Руководство для начинающих по фрезерным станкам с ЧПУ
ВВЕДЕНИЕ
Фрезерный станок с ЧПУ — это Комплект станка с ЧПУ чьи траектории инструмента могут контролироваться с помощью числового программного управления. Это управляемый компьютером станок для резки различных твердых материалов, таких как дерево, композиты, алюминий, сталь, пластик и пенопласт. Это один из многих видов инструментов, которые имеют варианты ЧПУ. Фрезерный станок с ЧПУ очень похож по концепции на Фрезерный станок с ЧПУ.
Фрезерные станки с ЧПУ выпускаются во многих конфигурациях: от небольших домашних "настольных" фрезерных станков с ЧПУ до больших "портальных" фрезерных станков с ЧПУ, используемых на судостроительных предприятиях. Хотя существует множество конфигураций, большинство фрезерных станков с ЧПУ имеют несколько определенных частей: специальный контроллер ЧПУ, один или несколько шпиндельных двигателей, инверторы переменного тока и стол.
Фрезерные станки с ЧПУ обычно доступны в трехосном и пятиосном форматах ЧПУ.
Фрезерный станок с ЧПУ управляется компьютером. Координаты загружаются в контроллер станка из отдельной программы. Владельцы фрезерных станков с ЧПУ часто имеют 2 программных приложения — одно для создания проектов (CAD) и другое для перевода этих проектов в программу инструкций для станка (CAM). Как и в случае с фрезерными станками с ЧПУ, фрезерные станки с ЧПУ могут управляться напрямую с помощью ручного программирования, но CAD/CAM открывает более широкие возможности для контурной обработки, ускоряя процесс программирования и в некоторых случаях создавая программы, ручное программирование которых было бы если не невозможным, то, безусловно, коммерчески нецелесообразным.
CNC-маршрутизаторы может быть очень полезным при выполнении идентичных, повторяющихся работ. Фрезерный станок с ЧПУ обычно обеспечивает последовательную и высококачественную работу и повышает производительность завода.
Фрезерный станок с ЧПУ может сократить отходы, частоту ошибок и время, необходимое для вывода готовой продукции на рынок.
Фрезерный станок с ЧПУ обеспечивает большую гибкость производственного процесса. Его можно использовать при производстве множества различных изделий, таких как резьба по дереву, внутренняя и внешняя отделка, деревянные панели, вывески, деревянные рамы, молдинги, музыкальные инструменты, мебель и т. д. Кроме того, фрезерный станок с ЧПУ упрощает термоформование пластика за счет автоматизации процесса обрезки. Фрезерные станки с ЧПУ помогают обеспечить повторяемость деталей и достаточный выход продукции на заводе.
ЧИСЛЕННЫЙ КОНТРОЛЬ
Технология числового программного управления, как она известна сегодня, появилась в середине 20-го века. Ее можно проследить по 1952 году, ВВС США, именам Джона Парсонса и Массачусетского технологического института в Кембридже, штат Массачусетс, США. Она не применялась в производственном производстве до начала 1960-х годов. Настоящий бум пришелся на станки с ЧПУ, около 1972 года, и десятилетие спустя с появлением доступных микрокомпьютеров. История и развитие этой увлекательной технологии были хорошо задокументированы во многих публикациях.
В сфере производства, и в частности в области металлообработки, технология числового программного управления вызвала своего рода революцию. Даже в те дни, когда компьютеры еще не стали стандартным оборудованием в каждой компании и во многих домах, станки, оснащенные системой числового программного управления, нашли свое особое место в механических цехах. Недавняя эволюция микроэлектроники и непрекращающееся развитие компьютеров, включая его влияние на числовое программное управление, внесли значительные изменения в производственный сектор в целом и в металлообрабатывающую промышленность в частности.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛОВОГО УПРАВЛЕНИЯ
В различных публикациях и статьях на протяжении многих лет использовалось множество описаний, чтобы определить, что такое числовое управление. Многие из этих определений разделяют одну и ту же идею, одну и ту же базовую концепцию, просто используют разные формулировки.
Большинство известных определений можно свести к относительно простому утверждению:
Числовое программное управление можно определить как работу станков с помощью специально закодированных инструкций, передаваемых системе управления станком.
Инструкции представляют собой комбинации букв алфавита, цифр и выбранных символов, например, десятичной точки, знака процента или скобок. Все инструкции записываются в логическом порядке и предопределенной форме. Совокупность всех инструкций, необходимых для обработки детали, называется программой ЧПУ, программой ЧПУ или программой обработки детали. Такая программа может быть сохранена для будущего использования и использована повторно для достижения идентичных результатов обработки в любое время.
ЧПУ и технологии ЧПУ
В строгом соответствии с терминологией, есть разница в значении аббревиатур NC и CNC. NC обозначает порядок и исходную технологию Numerical Control, тогда как аббревиатура CNC обозначает более новую технологию Computerized Numerical Control, современный ответвление ее более старой родственницы. Однако на практике CNC является предпочтительной аббревиатурой. Чтобы прояснить правильное использование каждого термина, рассмотрим основные различия между системами NC и CNC.
Обе системы выполняют одни и те же задачи, а именно, манипулирование данными с целью обработки детали. В обоих случаях внутренняя конструкция системы управления содержит логические инструкции, обрабатывающие данные. На этом сходство заканчивается.
Система ЧПУ (в отличие от системы ЧПУ) использует фиксированные логические функции, которые встроены и постоянно подключены в блоке управления. Эти функции не могут быть изменены программистом или оператором станка. Из-за фиксированной записи логики управления система ЧПУ может интерпретировать программу обработки детали, но она не позволяет вносить какие-либо изменения вне управления, как правило, в офисной среде. Кроме того, система ЧПУ требует обязательного использования перфолент для ввода информации о программе.
Современная система ЧПУ, но не старая система ЧПУ, использует внутренний микропроцессор (т. е. компьютер). Этот компьютер содержит регистры памяти, хранящие множество процедур, которые способны манипулировать логическими функциями. Это означает, что программист детали или оператор станка могут изменять программу самого управления (на станке) с мгновенными результатами. Эта гибкость является самым большим преимуществом систем ЧПУ и, вероятно, ключевым элементом, который способствовал такому широкому использованию технологии в современном производстве. Программы ЧПУ и логические функции хранятся на специальных компьютерных чипах в виде программных инструкций. Вместо того, чтобы использоваться аппаратными соединениями, такими как провода, которые управляют логическими функциями. В отличие от системы ЧПУ, система ЧПУ является синонимом термина `softwarewired`.
При описании конкретного предмета, который относится к технологии числового управления, принято использовать термин NC или CNC. Имейте в виду, что NC может также означать CNC в повседневной речи, но CNC никогда не может относиться к заказной технологии, описанной здесь под аббревиатурой NC. Буква `C` обозначает компьютеризированный, и она не применима к аппаратно-программируемой системе. Все системы управления, производимые сегодня, имеют конструкцию CNC. Такие аббревиатуры, как C&C или C'n'C, некорректны и плохо отражают любого, кто их использует.
Терминология
Полный ноль
Это относится к положению всех осей, когда они находятся в точке, где датчики могут их физически обнаружить. Положение абсолютного нуля обычно достигается после выполнения команды возврата в исходное положение.
Ось
Фиксированная опорная линия, относительно которой объект перемещается или вращается.
Шариковый винт
Шариковый винт — это механическое устройство для преобразования вращательного движения в поступательное. Он состоит из гайки с циркулирующими шариками, которая вращается в прецизионном резьбовом винте.
CAD
Система автоматизированного проектирования (САПР) представляет собой использование широкого спектра компьютерных инструментов, которые помогают инженерам, архитекторам и другим специалистам в области проектирования в их проектной деятельности.
CAM
Автоматизированное производство (CAM) — это использование широкого спектра компьютерных программных средств, которые помогают инженерам и операторам станков с ЧПУ в производстве или создании прототипов компонентов продукции.
ЧПУ
Аббревиатура ЧПУ расшифровывается как «числовое программное управление» и конкретно относится к компьютерному «контроллеру», который считывает инструкции G-кода и управляет станком.
Контроллер
Система управления — это устройство или набор устройств, которые управляют, командуют, направляют или регулируют поведение других устройств или систем.
дневной свет
Это расстояние между самой нижней частью инструмента и поверхностью стола станка. Максимальный просвет относится к расстоянию от стола до самой высокой точки, до которой может дотянуться инструмент.
Буровые банки
Также известные как многосверла, они представляют собой наборы сверл, обычно расположенных с шагом 32 мм.
Скорость подачи
Или скорость резания — это разница скоростей между режущим инструментом и поверхностью обрабатываемой им детали.
Смещение приспособления
Это значение, представляющее собой опорный ноль данного приспособления. Оно соответствует расстоянию по всем осям между абсолютным нулем и нулем приспособления.
G-код
G-код — общее название языка программирования, управляющего станками с ЧПУ и ЧПУ.
Главная
Это запрограммированная опорная точка, также известная как 0,0,0, представленная либо как абсолютный ноль машины, либо как ноль смещения приспособления.
Линейная и круговая интерполяция — это метод построения новых точек данных из дискретного набора известных точек данных. Другими словами, это способ, которым программа вычисляет траекторию реза полной окружности, зная только центральную точку и радиус.
Машинный дом
Это положение по умолчанию всех осей на станке. При выполнении команды возврата в исходное положение все приводы перемещаются в положение по умолчанию, пока не достигнут переключателя или датчика, который прикажет им остановиться.
Гнездование
Это процесс эффективного изготовления деталей из листов. Используя сложные алгоритмы, программное обеспечение для раскроя определяет, как расположить детали таким образом, чтобы максимально эффективно использовать имеющийся запас.
Офсет
Это расстояние от осевой линии, измеренное с помощью программного обеспечения CAM.
Дополнительные инструменты
Этот термин используется для обозначения пневматических инструментов, которые устанавливаются рядом с главным шпинделем.
Постпроцессор
Программное обеспечение, которое обеспечивает окончательную обработку данных, например, форматирование для отображения, печати или обработки на станке.
Программа ноль
Это опорная точка 0,0, указанная в программе. В большинстве случаев она отличается от машинного нуля.
Стойка и шестерня
Рейка и шестерня — это пара шестерен, преобразующих вращательное движение в поступательное.
Шпиндель
Шпиндель — это высокочастотный двигатель, оснащенный устройством для крепления инструмента.
Спойлборд
Также известна как жертвенная доска, это материал, используемый в качестве основы для распиливаемого материала. Она может быть изготовлена из множества различных материалов, из которых наиболее распространены МДФ и ДСП.
Загрузка инструмента
Это относится к давлению, оказываемому на инструмент во время резки материала.
Скорость инструмента
Ее также называют скоростью вращения шпинделя, это частота вращения шпинделя станка, измеряемая в оборотах в минуту (об/мин).
Инструменты
Как ни странно, оснастка часто является наименее изученным аспектом оборудования с ЧПУ. Учитывая, что это единственный элемент, который больше всего влияет на качество и скорость резки, операторам следует уделять больше времени изучению этой темы.
Режущие инструменты обычно изготавливаются из трех различных материалов: быстрорежущей стали, твердого сплава и алмаза.
Быстрорежущая сталь (HSS)
HSS — самый острый из трех материалов и самый дешевый, однако он изнашивается быстрее всего и должен использоваться только для неабразивных материалов. Он требует частой замены и заточки, поэтому его используют в основном в тех случаях, когда оператору необходимо вырезать индивидуальный профиль на месте для специальной работы.
Твердый сплав
Твердосплавные инструменты выпускаются в разных формах: с твердосплавными наконечниками, с твердосплавными вставками и цельные твердосплавные инструменты. Помните, что не все карбиды одинаковы, поскольку кристаллическая структура сильно различается у разных производителей этих инструментов. В результате эти инструменты по-разному реагируют на тепло, вибрацию, удары и режущие нагрузки. Как правило, недорогие стандартные твердосплавные инструменты изнашиваются и скалываются быстрее, чем более дорогие известные бренды.
Кристаллы карбида кремния внедряются в кобальтовое связующее вещество для формирования инструмента. Когда инструмент нагревается, кобальтовое связующее вещество теряет способность удерживать кристаллы карбида, и он становится тупым. В то же время пустое пространство, оставленное отсутствующим карбидом, заполняется загрязняющими веществами из разрезаемого материала, усиливая процесс затупления.
Алмазный инструмент
Эта категория инструментов снизилась в цене за последние пару лет. Его замечательная стойкость к истиранию делает его идеальным для резки таких материалов, как ламинат высокого давления или МДФ. Некоторые утверждают, что он прослужит до 100 раз дольше карбида. Инструменты с алмазным наконечником склонны к сколам или трещинам при столкновении с застрявшим гвоздем или твердым сучком. Некоторые производители используют алмазные инструменты для грубой резки абразивных материалов, а затем переходят на карбидный или вставной инструмент для финишной обработки.
Геометрия инструмента
Хвостовик
Хвостовик — это часть инструмента, которая удерживается держателем инструмента. Это часть инструмента, на которой нет следов механической обработки. Хвостовик необходимо содержать в чистоте, не допуская загрязнения, окисления и царапин.
Диаметр реза
Это диаметр или ширина реза, который будет производить инструмент.
Длина реза
Это эффективная глубина резания инструмента или то, насколько глубоко инструмент может врезаться в материал.
флейты
Это часть инструмента, которая вытягивает срезанный материал. Количество канавок на фрезе имеет важное значение для определения нагрузки на стружку.
Профиль инструмента
В этой категории существует множество профилей инструментов. Основные из них, которые следует рассмотреть, это восходящие и нисходящие спирали, компрессионные спирали,
Инструменты для черновой и финишной обработки, инструменты с низкой спиралью и инструменты для прямого реза. Все они выпускаются в вариантах с комбинацией от одной до четырех канавок.
Спиральная резка вверх приведет к тому, что стружка будет вылетать вверх из реза. Это хорошо при выполнении слепого реза или при сверлении вертикально вниз. Однако такая геометрия инструмента способствует подъему и имеет тенденцию отрывать верхний край разрезаемого материала.
Инструменты со спиральной режущей кромкой будут проталкивать стружку вниз в разрез, что улучшает фиксацию детали, но в определенных ситуациях может привести к засорению и перегреву. Этот инструмент также может привести к отрыву нижнего края разрезаемого материала.
Оба типа спиральных инструментов: восходящая и нисходящая — оснащены черновой, стружколомающей или чистовой кромкой.
Компрессионные спирали представляют собой комбинацию восходящих и нисходящих канавок.
Компрессионные инструменты отталкивают стружку от краев к центру материала и используются при резке двухсторонних ламинатов или в случаях, когда возникает проблема отрыва краев.
Спиральные фрезы с малым или большим шагом спирали используются при резке более мягких материалов, таких как пластик и пенопласт, когда сварка и удаление стружки имеют решающее значение.
Загрузка стружки
Самым важным фактором для увеличения срока службы инструмента является рассеивание тепла, поглощаемого инструментом. Самый быстрый способ сделать это — резать больше материала, а не работать медленнее. Стружка отводит больше тепла от инструмента, чем пыль. Кроме того, трение инструмента о материал вызовет трение, которое преобразуется в тепло.
Другим фактором, который следует учитывать при стремлении увеличить срок службы инструмента, является поддержание инструмента, цанги и держателя инструмента в чистоте, без отложений и коррозии, что позволяет снизить вибрации, вызываемые несбалансированными инструментами.
Толщина материала, снимаемого каждым зубом инструмента, называется толщиной стружки.
Формула расчета нагрузки на чип выглядит следующим образом:
Нагрузка на стружку = Скорость подачи / Об/мин / Количество канавок
При увеличении нагрузки на стружку срок службы инструмента увеличивается, а время цикла сокращается. Кроме того, широкий диапазон нагрузок на стружку позволит добиться хорошей отделки кромки. Лучше всего обратиться к таблице нагрузок на стружку от производителя инструмента, чтобы найти наилучшее значение для использования. Рекомендуемые нагрузки на стружку обычно находятся в диапазоне от 0.003" до 0.03" или от 0.07 мм до 0.7 мм.
Расходные материалы
Печать этикеток
Это вариант, который становится все более популярным в отрасли, особенно с тех пор, как станки с ЧПУ становятся все более интегрированными в общую формулу бизнеса. Контроллер может быть подключен к программному обеспечению продаж или планирования, а этикетки деталей печатаются после обработки детали. Некоторые поставщики используют этикетки для обозначения оставшегося материала для легкого извлечения в будущем.
Оптические считыватели
Также известные как штрихкодовые палочки, они могут быть интегрированы в контроллер, чтобы программа могла быть вызвана путем сканирования штрихкода в рабочем графике. Эта опция экономит драгоценное время, автоматизируя процесс загрузки программы.
Зонды
Эти измерительные устройства бывают разных форм и выполняют множество различных функций. Некоторые зонды просто измеряют поверхность h8, чтобы обеспечить правильное выравнивание в h8-чувствительных приложениях. Другие зонды могут автоматически сканировать поверхность трехмерного объекта для последующего воспроизведения.
Датчик длины инструмента
Датчик длины инструмента действует как зонд, который измеряет дневной свет или расстояние между концом фрезы и поверхностью рабочего пространства и вводит это число в параметры инструмента управления. Это небольшое дополнение избавит оператора от длительного процесса, необходимого каждый раз при смене инструмента.
Лазерные проекторы
Эти устройства впервые появились в мебельной промышленности в ЧПУ-резаках для кожи. Лазерный проектор, установленный над рабочим столом ЧПУ, проецирует изображение детали, которая будет вырезана. Это значительно упрощает позиционирование заготовки на столе, чтобы избежать дефектов и других проблем.
Виниловый резак
Насадка для винилового ножа часто встречается в индустрии вывесок. Это резак, который можно прикрепить к главному шпинделю или сбоку с помощью свободного поворотного ножа, давление которого можно регулировать с помощью ручки. Эта насадка позволяет пользователю превратить свой фрезерный станок с ЧПУ в плоттер для изготовления виниловых масок для пескоструйной обработки или виниловых букв и логотипов для грузовиков и знаков.
Диспенсер охлаждающей жидкости
Пистолеты с холодным воздухом или распылители смазочно-охлаждающей жидкости используются с фрезером по дереву для резки алюминия или других цветных металлов. Эти насадки подают струю холодного воздуха или туман смазочно-охлаждающей жидкости вблизи режущего инструмента, чтобы гарантировать, что он остается холодным во время работы.
Гравер
Гравировальные машины крепятся к главному шпинделю и состоят из плавающей головки, удерживающей гравировальный нож небольшого диаметра, который вращается со скоростью от 20,000 40,000 до об/мин. Плавающая головка обеспечивает постоянную глубину гравировки даже при изменении толщины материала. Этот вариант чаще всего встречается в индустрии изготовления вывесок, хотя производители трофеев, мастера по изготовлению струнных инструментов и столярные мастерские используют его для маркетри.
Вращающаяся ось
Вращающаяся ось, установленная вдоль оси x или y, может превратить маршрутизатор в токарный станок с ЧПУ. Некоторые из этих вращающихся осей представляют собой просто вращающийся шпиндель, в то время как другие являются индексируемыми, что означает, что их можно использовать для вырезания сложных деталей.
Плавающая режущая головка
Плавающие режущие головки будут удерживать резак на определенном расстоянии h8 от верхней поверхности разрезаемого материала. Это важно при резке элементов на верхней поверхности детали, которая может не иметь ровной поверхности. Примером этого является резка V-образной канавки на верхней части обеденного стола.
Плазменная резка
Плазменные резаки являются дополнением к некоторым станкам и позволяют пользователю резать детали из листового металла различной толщины.
Агрегатные инструменты
Агрегатные инструменты можно использовать для многих операций, которые не под силу выполнить прямому резцу.
ОБРАБОТКА НА СТАНКАХ С ЧПУ И ОБЫЧНАЯ ОБРАБОТКА
Что делает обработку с ЧПУ лучше обычных методов? Превосходит ли она вообще? В чем основные преимущества? Если сравнить процессы обработки с ЧПУ и обычные процессы обработки, то выявится общий общий подход к обработке детали:
1. Получите и изучите чертеж.
2. Выберите наиболее подходящий метод обработки.
3. Определите метод установки (удержания работы)
4. Выберите режущие инструменты
5. Установите скорости и подачи
6. Обработайте деталь
Базовый подход одинаков для обоих типов обработки. Главное отличие в том, как вводятся различные данные. Скорость подачи 10 дюймов в минуту (10 дюймов/мин) одинакова в ручном режиме
Или приложения с ЧПУ, но не способ его применения. То же самое можно сказать и о охлаждающей жидкости — ее можно активировать поворотом ручки, нажатием переключателя или программированием специального кода. Все эти действия приведут к тому, что охлаждающая жидкость вырвется из сопла. В обоих видах обработки требуется определенный объем знаний со стороны пользователя. В конце концов, металлообработка, особенно резка металла, — это в основном навык, но это также, в большой степени, искусство и профессия большого количества людей. Так же и применение числового программного управления. Как и любой навык, искусство или профессия, для успеха необходимо овладение им до последней детали. Чтобы стать оператором или программистом станков с ЧПУ, требуются не только технические знания. Опыт работы, интуиция и то, что иногда называют `нутром чутьем`, — это очень необходимое дополнение к любому навыку.
При обычной обработке оператор станка настраивает станок и перемещает каждый режущий инструмент одной или обеими руками для изготовления требуемой детали. Конструкция ручного станка предлагает множество функций, которые помогают процессу обработки детали — рычаги, рукоятки, шестерни и циферблаты, и это лишь некоторые из них. Одни и те же движения тела повторяются оператором для каждой детали в партии. Однако слово «такой же» в этом контексте на самом деле означает «похожий», а не «идентичный». Люди не способны повторять каждый процесс одинаково во все времена — это работа машин. Люди не могут работать на одном и том же уровне производительности все время, без отдыха. У каждого из нас есть хорошие и плохие моменты. Результаты этих моментов применительно к обработке детали трудно предсказать. В каждой партии деталей будут некоторые различия и несоответствия. Детали не всегда будут абсолютно одинаковыми. Поддержание допусков размеров и качества обработки поверхности — наиболее типичные проблемы при обычной обработке. У отдельных станочников могут быть свои коллеги. Сочетание этих и других факторов создает большую непоследовательность.
Обработка с числовым программным управлением устраняет большинство несоответствий. Она не требует такого же физического участия, как обработка на станке. Численно
Контролируемая обработка не требует никаких рычагов, циферблатов или ручек, по крайней мере, не в том смысле, в каком это необходимо для обычной обработки. После того, как программа обработки деталей проверена, ее можно использовать сколько угодно раз, всегда получая стабильные результаты. Это не означает, что нет никаких ограничивающих факторов. Режущие инструменты изнашиваются, заготовка материала в одной партии не идентична заготовке материала в другой партии, настройки могут различаться и т. д. Эти факторы следует учитывать и компенсировать, когда это необходимо.
Появление технологии числового программного управления не означает мгновенного или даже долгосрочного упадка всех ручных станков. Бывают моменты, когда традиционный метод обработки предпочтительнее компьютеризированного метода. Например, простая одноразовая работа может быть выполнена более эффективно на ручном станке, чем на станке с ЧПУ. Определенные типы работ по обработке выиграют от ручной или полуавтоматической обработки, а не от обработки с числовым программным управлением. Станки с ЧПУ не предназначены для замены всех ручных станков, а только для их дополнения.
Во многих случаях решение о том, будет ли определенная обработка выполняться на станке с ЧПУ или нет, принимается на основе количества требуемых деталей и ничего больше. Хотя объем деталей, обрабатываемых как партия, всегда является важным критерием, он никогда не должен быть единственным фактором.
Следует также учитывать сложность детали, ее допуски, требуемое качество обработки поверхности и т. д. Часто для одной сложной детали обработка на станке с ЧПУ дает преимущества, тогда как для пятидесяти относительно простых деталей — нет.
Имейте в виду, что числовое управление никогда не обрабатывало ни одной детали само по себе. Числовое управление — это всего лишь процесс или метод, который позволяет использовать станок производительным, точным и последовательным образом.
ПРЕИМУЩЕСТВА ЧИСЛОВОГО УПРАВЛЕНИЯ
Каковы основные преимущества числового программного управления?
Важно знать, какие области обработки выиграют от этого, а какие лучше выполнять традиционным способом. Абсурдно думать, что фрезерный станок с ЧПУ мощностью 2 лошадиные силы выиграет от работ, которые в настоящее время выполняются на ручном станке в двадцать раз более мощном. Столь же неразумны ожидания больших улучшений в скорости резания и скорости подачи по сравнению с обычным станком. Если условия обработки и оснастки одинаковы, время резки будет очень близким в обоих случаях.
Некоторые из основных областей, в которых пользователь ЧПУ может и должен ожидать улучшений:
1. Сокращение времени настройки
2. Сокращение сроков выполнения заказа
3. Точность и повторяемость
4. Контурирование сложных форм
5. Упрощенная оснастка и крепление заготовки
6. Постоянное время резки
7. Общее повышение производительности
Каждая область предлагает только потенциальное улучшение. Отдельные пользователи будут испытывать различные уровни фактического улучшения в зависимости от продукта, произведенного на месте, используемого станка с ЧПУ, методов настройки, сложности крепления, качества режущих инструментов, философии управления и инженерного проектирования, уровня опыта рабочей силы, индивидуальных установок и т. д.
Сокращение времени настройки
Во многих случаях время настройки станка с ЧПУ можно сократить, иногда весьма существенно. Важно понимать, что настройка — это ручная операция, в значительной степени зависящая от производительности оператора ЧПУ, типа крепления и общих практик механического цеха. Время настройки непродуктивно, но необходимо — оно является частью накладных расходов на ведение бизнеса. Сведение времени настройки к минимуму должно быть одним из основных соображений любого руководителя механического цеха, программиста и оператора.
Благодаря конструкции станков с ЧПУ время настройки не должно быть большой проблемой. Модульное крепление, стандартный инструмент, фиксированные локаторы, автоматическая смена инструмента, поддоны и другие передовые функции делают время настройки более эффективным, чем сопоставимая настройка обычного станка. При хорошем знании современного производства производительность может быть значительно увеличена.
Количество деталей, обрабатываемых за одну установку, также важно для оценки стоимости времени наладки. Если за одну установку обрабатывается большое количество деталей, стоимость наладки на деталь может быть очень незначительной. Очень похожее сокращение может быть достигнуто путем группировки нескольких различных операций в одну установку. Даже если время наладки больше, оно может быть оправдано по сравнению со временем, необходимым для наладки нескольких обычных станков.
Сокращение времени выполнения заказа
После того, как программа детали написана и проверена, она готова к повторному использованию в будущем, даже в сжатые сроки. Хотя время выполнения для первого запуска обычно больше, для любого последующего запуска оно практически равно нулю. Даже если инженерное изменение конструкции детали требует изменения программы, это можно сделать обычно быстро, сокращая время выполнения.
Длительное время выполнения заказа, необходимое для проектирования и изготовления нескольких специальных приспособлений для обычных станков, часто можно сократить за счет подготовки программы обработки деталей и использования упрощенных приспособлений.
Точность и воспроизводимость
Высокая степень точности и повторяемости современных станков с ЧПУ стала единственным важным преимуществом для многих пользователей. Независимо от того, хранится ли программа обработки детали на диске или в памяти компьютера, или даже на ленте (исходный метод), она всегда остается одинаковой. Любую программу можно изменять по желанию, но после проверки обычно больше не требуется никаких изменений. Данную программу можно использовать столько раз, сколько необходимо, не теряя ни единого бита данных, которые она содержит. Правда, программа должна учитывать такие изменчивые факторы, как износ инструмента и рабочие температуры, ее необходимо безопасно хранить, но, как правило, потребуется очень мало вмешательства со стороны программиста или оператора станков с ЧПУ, высокая точность станков с ЧПУ и их повторяемость позволяют производить высококачественные детали постоянно раз за разом.
Контурирование сложных форм
Токарные станки с ЧПУ и обрабатывающие центры способны контурировать различные формы. Многие пользователи ЧПУ приобрели свои станки только для того, чтобы иметь возможность обрабатывать сложные детали. Хорошими примерами являются приложения ЧПУ в авиационной и автомобильной промышленности. Использование той или иной формы компьютерного программирования фактически обязательно для любой генерации трехмерной траектории инструмента.
Сложные формы, такие как формы, могут быть изготовлены без дополнительных затрат на изготовление модели для копирования. Зеркальные детали могут быть получены буквально нажатием кнопки, шаблонов, деревянных моделей и других инструментов для создания шаблонов.
Упрощенная оснастка и крепление деталей
Никакие стандартные и самодельные инструменты, которые загромождают верстаки и ящики вокруг обычного станка, не могут быть устранены с помощью стандартных инструментов, специально разработанных для приложений с числовым программным управлением. Многоступенчатые инструменты, такие как пилотные сверла, ступенчатые сверла, комбинированные инструменты, зенкеры и другие, заменяются несколькими отдельными стандартными инструментами. Эти инструменты часто дешевле и их легче заменить, чем специальные и нестандартные инструменты. Меры по сокращению затрат заставили многих поставщиков инструментов поддерживать низкий или даже нулевой уровень. Стандартный, готовый инструмент обычно можно получить быстрее, чем нестандартный инструмент.
Крепления и фиксация работы для станков с ЧПУ имеют только одну главную цель — жестко удерживать деталь и в том же положении для всех деталей в партии. Крепления, предназначенные для работы с ЧПУ, обычно не требуют кондукторов, направляющих отверстий и других вспомогательных средств для определения местоположения отверстий.
Сокращение времени и увеличение производительности
Время резки на станке с ЧПУ обычно называют временем цикла, и оно всегда постоянно. В отличие от обычной обработки, где навыки, опыт и личная усталость оператора подвержены изменениям, обработка на станке с ЧПУ находится под контролем компьютера. Небольшой объем ручной работы ограничивается настройкой, загрузкой и выгрузкой детали. При больших партиях высокая стоимость непродуктивного времени распределяется между многими деталями, что делает ее менее значимой. Главное преимущество постоянного времени резки заключается в повторяющихся работах, где планирование производства и распределение работы по отдельным станкам можно выполнять очень точно.
Основная причина, по которой компании часто покупают станки с ЧПУ, является чисто экономической — это серьезные инвестиции. Кроме того, наличие конкурентного преимущества всегда на уме у каждого руководителя завода. Технология числового программного управления предлагает превосходные средства для достижения значительного улучшения производительности производства и повышения общего качества изготавливаемых деталей. Как и любое средство, ее нужно использовать разумно и со знанием дела. Когда все больше компаний используют технологию с ЧПУ, просто наличие станка с ЧПУ больше не дает дополнительного преимущества. Компании, которые продвигаются вперед, — это те, кто знает, как эффективно использовать технологию и практикует ее, чтобы быть конкурентоспособными в мировой экономике.
Для достижения цели значительного повышения производительности, важно, чтобы пользователи понимали фундаментальные принципы, на которых основана технология ЧПУ. Эти принципы принимают множество форм, например, понимание электронных схем, сложных многозвенных диаграмм, компьютерной логики, метрологии, проектирования машин, принципов и практик машин и многих других. Каждый из них должен быть изучен и освоен ответственным лицом. В этом руководстве акцент делается на темах, которые напрямую связаны с программированием ЧПУ и пониманием наиболее распространенных станков с ЧПУ, обрабатывающих центров и токарных станков (иногда также называемых токарными центрами). Рассмотрение качества детали должно быть очень важным для каждого программиста и оператора станка, и эта цель также отражена в подходе руководства, а также в многочисленных примерах.
ТИПЫ СТАНКОВ С ЧПУ
Различные виды станков с ЧПУ охватывают чрезвычайно большое разнообразие. Их число быстро увеличивается по мере развития технологий. Невозможно определить все области применения; они составили бы длинный список. Вот краткий список некоторых групп, в которые могут входить станки с ЧПУ:
1. Фрезы и обрабатывающие центры
2. Токарные станки и токарные центры
3. Сверлильные станки
4. Расточные и профилирующие станки
5. Электроэрозионные станки
6. Пробивные прессы и ножницы
7. Газорезательные машины
8. Роутеры
9. Водоструйные и лазерные профилировщики
10. Круглошлифовальные станки
11. Сварочные аппараты
12. Гибочные, намоточные и прядильные машины и т. д.
Обрабатывающие центры с ЧПУ и токарные станки доминируют по количеству установок в промышленности. Эти 2 группы делят рынок примерно поровну. Некоторые отрасли могут предъявлять более высокие требования к одной группе станков в зависимости от своих потребностей. Следует помнить, что существует множество различных видов токарных станков и столько же различных видов обрабатывающих центров. Однако процесс программирования для вертикального станка аналогичен процессу программирования для горизонтального станка или простого фрезерного станка с ЧПУ. Даже между различными группами станков существует большое количество общих приложений, и процесс программирования в целом одинаков. Например, контур, фрезерованный концевой фрезой, имеет много общего с контурной резкой проволокой.
Фрезы и обрабатывающие центры
Стандартное количество осей на фрезерном станке — 3: оси X, Y и Z. Деталь, установленная на фрезерной системе, представляет собой вращающийся режущий инструмент, который может двигаться вверх и вниз (или внутрь и наружу), но физически не следует траектории инструмента.
Фрезерные станки с ЧПУ, которые иногда называют фрезерными станками с ЧПУ, обычно представляют собой небольшие простые машины без устройства смены инструмента или других автоматических функций. Их номинальная мощность часто довольно низкая. В промышленности они используются в инструментальных цехах, для технического обслуживания или для производства мелких деталей. Они обычно предназначены для контурной обработки, в отличие от сверлильных станков с ЧПУ.
Обрабатывающие центры с ЧПУ более популярны и эффективны, чем сверла и фрезы, в основном из-за их гибкости. Главное преимущество, которое пользователь получает от обрабатывающего центра с ЧПУ, это возможность группировать
несколько различных операций в одной установке. Например, сверление, расточка, зенкерование, нарезание резьбы, точечная обработка и контурное фрезерование могут быть включены в одну программу ЧПУ. Кроме того, гибкость повышается за счет автоматической смены инструмента с использованием паллет для минимизации простоя, индексации на другую сторону детали, использования вращательного движения дополнительных осей и ряда других функций, обрабатывающие центры с ЧПУ могут быть оснащены специальным программным обеспечением, которое контролирует скорости и подачи, срок службы режущего инструмента, автоматические измерения в процессе обработки и корректировку смещения, а также другие устройства, улучшающие производительность и экономящие время.
Существует 2 основных конструкции типичного обрабатывающего центра с ЧПУ. Существуют вертикальные и горизонтальные обрабатывающие центры. Основное различие между 2 типами заключается в характере работы, которую можно эффективно выполнять на них. Для вертикального обрабатывающего центра с ЧПУ наиболее подходящим типом работы являются плоские детали, либо закрепленные на приспособлении на столе, либо с помощью тисков или патрона. Работу, требующую обработки двух или более поверхностей за одну установку, предпочтительнее выполнять на горизонтальном обрабатывающем центре с ЧПУ. Хорошим примером является корпус насоса и другие кубовидные формы. Некоторая многогранная обработка мелких деталей также может выполняться на вертикальном обрабатывающем центре с ЧПУ, оснащенном поворотным столом.
Процесс программирования одинаков для обеих конструкций, но к горизонтальной конструкции добавляется дополнительная ось (обычно ось B). Эта ось является либо простой осью позиционирования (осью индексации) для стола, либо полностью поворотной осью для одновременного контурирования.
В этом руководстве основное внимание уделяется приложениям вертикальных обрабатывающих центров с ЧПУ, а специальный раздел посвящен горизонтальной установке и обработке. Методы программирования также применимы к небольшим фрезерным станкам с ЧПУ или сверлильным и/или резьбонарезным станкам, но программист должен учитывать их ограничения.
токарные станки и токарные центры
Токарный станок с ЧПУ обычно представляет собой станок с 2 осями, вертикальной осью X и горизонтальной осью Z. Главное будущее токарного станка, которое отличает его от фрезерного, заключается в том, что деталь вращается вокруг центральной линии станка. Кроме того, режущий инструмент обычно неподвижен, установлен в подвижной револьверной головке. Режущий инструмент следует контуру запрограммированной траектории инструмента. Для токарного станка с ЧПУ с фрезерным приспособлением, так называемым приводным инструментом, фрезерный инструмент имеет свой собственный двигатель и вращается, пока шпиндель неподвижен.
Современная конструкция токарного станка может быть горизонтальной или вертикальной. Горизонтальный тип встречается гораздо чаще, чем вертикальный, но обе конструкции существуют для любой группы. Например, типичный токарный станок с ЧПУ горизонтальной группы может быть спроектирован с плоской или наклонной станиной, как прутковый, патронный или универсальный тип. В дополнение к этим комбинациям или многим принадлежностям, которые делают токарный станок с ЧПУ чрезвычайно гибким станком. Обычно такие принадлежности, как задняя бабка, неподвижные или последующие люнеты, улавливатели деталей, выдвижные пальцы и даже фрезерное приспособление 3-й оси, являются популярными компонентами токарного станка с ЧПУ. Токарный станок с ЧПУ может быть очень универсальным, настолько универсальным, что его часто называют токарным центром с ЧПУ. Во всех текстовых и программных примерах в этом руководстве используется более традиционный термин токарный станок с ЧПУ, но при этом признаются все его современные функции.
ПЕРСОНАЛ ДЛЯ ЧПУ
Компьютеры и станки не обладают интеллектом. Они не могут думать, они не могут оценивать станцию рациональным образом. Только люди с определенными навыками и знаниями могут это делать. В области числового программного управления навыки обычно находятся в руках двух ключевых людей: один занимается программированием, другой — обработкой. Их соответствующее количество и обязанности обычно зависят от предпочтений компании, ее размера, а также от производимого ею продукта. Однако каждая должность является совершенно отдельной, хотя многие компании объединяют эти две функции в одну, часто называемую программистом/оператором ЧПУ.
Программист ЧПУ
Программист ЧПУ обычно является лицом, которое несет наибольшую ответственность в цехе станков с ЧПУ. Этот человек часто отвечает за успех технологии числового программного управления на заводе. В равной степени этот человек несет ответственность за проблемы, связанные с операциями ЧПУ.
Хотя обязанности могут различаться, программист также отвечает за различные задачи, связанные с эффективным использованием станков с ЧПУ. Фактически, этот человек часто отвечает за производство и качество всех операций с ЧПУ.
Многие программисты ЧПУ являются опытными машинистами, имеющими практический, непосредственный опыт работы на станках, они умеют читать технические чертежи и могут понять инженерный замысел, лежащий в основе конструкции. Этот практический опыт является основой для способности «обрабатывать» деталь в офисной среде. Хороший программист ЧПУ должен уметь визуализировать все движения инструмента и распознавать все ограничивающие фабрики, которые могут быть задействованы. Программист должен уметь собирать, анализировать процесс и логически интегрировать все собранные данные в сигнальную, связную программу. Проще говоря, программист ЧПУ должен уметь выбирать лучшую производственную методологию во всех отношениях.
В дополнение к навыкам обработки на станках, программист ЧПУ должен понимать математические принципы, в основном применение уравнений, решения дуг и углов. Не менее важно знание тригонометрии. Даже при компьютерном программировании знание методов ручного программирования абсолютно необходимо для сквозного понимания вывода компьютера и управления этим выводом.
Последнее важное качество действительно профессионального программиста ЧПУ — это его или ее способность слушать других людей — инженеров, операторов ЧПУ, менеджеров. Хорошие навыки листинга — это 1-е условие, чтобы стать гибким. Хороший программист ЧПУ должен быть гибким, чтобы предложить высокое качество программирования.
Оператор станков с ЧПУ
Оператор станка с ЧПУ является дополнительной должностью к программисту ЧПУ. Программист и оператор могут существовать в одном лице, как это происходит во многих небольших цехах. Хотя большинство обязанностей, выполняемых обычным оператором станка, были переданы программе ЧПУ, у оператора ЧПУ есть много уникальных обязанностей. В типичных случаях оператор отвечает за настройку инструмента и станка, за смену деталей, часто даже за некоторые проверки в процессе. Многие компании ожидают контроля качества на станке, и оператор любого станка, ручного или компьютеризированного, также несет ответственность за качество работы, выполненной на этом станке. Одной из очень важных обязанностей оператора станка с ЧПУ является сообщение результатов о каждой программе программисту. Даже при наличии лучших знаний, навыков, отношения и намерений «окончательную» программу всегда можно улучшить. Оператор ЧПУ, будучи тем, кто находится ближе всего к фактической обработке, точно знает, насколько значимыми могут быть такие улучшения.
Обоснование стоимости ЧПУ
Стоимость станка с ЧПУ может заставить нервничать большинство производителей, но преимущества владения фрезерным станком с ЧПУ, скорее всего, оправдают затраты в очень короткие сроки.
Первая стоимость, которую следует учитывать, — это стоимость станка. Некоторые поставщики предлагают пакетные предложения, включающие установку, обучение работе с программным обеспечением и расходы на доставку. Но в большинстве случаев все продается отдельно, чтобы обеспечить возможность настройки фрезерного станка с ЧПУ.
малая нагрузка
Низкоуровневые станки стоят от 2,000 до 10,000 долларов США. Обычно это наборы для самостоятельной сборки из гнутого листового металла, в которых используются шаговые двигатели. Они поставляются с обучающим видео и руководством по эксплуатации. Эти станки предназначены для самостоятельного использования, для индустрии вывесок и других очень легких операций. Обычно они поставляются с адаптером для обычного погружного фрезера. Такие аксессуары, как шпиндель и вакуумный зажим для заготовки, являются дополнительными опциями. Эти станки можно очень успешно интегрировать в высокопроизводительную среду в качестве выделенного процесса или как часть производственной ячейки. Например, один из этих ЧПУ можно запрограммировать на сверление отверстий под фурнитуру на фасадах ящиков перед сборкой.
Средняя нагрузка
Станки с ЧПУ среднего класса будут стоить от 10,000 100,000 до долларов США. Эти станки изготавливаются из более толстой стали или алюминия. Они могут использовать шаговые двигатели и иногда сервоприводы; а также реечные или ременные приводы. Они будут иметь отдельный контроллер и предлагать хороший набор опций, таких как автоматические устройства смены инструмента и вакуумные столы. Эти станки предназначены для более тяжелых условий эксплуатации в индустрии вывесок и для обработки легких панелей.
Это хороший вариант для стартапов с ограниченными ресурсами или рабочей силой. Они могут выполнять большинство операций, необходимых при изготовлении шкафов, хотя и не с той же степенью сложности или с той же эффективностью.
Промышленная прочность
Стоимость высококлассных фрезерных станков составляет более 100,000 3 долларов США. Сюда входит целый ряд станков с 5–осями, подходящих для широкого спектра применений. Эти станки будут изготовлены из толстостенной сварной стали и полностью укомплектованы автоматическим устройством смены инструмента, вакуумным столом и другими принадлежностями в зависимости от области применения. Такие станки обычно устанавливаются производителем, и обучение часто включено в стоимость.
Доставка и оплата
Транспортировка фрезерного станка с ЧПУ влечет за собой значительные расходы. При весе фрезеров от нескольких сотен фунтов до нескольких тонн расходы на fr8 могут варьироваться от 200 до 5,000 долларов США и более в зависимости от местоположения. помните, что если станок не был изготовлен поблизости, скрытые расходы на его перевозку из Европы или Азии в выставочный зал дилера, скорее всего, включены. дополнительные расходы могут также возникнуть только на то, чтобы занести станок внутрь после доставки, поскольку всегда лучше воспользоваться услугами профессиональных такелажников для выполнения такого рода операций.
Установка и обучение
Поставщики ЧПУ обычно берут от 300 до 1,000 долларов США в день за установку. Установка и тестирование маршрутизатора может занять от половины дня до целой недели. Эта стоимость может быть включена в стоимость покупки станка. Некоторые поставщики предоставляют бесплатное обучение использованию оборудования и программного обеспечения, обычно на месте, в то время как другие берут от 300 до 1,000 долларов США в день за эту услугу.
БЕЗОПАСНОСТЬ, СВЯЗАННАЯ С РАБОТОЙ НА СТАНКАХ С ЧПУ
На стенах многих компаний висит плакат по технике безопасности с простым, но содержательным посланием:
Первое правило безопасности — соблюдать все правила безопасности.
Заголовок этого раздела не указывает, ориентирована ли безопасность на программирование или на уровень обработки. Дело в том, что безопасность полностью независима. Она стоит сама по себе и управляет поведением каждого в механическом цехе и за его пределами. На первый взгляд может показаться, что безопасность — это что-то, связанное с обработкой и работой станка, возможно, также и с настройкой. Это, безусловно, верно, но вряд ли дает полную картину.
Безопасность является самым важным элементом в программировании, настройке, обработке, инструментах, креплении, инспекции, стружке и — как вы назовете — операции в типичной ежедневной работе механического цеха. Безопасность никогда нельзя переоценивать. Компании говорят о безопасности, проводят совещания по безопасности, вывешивают плакаты, произносят речи, вызывают экспертов. Этот массив информации и инструкций предоставляется всем нам по некоторым очень веским причинам. Довольно много передается о прошлых трагических событиях — многие законы, правила и положения были написаны в результате расследований и расследований серьезных несчастных случаев.
На первый взгляд может показаться, что в работе с ЧПУ безопасность — второстепенный вопрос. Автоматизации много; программа обработки деталей, которая запускается снова и снова, инструменты, которые использовались в прошлом, простая настройка и т. д. Все это может привести к самоуспокоенности и ложному предположению, что о безопасности позаботятся. Это мнение может иметь серьезные последствия.
Безопасность — это большая тема, но несколько моментов, которые относятся к работе с ЧПУ, важны. Каждый оператор должен знать опасности механических и электрических устройств. Первый шаг к безопасному рабочему месту — это чистое рабочее место, где на полу не должно скапливаться стружки, разлитое масло и другой мусор. Не менее важно заботиться о личной безопасности. Свободная одежда, украшения, галстуки, шарфы, незащищенные длинные волосы, неправильное использование перчаток и подобные нарушения опасны в среде обработки. Настоятельно рекомендуется защищать глаза, уши, руки и ноги.
Во время работы машины защитные устройства должны быть на месте, а никакие движущиеся части не должны быть открыты. Особое внимание следует уделять вращающимся шпинделям и автоматическим сменщикам инструмента. Другими устройствами, которые могут представлять опасность, являются сменщики поддонов, транспортеры стружки, зоны высокого напряжения, подъемники и т. д. Отключение любых блокировок или других защитных устройств опасно, а также незаконно без соответствующих навыков и разрешения.
В программировании также важно соблюдение правил безопасности. Движение инструмента можно запрограммировать многими способами. Скорости и подачи должны быть реалистичными, а не просто математически «правильными». Глубина резания, ширина резания, характеристики инструмента — все это оказывает глубокое влияние на общую безопасность.
Все эти идеи — всего лишь краткий обзор и напоминание о том, что к безопасности всегда следует относиться серьезно.
Дальнейшее чтение
Цена на фрезерный станок с ЧПУ: сравнение между Азией и Европой
В этой статье объясняется, сколько стоят фрезерные станки с ЧПУ в Азии и Европе, сравниваются различные цены и расходы в двух регионах, а также рассказывается, как выбрать лучший станок в соответствии с вашим бюджетом.
Для чего используется цифровая режущая машина?
Цифровой режущий станок — это автоматический промышленный резак с ЧПУ, оснащенный различными ножами и лезвиями для создания точных разрезов сложных форм и контуров на гибких материалах.
Для чего используется фрезерный станок с ЧПУ?
Фрезерный станок с ЧПУ используется для автоматической обработки дерева, резьбы по камню, фрезерования металла, резьбы по пластику, резки пенопласта и гравировки стекла.
Существует ли надежный портативный станок с ЧПУ?
Вы изо всех сил пытаетесь найти надежный портативный станок с ЧПУ? Вот профессиональное руководство пользователя, которое даст вам советы по выбору правильного станка для ваших нужд.
Руководство по покупке вашего первого фрезерного станка с ЧПУ
Это руководство поможет вам понять, что такое фрезерный станок с ЧПУ? Как он работает? Какие бывают типы? Для чего он используется? Сколько он стоит? Как выбрать и купить?
Как установить и настроить программное обеспечение контроллера ЧПУ Mach3?
Это руководство поможет вам понять, как установить и настроить программное обеспечение контроллера ЧПУ Mach3 для управления фрезерным станком с ЧПУ, фрезерным станком с ЧПУ, лазерным станком с ЧПУ, плазменным резаком с ЧПУ, токарным станком с ЧПУ или аналогичными станками с ЧПУ.