. Стандартні маршрутизатори працюють з 3-осьовий координатою, тому вони можуть різати в трьох вимірах. Однак ви також можете купити 4,5- і 6-осьові верстати для складних форм.

Ручні фрезерні верстати використовують маховики і ходові гвинти, щоб прикріпити ріжучий інструмент до заготівлі. На фрезерному верстаті з ЧПУ ЧПУ переміщує кулько-гвинтові пари високої точності в точні запрограмовані координати. Фрезерні верстати з ЧПУ бувають самих різних розмірів і типів і можуть працювати на декількох осях.

Плазмові різаки. Плазмові різаки з ЧПУ використовують для різання потужний лазер. Більшість плазмових різаків вирізують запрограмовані форми з листа або пластини.

3D-принтери. 3D-принтер використовує програму, яка вказує де покласти невеликі шматочки матеріалу для створення бажаної форми. Тривимірні деталі будують шар за шаром за допомогою лазера для затвердіння рідини або енергії в міру зростання шарів.

Сучасні виробники можуть автоматизувати практично будь-який процес, маючи достатньо часу, ресурсів і уяви. Сировина може бути відправлений у машину, а готові деталі можуть бути доставлені в готовому вигляді. Виробники покладаються на широкий спектр верстатів з ЧПУ забезпечує виробництво товарів швидко, точно і економічно.

(Visited 19 times, 1 visits today)