Обробка на верстатах з ЧПК – це виробничий процес, у якому попередньо запрограмоване комп’ютерне програмне забезпечення керує рухом заводських інструментів та обладнання. Цей процес можна використовувати для керування різноманітним складним обладнанням, від шліфувальних та токарних верстатів до фрезерних та фрезерних верстатів. Завдяки обробці на верстатах з ЧПК тривимірне різання можна виконувати за допомогою одного набору команд.
Скорочення від «комп’ютерне числове керування» (CNC), процес ЧПК працює на відміну від обмежень ручного керування, і таким чином перевершує їх, коли потрібні оператори, які підказують та керують командами обробних інструментів за допомогою важелів, кнопок та коліщаток. Для спостереження система ЧПК може нагадувати звичайний набір комп’ютерних компонентів, але програмне забезпечення та консолі, що використовуються в обробці на верстатах з ЧПК, відрізняють її від усіх інших форм обчислень.
Як працює обробка на верстатах з ЧПК?
Коли активується система ЧПК, потрібні розрізи програмуються в програмне забезпечення та передаються відповідним інструментам і машинам, які виконують задані розмірні завдання, подібно до робота.
У програмуванні на верстатах з ЧПК генератор коду в системі числового керування часто припускає, що механізми бездоганні, незважаючи на можливість помилок, яка зростає, коли верстату з ЧПК наказано різати в кількох напрямках одночасно. Розміщення інструменту в системі числового керування визначається серією вхідних даних, відомих як програма обробки деталі.
На верстатах із числовим програмним керуванням програми вводяться за допомогою перфокарт. На відміну від них, програми для верстатів з ЧПК подаються на комп'ютери через невеликі клавіатури. Програмування ЧПК зберігається в пам'яті комп'ютера. Сам код пишеться та редагується програмістами. Таким чином, системи ЧПК пропонують набагато ширші обчислювальні потужності. Найкраще те, що системи ЧПК аж ніяк не є статичними, оскільки новіші команди можна додавати до вже існуючих програм за допомогою переглянутого коду.
ПРОГРАМУВАННЯ ВЕРТРАЖІВ З ЧПУ
У верстатах з ЧПК верстати керуються за допомогою числового програмного забезпечення, де для керування об'єктом призначена програмна програма. Мова, що лежить в основі обробки на верстатах з ЧПК, також називається G-кодом і написана для керування різними режимами роботи відповідного верстата, такими як швидкість, швидкість подачі та координація.
По суті, обробка на верстатах з ЧПК дозволяє попередньо програмувати швидкість і положення функцій верстата та запускати їх за допомогою програмного забезпечення в повторюваних, передбачуваних циклах, і все це з мінімальною участю оператора. Завдяки цим можливостям, процес був впроваджений у всіх сферах виробничого сектору та є особливо важливим у сферах виробництва металу та пластмас.
Для початку створюється 2D або 3D креслення CAD, яке потім перетворюється на комп'ютерний код для виконання системою ЧПК. Після введення програми оператор проводить її пробний запуск, щоб переконатися у відсутності помилок у кодуванні.
Системи обробки з відкритим/замкненим циклом
Керування положенням визначається за допомогою системи з розімкнутим або замкнутим контуром. У першому випадку сигналізація передається в одному напрямку між контролером і двигуном. У системі із замкнутим контуром контролер здатний отримувати зворотний зв'язок, що робить можливим виправлення помилок. Таким чином, система із замкнутим контуром може виправляти нерівності швидкості та положення.
У обробці на верстатах з ЧПК рух зазвичай спрямований по осях X та Y. Інструмент, у свою чергу, позиціонується та направляється за допомогою крокових або серводвигунів, які повторюють точні рухи, визначені G-кодом. Якщо сила та швидкість мінімальні, процес може виконуватися за допомогою керування з розімкнутим циклом. Для всього іншого необхідне керування з замкнутим циклом, щоб забезпечити швидкість, стабільність та точність, необхідні для промислового застосування, такого як металообробка.
Обробка на верстатах з ЧПК повністю автоматизована
У сучасних протоколах ЧПК виробництво деталей за допомогою попередньо запрограмованого програмного забезпечення здебільшого автоматизовано. Розміри для певної деталі встановлюються за допомогою програмного забезпечення автоматизованого проектування (CAD), а потім перетворюються на фактичний готовий виріб за допомогою програмного забезпечення автоматизованого виробництва (CAM).
Для будь-якої заготовки може знадобитися різноманітний верстат, такий як свердла та різаки. Щоб задовольнити ці потреби, багато сучасних верстатів поєднують кілька різних функцій в одній комірці. Як варіант, установка може складатися з кількох верстатів та набору роботизованих рук, які переносять деталі з однієї програми в іншу, але при цьому все контролюється однією програмою. Незалежно від налаштування, процес ЧПК забезпечує узгодженість у виробництві деталей, яку було б важко, якщо не неможливо, відтворити вручну.
РІЗНІ ТИПИ ВЕРСТАТІВ З ЧПК
Найдавніші верстати з числовим програмним керуванням датуються 1940-ми роками, коли двигуни вперше були використані для керування рухом вже існуючих інструментів. З розвитком технологій механізми вдосконалювалися за допомогою аналогових комп'ютерів, а зрештою і цифрових, що призвело до появи верстатів з ЧПК.
Переважна більшість сучасних верстатів з ЧПК повністю електронні. Деякі з найпоширеніших процесів, що працюють на верстатах з ЧПК, включають ультразвукове зварювання, пробивання отворів та лазерне різання. Найчастіше в системах ЧПК використовуються такі верстати:
Фрезерні верстати з ЧПУ
Фрезерні верстати з ЧПК здатні працювати за програмами, що складаються з числових та літерних підказок, які направляють деталі на різні відстані. Програмування, що використовується для фрезерного верстата, може базуватися або на G-коді, або на якійсь унікальній мові, розробленій виробничою командою. Базові фрезерні верстати складаються з тривісної системи (X, Y та Z), хоча більшість новіших фрезерних верстатів можуть вмістити три додаткові осі.
Токарні верстати
На токарних верстатах деталі розрізаються по колу за допомогою індексованих інструментів. Завдяки технології ЧПК різання, що використовуються токарними верстатами, виконуються з точністю та високою швидкістю. Токарні верстати з ЧПК використовуються для створення складних конструкцій, які неможливо було б виконати на ручних версіях верстата. Загалом, функції керування фрезерними та токарними верстатами з ЧПК схожі. Як і у випадку з першими, токарними верстатами можна керувати за допомогою G-коду або унікального власного коду. Однак більшість токарних верстатів з ЧПК складаються з двох осей — X та Z.
Плазмові різаки
У плазмовому різаку матеріал ріжеться плазмовим пальником. Цей процес застосовується переважно до металевих матеріалів, але його також можна використовувати на інших поверхнях. Для досягнення швидкості та тепла, необхідних для різання металу, плазма генерується за допомогою комбінації стисненого повітря та електричної дуги.
Електроерозійні машини
Електроерозійна обробка (EDM) — яку також називають штампуванням та іскровою обробкою — це процес, під час якого за допомогою електричних іскор заготовки формуються в певні форми. При EDM між двома електродами виникають розряди струму, що призводить до видалення ділянок заданої заготовки.
Коли простір між електродами зменшується, електричне поле стає інтенсивнішим і, отже, сильнішим за діелектрик. Це дозволяє струму проходити між двома електродами. Отже, частини заготовки видаляються кожним електродом. Підтипи електроерозійної обробки включають:
● Дротова електроерозійна обробка, за допомогою якої використовується іскрова ерозія для видалення частин з електропровідного матеріалу.
● Ерозійна обробка з пробивкою, де електрод і заготовка замочуються в діелектричній рідині з метою формування деталі.
У процесі, відомому як промивання, сміття з кожної готової заготовки видаляється рідким діелектриком, який з'являється після припинення струму між двома електродами та призначений для усунення будь-яких подальших електричних зарядів.
Гідроструминні різаки
У обробці на верстатах з ЧПК водоструминні інструменти – це інструменти, які ріжуть тверді матеріали, такі як граніт та метал, за допомогою подачі води під високим тиском. У деяких випадках воду змішують з піском або іншою сильною абразивною речовиною. За допомогою цього процесу часто надають форму заводським деталям машин.
Водоструминні різаки використовуються як альтернатива охолодженню для матеріалів, які не витримують теплоємких процесів інших верстатів з ЧПК. Таким чином, водоструминні різаки використовуються в різних секторах, таких як аерокосмічна та гірничодобувна промисловість, де цей процес є потужним для різьблення та різання, серед інших функцій. Водоструминні різаки також використовуються для застосувань, що вимагають дуже складних розрізів матеріалу, оскільки відсутність тепла запобігає будь-якій зміні властивостей матеріалів, які можуть виникнути внаслідок різання металу об метал.
РІЗНІ ТИПИ ВЕРСТАТІВ З ЧПК
Як показали численні відеодемонстрації верстатів з ЧПК, система використовується для виготовлення високодетальних вирізів з металевих деталей для промислових виробів. Окрім вищезгаданих верстатів, у системах ЧПК використовуються інші інструменти та компоненти:
● Вишивальні машини
● Фрези по дереву
● Револьверні перфоратори
● Дротогибочні машини
● Різаки для пінопласту
● Лазерні різаки
● Циліндричні шліфувальні верстати
● 3D-принтери
● Склорізи
Коли потрібно виконати складні розрізи на різних рівнях і кутах заготовки, все це можна виконати за лічені хвилини на верстаті з ЧПК. Якщо верстат запрограмовано правильним кодом, його функції виконають кроки, задані програмним забезпеченням. За умови, що все закодовано відповідно до проекту, після завершення процесу має вийти продукт з детальним та технологічним складом.
Час публікації: 31 березня 2021 р.
