ЧПУ или компьютерное числовое управление охватывает производственный процесс, в котором машины режут, вырезают и формируют детали на основе компьютерных кодов, которые контролируют скорость и движение режущего инструмента.
Эти машины режут металлы, дерево, пенопласт, композиты, пластмассы и т. д. на точные детали, которые используются практически во всех отраслях промышленности. Они делают это автономно и без какого-либо вмешательства человека после создания производственного кода, что значительно повышает скорость производства, эффективность, воспроизводимость, надежность и точность — и потенциально они могут работать круглосуточно и без выходных.
Существует множество различных типов обработки с ЧПУ, от фрезерных станков с ЧПУ до недорогих фрезерных станков с ЧПУ, а также токарных станков , шлифовальных станков, лазерных резаков , электроэрозионных станков и гидроабразивных резаков. Объем рынка станков с ЧПУ оценивается в миллиарды и продолжает расти.
3D-принтеры технически также являются типами станков с ЧПУ, хотя они используют аддитивное производство, а не субтрактивные методы производства. ЧПУ, также, как и любая техника приходит в негодности, для ремонта требуются детали, а их вы можете найти на https://nastanok.ru/datchiki.
Краткое введение в ЧПУ
Движения ЧПУ основаны на осях X, Y и Z. Инструмент позиционируется с помощью шаговых двигателей или серводвигателей, которые выполняют движения на основе кода, полученного из исходной 3D-модели детали, которую вы хотите создать, — так называемого G-кода.
Числовые элементы управления описывают, как быстро перемещать шпиндель (вращающаяся часть, которая вращает держатель инструмента), в каком направлении двигаться, какой инструмент использовать (если станок использует несколько инструментов и может переключаться между ними), а также другие факторы, такие как с помощью охлаждающей жидкости.
Операторы ЧПУ управляют станками и контролируют их, а программисты ЧПУ создают и запускают для них коды.
История ЧПУ
До появления ЧПУ было только ЧПУ. Это означает числовое управление (без буквы «C» в слове «компьютер»), где еще в 1950-х годах перфолента использовалась для ручного ввода команд на карты данных, чтобы описать, куда перемещать машину и инструменты для резки деталей. Это было намного медленнее, менее эффективно и более подвержено человеческим ошибкам.
Затем появились первые компьютеры. Эти ранние компьютеры, хотя и примитивные, могли производить собственную перфоленту на основе определенных входных данных. Это резко увеличило скорость, с которой можно было производить команды. По мере развития компьютеров компьютерное числовое управление (ЧПУ, как мы его знаем) росло в эффективности, скорости, а также в визуализации и предварительном просмотре деталей с помощью программных средств трехмерного моделирования .
В настоящее время станки с ЧПУ полностью автоматизированы. Просто дайте им код детали в виде цифрового файла — обычно это файл с G-кодом — и машина позаботится обо всем остальном. На основе этих пользовательских инструкций в файле G-кода машину можно запрограммировать на точные скорости, положения и переключать инструменты для разных частей процесса для достижения наилучших результатов.
Некоторые машины используют огромные библиотеки инструментов и хранят десятки инструментов для использования в различных нишевых приложениях.
Процесс ЧПУ
- Шаг 1 : Во-первых, процесс обработки с ЧПУ начинается с модели САПР, 3D-модели, разработанной в программном обеспечении САПР для создания желаемой формы и размера. Вы можете спроектировать деталь самостоятельно, если у вас есть навыки, или попросить дизайнера создать модель.
- Шаг 2 : Затем модель CAD импортируется в программное обеспечение CAM, которое подготавливает модель к фактическому процессу обработки.
- Шаг 3 : Затем вам нужно будет выбрать параметры для процесса ЧПУ, такие как скорость резания инструмента. Различные скорости и другие факторы лучше всего работают в разных ситуациях и для разных материалов и машин. Профессиональное программное обеспечение CAD-CAM также может оптимизировать компоновку деталей, чтобы использовать как можно меньше материала. Программное обеспечение CAM проверяет наличие ошибок и экспортирует деталь в виде файла G-кода, который сообщает машине скорость, координаты и множество других важных факторов.
- Шаг 4 : После этого оператор пробует G-код или другую программу, чтобы проверить наличие явных ошибок, прежде чем запускать операцию обработки.
Файлы G-кода и M-кода в ЧПУ
В ЧПУ существует два основных формата файлов, влияющих на процесс обработки ЧПУ. Большинство людей слышали о G-коде, который используется как в ЧПУ, так и в 3D-печати, но М-коды также важны.
Файлы G-кода : обозначают код геометрии и включают координаты движения станка, чтобы станок знал, где отрезать стружку от детали, какой инструмент использовать, как быстро перемещать шпиндель, радиус дуг, заданный станком, а также настройки скорости.
Файлы М-кода : все основные факторы, не охватываемые G-кодом, учитываются в М-коде. М-код описывает различные коды и поставляется с общим G-кодом, но учитывает разные части процесса ЧПУ. М-код определяет, когда останавливать оси или шпиндель, когда менять направление вращения, например, с по часовой стрелке на против часовой, и когда использовать охлаждающую жидкость.
Лучшие комбинированные программные пакеты CAD-CAM могут как спроектировать, так и подготовить вашу 3D-модель CAD к производству для создания файлов G-кода.
Типы станков с ЧПУ
Фрезерование с ЧПУ
Возможно, наиболее распространенная форма станков с ЧПУ, фрезерные станки с ЧПУ используют вращающийся режущий инструмент для удаления стружки из блока материала. Фрезерные инструменты с ЧПУ включают торцевые и фасочные фрезы, а также торцевые фрезы.
Фрезы с ЧПУ имеют режущий инструмент в шпинделе, который вращает инструмент для выполнения надрезов. Шпиндель раскручивает инструмент до высоких скоростей, затем заготовка перемещается, чтобы отрезать ненужные части. Существуют как 3-осевые, так и 5-осевые фрезерные станки, причем 5-осевые фрезерные станки способны выполнять более сложную резку.
Фрезерование с ЧПУ — это очень точный и универсальный процесс, подходящий для различных применений, способный формировать металлы, пластмассы и дерево, а также очень быстрый.
Однако из-за субтрактивного производственного процесса образуется много отходов, и для более сложных проектов требуется множество различных инструментов. Эти факторы делают фрезерование с ЧПУ дорогостоящим и промышленным процессом.
Токарные станки с ЧПУ и токарная обработка
Токарные станки с ЧПУ вращают заготовку в шпинделе (а не в головке фрезерного инструмента на фрезерных станках), при этом неподвижный режущий инструмент срезает стружку с вращающейся части.
Процесс, называемый токарной обработкой, идеально подходит для симметричных деталей, и, хотя он более ограничен с точки зрения количества осей, токарные станки точны и точны и обычно используются для изготовления валов и шестерен.
Фрезерные станки с ЧПУ
Фрезерные станки с ЧПУ похожи по форме на фрезерные станки с ЧПУ — оба они имеют вращающуюся режущую головку. Однако фрезеры лучше подходят для более мягких материалов, особенно дерева, поскольку они, как правило, менее мощные и точные, и больше подходят для любителей и менее промышленного использования.
Наборы фрезерных станков с ЧПУ своими руками можно приобрести для самодельных фрезерных станков с ЧПУ, которые отлично подходят для точных проектов по деревообработке.