ВСТУП
Фрезерний маршрутизатор з ЧПК - це a Комплект верстатів з ЧПУ траєкторії інструментів яких можна контролювати за допомогою ЧПУ. Це машина з комп’ютерним керуванням для різання різних твердих матеріалів, таких як дерево, композити, алюміній, сталь, пластик і піна. Це один із багатьох видів інструментів, які мають варіанти з ЧПК. Фрезерний верстат з ЧПК дуже схожий за концепцією на a Фрезерний верстат з ЧПК.
Фрезерні верстати з ЧПК мають багато конфігурацій, від невеликих домашніх «настільних» фрезерів з ЧПК до великих «портальних» фрезерів з ЧПК, які використовуються на підприємствах з виробництва човнів. Хоча існує багато конфігурацій, більшість маршрутизаторів з ЧПК мають кілька окремих частин: спеціальний контролер з ЧПК, один або кілька шпиндельних двигунів, інвертори змінного струму та стіл.
Фрезерні машини з ЧПК, як правило, доступні в 3-осьовому та 5-осьовому форматах з ЧПК.
Фрезерний маршрутизатор з ЧПК керується комп’ютером. Координати завантажуються в контролер машини з окремої програми. Власники фрезерів з ЧПК часто мають 2 програмні додатки — одну програму для створення проектів (CAD), а іншу — для перекладу цих конструкцій у програму інструкцій для машини (CAM). Як і у випадку з фрезерними верстатами з ЧПК, фрезерними машинами з ЧПК можна керувати безпосередньо за допомогою ручного програмування, але CAD/CAM відкриває ширші можливості для контурної обробки, прискорюючи процес програмування та в деяких випадках створюючи програми, ручне програмування яких було б, якщо не справді неможливим, то, звичайно, комерційно непрактичним.
Фрезерні машини з ЧПУ може бути дуже корисним при виконанні однакових, повторюваних робіт. Фрезерний верстат з ЧПК зазвичай забезпечує послідовну та високоякісну роботу та підвищує продуктивність виробництва.
Фрезерний верстат з ЧПК може зменшити відходи, частоту помилок і час, необхідний для виходу готового продукту на ринок.
Фрезерний верстат з ЧПК забезпечує більшу гнучкість виробничого процесу. Його можна використовувати у виробництві багатьох різних предметів, таких як різьблення на дверях, внутрішні та зовнішні прикраси, дерев’яні панелі, вивіски, дерев’яні рами, ліпнина, музичні інструменти, меблі тощо. Крім того, фрезерний верстат з ЧПК полегшує термоформування пластмас, автоматизуючи процес обрізки. Фрезерні машини з ЧПК допомагають забезпечити повторюваність деталей і достатню заводську продукцію.
ЧИСЛОВЕ УПРАВЛІННЯ
Технологія числового керування, як вона відома сьогодні, виникла в середині 20 століття. Тут можна простежити 1952 рік, ВПС США, імена Джона Парсонса та Массачусетського технологічного інституту в Кембриджі, Массачусетс, США. Він не застосовувався у виробництві до початку 1960-х років. Справжній бум припав на ЧПК приблизно в 1972 році, а через десятиліття з появою доступних мікрокомп’ютерів. Історія та розвиток цієї захоплюючої технології була добре задокументована в багатьох публікаціях.
У сфері виробництва, особливо в металообробці, технологія ЧПУ стала справою революції. Навіть у ті часи, коли комп’ютери не стали стандартним приладдям у кожній компанії та в багатьох домівках, верстати, оснащені системою ЧПУ, знайшли своє особливе місце в механічних цехах. нещодавня еволюція мікроелектроніки та безперервний розвиток комп’ютерів, включаючи його вплив на числове керування, принесли значні зміни у виробничий сектор загалом і металообробну промисловість зокрема.
ВИЗНАЧЕННЯ ЧИСЛОВОГО ПЕРУВАННЯ
Протягом багатьох років у різних публікаціях і статтях використовувалося багато описів, щоб визначити, що таке ЧПУ. Багато з цих визначень поділяють ту саму ідею, ту саму основну концепцію, просто використовують різні формулювання.
Більшість усіх відомих визначень можна звести до відносно простого твердження:
Числове керування можна визначити як роботу верстатів за допомогою спеціально закодованих інструкцій системі керування машиною.
Інструкції являють собою комбінації літер алфавіту, цифр і вибраних символів, наприклад десяткової крапки, знака відсотка або символів круглих дужок. Усі інструкції написані в логічному порядку та заздалегідь визначеній формі. Набір усіх інструкцій, необхідних для обробки деталі, називається програмою ЧПУ, програмою ЧПК або програмою обробки деталей. Таку програму можна зберегти для подальшого використання та використовувати повторно для досягнення ідентичних результатів обробки в будь-який час.
Технологія NC та CNC
При суворому дотриманні термінології існує різниця в значенні абревіатур NC і CNC. NC означає порядок і оригінальну технологію числового керування, а абревіатура CNC означає новішу технологію комп’ютеризованого числового керування, сучасну поділку свого старшого родича. Однак на практиці абревіатура ЧПК є кращою. Щоб прояснити правильне використання кожного терміна, подивіться на основні відмінності між системами NC і CNC.
Обидві системи виконують однакові завдання, а саме маніпулювання даними з метою обробки деталі. В обох випадках внутрішня структура системи керування містить логічні інструкції, які обробляють дані. На цьому схожість закінчується.
Система ЧПУ (на відміну від системи ЧПК) використовує фіксовані логічні функції, вбудовані та постійно підключені до блоку керування. Ці функції не можуть бути змінені програмістом або оператором машини. через фіксований запис логіки керування, система керування ЧПУ може інтерпретувати програму обробки деталей, але вона не дозволяє вносити будь-які зміни поза контролем, як правило, в офісному середовищі. Також система NC вимагає обов'язкового використання перфострічок для введення програмної інформації.
Сучасна система ЧПК, але не стара система ЧПК, використовує внутрішній мікропроцесор (тобто комп’ютер). Цей комп’ютер містить регістри пам’яті, що зберігають різноманітні підпрограми, здатні маніпулювати логічними функціями. Це означає, що програміст деталей або оператор машини може змінити програму самого керування (на верстаті) з миттєвими результатами. Ця гнучкість є найбільшою перевагою систем ЧПК і, ймовірно, ключовим елементом, який сприяв такому широкому використанню технології в сучасному виробництві. Програми ЧПК і логічні функції зберігаються на спеціальних комп'ютерних чіпах як програмні інструкції. Замість використання апаратних з’єднань, таких як дроти, які керують логічними функціями. На відміну від системи ЧПК, система ЧПК є синонімом терміну «програмне підключення».
При описі того чи іншого предмета, що відноситься до технології ЧПУ, прийнято використовувати або термін NC, або CNC. Майте на увазі, що NC також може означати CNC у повсякденній розмові, але CNC ніколи не може посилатися на технологію замовлення, описану тут під абревіатурою NC. Літера `C` означає комп'ютеризована, і вона не застосовується до жорсткої системи. Усі системи керування, що випускаються сьогодні, мають конструкцію ЧПУ. Такі абревіатури, як C&C або C'n'C, не є правильними та негативно впливають на тих, хто їх використовує.
Термінологія
Абсолютний нуль
Це стосується положення всіх осей, коли вони розташовані в точці, де датчики можуть їх фізично виявити. позиція абсолютного нуля зазвичай досягається після виконання команди.
Вісь
Фіксована опорна лінія, навколо якої об’єкт переміщується або обертається.
Кульовий гвинт
Кульково-гвинтова передача — механічний пристрій для переведення обертального руху в прямолінійний. він складається з рециркуляційної гайки кулькового підшипника, яка обертається в прецизійному різьбовому гвинті.
CAD
Комп’ютерне проектування (САПР) — це використання широкого спектру комп’ютерних інструментів, які допомагають інженерам, архітекторам та іншим фахівцям з дизайну в їх проектній діяльності.
CAM
Комп’ютеризоване виробництво (CAM) — це використання широкого спектру комп’ютерних програмних засобів, які допомагають інженерам і верстатникам з ЧПК у виробництві або створенні прототипів компонентів продукту.
ЧПУ
Абревіатура CNC розшифровується як комп’ютерне числове керування та стосується конкретно комп’ютерного «контролера», який читає інструкції g-коду та керує верстатом.
контролер
Система керування — це пристрій або набір пристроїв, які керують, керують, керують або регулюють поведінку інших пристроїв чи систем.
Денне світло
Це відстань між нижньою частиною інструменту та поверхнею столу верстата. Максимальне денне світло означає відстань від столу до найвищої точки, яку може досягти інструмент.
Бурові банки
Інакше відомі як багатофункціональні свердла, це набори свердел, зазвичай розташованих із кроком 32 мм.
Швидкість подачі
Або швидкість різання - це різниця швидкостей між різальним інструментом і поверхнею деталі, з якою він працює.
Зсув кріплення
Це значення, яке представляє опорний нуль даного приладу. він відповідає відстані по всіх осях між абсолютним нулем і нулем кріплення.
G-код
G-код — це загальна назва мови програмування, яка керує верстатами з ЧПУ та ЧПК.
Головна сторінка
Це запрограмована контрольна точка, також відома як 0,0,0, представлена або як абсолютний нуль машини, або як нуль зсуву приладу.
Лінійна та кругова інтерполяція — це метод побудови нових точок даних із дискретного набору відомих точок даних. іншими словами, це спосіб, у який програма обчислить шлях розрізання повного кола, знаючи лише центральну точку та радіус.
Машина додому
Це стандартне положення всіх осей на верстаті. Під час виконання команди наведення всі приводи рухаються до своїх положень за замовчуванням, доки не досягнуть перемикача або датчика, який повідомляє їм про зупинку.
Гніздування
Він відноситься до процесу ефективного виготовлення деталей з листів. використовуючи складні алгоритми, програмне забезпечення для верстки визначає, як розташувати деталі таким чином, щоб максимізувати використання наявного запасу.
Зсув
Це стосується вимірювання відстані від центральної лінії, отриманого програмним забезпеченням CAM.
Контрейлерні інструменти
Це термін, який використовується для позначення інструментів, що активуються повітрям, які встановлені біля головного шпинделя.
Постпроцесор
Програмне забезпечення, яке забезпечує кінцеву обробку даних, наприклад форматування для відображення, друку чи обробки.
Програма нуль
Це контрольна точка 0,0, зазначена в програмі. у більшості випадків він відрізняється від машинного нуля.
Рейка і шестерня
Рейка і шестірня - це пара шестерень, яка перетворює обертовий рух у лінійний.
Шпиндель
Шпиндель - це високочастотний двигун, оснащений пристроєм для утримання інструменту.
Spoilboard
Він також відомий як жертовна дошка, це матеріал, який використовується як основа для матеріалу, який ріжеться. він може бути виготовлений з різних матеріалів, серед яких найчастіше зустрічаються МДФ і ДСП.
Завантаження інструменту
Це стосується тиску, який чиниться на інструмент під час різання матеріалу.
Швидкість інструменту
Його також називають швидкістю шпинделя, це частота обертання шпинделя верстата, що вимірюється в обертах за хвилину (об/хв).
Інструменти
Інструменти, як не дивно, часто є найменш зрозумілим аспектом обладнання з ЧПК. оскільки це єдиний елемент, який найбільше впливатиме на якість різання та швидкість різання, операторам слід приділяти більше часу дослідженню цього питання.
Ріжучі інструменти зазвичай виготовляються з 3 різних матеріалів; швидкорізальна сталь, карбід і алмаз.
Швидкорізальна сталь (HSS)
HSS є найгострішим із 3 матеріалів і найдешевшим, однак він зношується найшвидше, тому його слід використовувати лише для неабразивних матеріалів. він потребує частих змін і загострення, тому він використовується в основному в тих випадках, коли оператору потрібно вирізати нестандартний профіль власноруч для спеціальної роботи.
Твердосплавний
Твердосплавні інструменти бувають різних форм: твердосплавні наконечники, твердосплавні вставки та твердосплавні інструменти. майте на увазі, що не всі тверді сплави однакові, оскільки кристалічна структура сильно відрізняється від виробника цих інструментів. як наслідок, ці інструменти по-різному реагують на тепло, вібрацію, удари та навантаження від різання. загалом недорогі стандартні твердосплавні інструменти зношуються та відколюються швидше, ніж інструменти дорожчих марок.
Кристали карбіду кремнію вбудовані в кобальтовий сполучний, щоб сформувати інструмент. При нагріванні інструменту кобальтова зв'язка втрачає здатність утримувати кристали карбіду і вона тьмяніє. в той же час порожнистий простір, залишений відсутнім карбідом, заповнюється забрудненнями з матеріалу, що розрізається, посилюючи процес затуплення.
Алмазна обробка
Ця категорія інструментів впала в ціні за останні пару років. його надзвичайна стійкість до стирання робить його ідеальним для різання матеріалів, таких як ламінат під високим тиском або МДФ. деякі стверджують, що він переживе карбід у 100 разів. Інструменти з алмазним наконечником схильні до відколів або тріщин, якщо вони торкнуться цвяха або жорсткого сучка. деякі виробники використовують алмазні інструменти для грубого різання абразивних матеріалів, а потім переходять на твердосплавні або вставні інструменти для завершальних робіт.
Геометрія інструменту
Хвостовик
Хвостовик — це частина інструменту, яка утримується державкою. це частина інструменту, яка не має ознак механічної обробки. хвостовик повинен бути вільним від забруднення, окислення та подряпин.
Діаметр різу
Це діаметр або ширина різу, який зробить інструмент.
Довжина зрізу
Це ефективна глибина різання інструменту або наскільки глибоко інструмент може врізати матеріал.
Флейти
Це частина інструменту, яка витягує різаний матеріал. кількість канавок на фрезі важлива для визначення навантаження на стружку.
Профіль інструменту
У цій категорії є багато профілів інструментів. Основні з них, які слід розглянути, це спіралі висхідного та нижнього різання, спіралі стиснення,
чорновий, фінішний, з низькою спіралью та прямим різом. усі вони представлені в комбінації від однієї до 4 флейт.
Спіраль розрізу призведе до вильоту стружки з розрізу вгору. це добре під час виконання сліпого різу або свердління прямо вниз. ця геометрія інструменту, однак, сприяє підйому та має тенденцію виривати верхній край матеріалу, що ріжеться.
Спіральні інструменти для нижнього різання штовхають стружку вниз у розріз, що покращує утримання деталі, але може спричинити забивання та перегрів у певних ситуаціях. цей інструмент також має тенденцію виривати нижній край матеріалу, що ріжеться.
Спіральні інструменти для різання вгору та вниз мають чорнову, стружколомну або чистову кромку.
Компресійні спіралі являють собою комбінацію канавок, спрямованих вгору та вниз.
Інструменти для стиснення відштовхують стружку від країв до центру матеріалу та використовуються під час різання двостороннього ламінату або коли вирвати краї є проблемою.
Спіральні фрези з низькою або високою спіраллю використовуються для різання м'якших матеріалів, таких як пластик і пінопласт, коли зварювання та відведення стружки є критично важливими.
Навантаження на мікросхему
Найважливішим фактором для збільшення терміну служби інструменту є розсіювання тепла, яке поглинає інструмент. найшвидший спосіб зробити це, різаючи більше матеріалу, а не повільніше. Стружка відводить більше тепла від інструменту, ніж пил. також, тертя інструменту об матеріал спричинить тертя, яке перетворюється на тепло.
Іншим фактором, який слід враховувати в пошуках збільшення терміну служби інструменту, є утримання інструменту, цанги та тримача інструменту в чистоті, без відкладень або корозії, таким чином зменшуючи вібрації, спричинені незбалансованими інструментами.
Товщина матеріалу, який знімається кожним зубом інструмента, називається навантаженням на стружку.
Формула для розрахунку навантаження на мікросхему виглядає наступним чином:
Навантаження стружки = Швидкість подачі / обертів / кількість канавок
Коли навантаження на стружку збільшується, ресурс інструменту збільшується, а час циклу зменшується. крім того, широкий діапазон навантажень стружки забезпечить гарну обробку краю. найкраще звернутися до таблиці навантаження стружки виробника інструменту, щоб знайти найкраще число для використання. рекомендоване навантаження на чіп зазвичай коливається від 0.003" до 0.03" або від 0.07 мм до 0.7 мм.
Аксесуари
Друк етикеток
Це варіант, який стає все більш популярним у галузі, особливо тому, що верстати з ЧПК стають все більш інтегрованими в усю формулу бізнесу. Контролер можна підключити до програмного забезпечення для продажів або планування, і етикетки деталей друкуються після обробки деталі. Деякі постачальники використовують етикетки, щоб ідентифікувати залишки матеріалу для легкого пошуку в майбутньому.
Оптичні зчитувачі
Інакше відомі як палички штрих-коду, їх можна інтегрувати в контролер, щоб програму можна було викликати скануванням штрих-коду в робочому розкладі. Ця опція економить дорогоцінний час, автоматизуючи процес завантаження програми.
Зонди
Ці вимірювальні пристрої бувають різних форм і виконують багато різних функцій. Деякі датчики просто вимірюють поверхню h8, щоб забезпечити правильне вирівнювання в чутливих до h8 додатках. інші зонди можуть автоматично сканувати поверхню тривимірного об'єкта для подальшого відтворення.
Датчик довжини інструменту
Датчик довжини інструменту діє як зонд, який вимірює денне світло або відстань між кінцем різця та поверхнею робочого простору та вводить це число в параметри інструменту керування. Це невелике доповнення позбавить оператора від тривалого процесу, необхідного щоразу, коли він змінює інструмент.
Лазерні проектори
Ці пристрої вперше були помічені в меблевій промисловості в машинах для різання шкіри з ЧПУ. Лазерний проектор, встановлений над робочим столом з ЧПК, проектує зображення деталі, яку збираються вирізати. Це значно спрощує розміщення заготовки на столі, щоб уникнути дефектів та інших проблем.
Вініловий різак
Вінілове кріплення для ножа часто можна побачити в індустрії вивісок. це фреза, яку можна прикріпити до основного шпинделя або збоку за допомогою вільного поворотного ножа, тиск якого можна регулювати за допомогою ручки. Це кріплення дозволяє користувачеві перетворити свій маршрутизатор з ЧПК на плотер для виготовлення вінілових масок для піскоструминної обробки або вінілових літер і логотипів для вантажівок і знаків.
Дозатор охолоджуючої рідини
Для різання алюмінію чи інших кольорових металів із фрезою для деревини використовуються пістолети з холодним повітрям або мистери для різання. Ці насадки випускають струмінь холодного повітря або туман ріжучої рідини поблизу ріжучого інструменту, щоб гарантувати, що він залишається холодним під час роботи.
гравер
Гравери встановлені на головному шпинделі та складаються з плаваючої головки, що утримує гравірувальний ніж малого діаметру, який обертається від 20,000 40,000 до об/хв. Плаваюча головка гарантує, що глибина гравіювання буде постійною, навіть якщо товщина матеріалу змінюється. Цей варіант найчастіше зустрічається в індустрії виготовлення знаків, хоча виробники трофеїв, майстри та столярні майстерні використовують його для маркетрі.
Поворотна вісь
Обертова вісь, встановлена вздовж осі x або y, може перетворити маршрутизатор на токарний верстат з ЧПК. Деякі з цих обертових осей є просто обертовим шпинделем, тоді як інші можна змінювати, що означає, що їх можна використовувати для різьблення складних деталей.
Плаваюча ріжуча головка
Плаваючі ріжучі головки будуть тримати різець на певній відстані h8 від верхньої поверхні матеріалу, який ріжеться. Це важливо під час вирізання елементів на верхній поверхні деталі, яка може мати нерівну поверхню. Прикладом цього є вирізання V-подібної канавки на верхній частині обіднього столу.
Плазменний різак
Плазмові різаки є доповненням до деяких машин і дозволяють користувачеві різати металеві деталі різної товщини.
Агрегатні інструменти
Агрегатні інструменти можна використовувати для багатьох операцій, які не може виконати прямий різець.
ЗВИЧАЙНА ТА ОБРОБКА З ЧПУ
Що робить обробку з ЧПУ кращою за звичайні методи? Це взагалі краще? Де основні переваги? Якщо порівняти ЧПК і звичайні процеси обробки, з’явиться спільний загальний підхід до обробки деталей:
1. Отримати та вивчити малюнок
2. Виберіть найбільш підходящий метод обробки
3. Визначтеся зі способом налаштування (утримання робіт)
4. Виберіть ріжучі інструменти
5. Встановіть швидкості та подачі
6. Обробити деталь
Основний підхід однаковий для обох типів обробки. Основна відмінність полягає в способі введення різних даних. Швидкість подачі 10 дюймів на хвилину (10 дюймів/хв) однакова вручну
Або додатки з ЧПУ, але спосіб застосування - ні. Те ж саме можна сказати і про охолоджуючу рідину – її можна активувати поворотом ручки, натисканням перемикача або програмуванням спеціального коду. Всі ці дії призведуть до того, що охолоджуюча рідина буде витікати з форсунки. В обох видах обробки необхідна певна кількість знань з боку користувача. Зрештою, обробка металу, зокрема різання металу, це переважно навичка, але це також, значною мірою, мистецтво та професія великої кількості людей. Так само і застосування комп’ютеризованого числового керування. Як і будь-яку навичку, мистецтво чи професію, для досягнення успіху необхідно оволодіти ними до дрібниць. Щоб стати верстатником з ЧПК або програмістом з ЧПК, потрібні не тільки технічні знання. Досвід роботи, інтуїція та те, що іноді називають «інтуїцією», є дуже необхідним доповненням до будь-якої навички.
При звичайній обробці оператор верстата налаштовує верстат і переміщує кожен ріжучий інструмент, використовуючи одну або обидві руки, щоб виготовити необхідну деталь. Конструкція ручного верстата пропонує багато функцій, які допомагають процесу обробки деталі, зокрема важелів, ручок, шестерень і циферблатів, і це лише деякі з них. Ті самі рухи тіла повторюються оператором для кожної деталі в партії. Однак слово «однаковий» у цьому контексті насправді означає «подібний», а не «ідентичний». Люди не здатні повторювати кожен процес абсолютно однаково в будь-який час — це робота машин. Люди не можуть працювати з однаковою продуктивністю весь час, без відпочинку. У кожного з нас є хороші і погані моменти. Результати цих моментів у застосуванні до обробки деталі важко передбачити. У кожній партії деталей будуть деякі відмінності та невідповідності. Частини не завжди будуть однакові. Дотримання допусків на розміри та якості обробки поверхні є найбільш типовими проблемами при традиційній механічній обробці. Окремі машиністи можуть мати своїх колег. Поєднання цих та інших факторів створює велику кількість неузгодженості.
Обробка з числовим керуванням усуває більшість невідповідностей. Це не вимагає такої ж фізичної участі, як механічна обробка. Чисельно
Для керованої обробки не потрібні важелі, циферблати чи ручки, принаймні не в тому сенсі, як для звичайної обробки. Після перевірки програми обробки деталей її можна використовувати будь-яку кількість разів, завжди повертаючи послідовні результати. Це не означає, що немає обмежувальних факторів. Ріжучі інструменти зношуються, заготовка матеріалу в одній партії не ідентична заготівлі матеріалу в іншій партії, налаштування можуть відрізнятися тощо. Ці фактори слід враховувати та компенсувати за необхідності.
Поява технології ЧПУ не означає миттєвої чи навіть тривалої загибелі всіх ручних машин. Бувають випадки, коли традиційний метод обробки є кращим, ніж комп’ютеризований. Наприклад, проста одноразова робота може бути виконана ефективніше на ручному верстаті, ніж на верстаті з ЧПК. Певним типам механічної обробки буде вигідніше ручна або напівавтоматична обробка, а не обробка з числовим керуванням. Верстати з ЧПК не призначені для заміни кожного ручного верстата, а лише для доповнення.
У багатьох випадках рішення про те, чи виконуватиметься певна обробка на верстаті з ЧПК, чи ні залежить від кількості необхідних деталей і ні на чому іншому. Хоча обсяг деталей, виготовлених партією, завжди є важливим критерієм, він ніколи не повинен бути єдиним фактором.
Слід також звернути увагу на складність деталі, її допуски, необхідну якість обробки поверхні тощо. Часто одна складна деталь виграє від обробки з ЧПУ, тоді як п’ятдесят відносно простих деталей ні.
Майте на увазі, що ЧПУ ніколи не обробляло одну деталь самостійно. Числове керування — це лише процес або метод, який дозволяє продуктивно, точно та послідовно використовувати верстат.
ПЕРЕВАГИ ЧИСЛОВОГО КЕРУВАННЯ
Які основні переваги ЧПУ?
Важливо знати, для яких областей обробки це виграє, а які краще робити звичайним способом. Абсурдно думати, що фреза з ЧПК потужністю 2 кінські сили виграє над роботами, які зараз виконуються на ручній фрезі, яка у двадцять разів потужніша. Настільки ж нерозумними є очікування значного покращення швидкості різання та швидкості подачі порівняно зі звичайним верстатом. Якщо умови обробки та інструменту однакові, час різання буде дуже близьким в обох випадках.
Деякі з основних сфер, де користувач ЧПК може і повинен очікувати покращення:
1. Скорочення часу налаштування
2. Скорочення часу виконання
3. Точність і повторюваність
4. Контурна обробка складних форм
5. Спрощений інструмент і утримання роботи
6. Послідовний час різання
7. Підвищення загальної продуктивності
Кожна сфера пропонує лише потенційне покращення. Індивідуальні користувачі відчують різні рівні фактичного вдосконалення залежно від продукту, виготовленого на місці, використовуваного верстата з ЧПК, методів налаштування, складності кріплення, якості ріжучих інструментів, філософії управління та інженерного дизайну, рівня досвіду робочої сили, окремих осіб ставлення та ін.
Скорочення часу налаштування
У багатьох випадках час налаштування верстата з ЧПК можна скоротити, іноді досить різко. Важливо розуміти, що налаштування — це ручна операція, яка значною мірою залежить від продуктивності оператора ЧПК, типу кріплення та загальної практики машинного цеху. Час налаштування непродуктивний, але необхідний – він є частиною накладних витрат на ведення бізнесу. Зведення часу на налаштування до мінімуму має бути однією з головних міркувань будь-якого керівника машинного цеху, програміста та оператора.
Через конструкцію верстатів з ЧПК час налаштування не повинен бути серйозною проблемою. Модульне кріплення, стандартні інструменти, фіксовані позиціонери, автоматична зміна інструментів, піддони та інші вдосконалені функції роблять час налаштування більш ефективним, ніж порівняне налаштування звичайного верстата. Добре знаючи сучасне виробництво, продуктивність можна значно підвищити.
Кількість деталей, оброблених під час одного налаштування, також важлива для оцінки вартості часу налаштування. Якщо за одну установку обробляється велика кількість деталей, вартість установки на деталь може бути дуже незначною. Дуже подібного скорочення можна досягти, згрупувавши кілька різних операцій в одну установку. Навіть якщо час налаштування довший, він може бути виправданим у порівнянні з часом, необхідним для налаштування кількох звичайних машин.
Скорочення часу виконання
Після написання та перевірки програми обробки деталей вона готова до повторного використання в майбутньому, навіть за короткий термін. Хоча час для першого прогону зазвичай довший, він практично дорівнює нулю для будь-якого наступного прогону. Навіть якщо інженерна зміна конструкції деталі вимагає модифікації програми, зазвичай це можна зробити швидко, скорочуючи час виконання.
Тривалий час, необхідний для проектування та виготовлення кількох спеціальних кріплень для звичайних машин, часто можна скоротити шляхом підготовки програми деталей і використання спрощеного кріплення.
Точність і повторюваність
Високий ступінь точності та повторюваності сучасних верстатів з ЧПК є головною перевагою для багатьох користувачів. Незалежно від того, чи зберігається програма обробки деталей на диску, чи в пам’яті комп’ютера, чи навіть на стрічці (оригінальний метод), вона завжди залишається незмінною. Будь-яку програму можна змінювати за бажанням, але після перевірки зазвичай жодних змін більше не потрібно. Дану програму можна повторно використовувати скільки завгодно разів, не втрачаючи жодного біта даних, які вона містить. Дійсно, програма повинна відповідати таким мінливим факторам, як знос інструменту та робочі температури, вона повинна зберігатися в безпеці, але, як правило, потрібне дуже невелике втручання програміста чи оператора з ЧПК, висока точність верстатів з ЧПК та їх повторюваність дозволяють високо якісні деталі, які постійно виробляються.
Контурування складних форм
Токарні верстати та обробні центри з ЧПУ здатні формувати різноманітні форми. Багато користувачів ЧПК купували свої верстати лише для того, щоб мати можливість обробляти складні деталі. Гарними прикладами є застосування ЧПК в авіаційній та автомобільній промисловості. Використання певної форми комп’ютеризованого програмування є фактично обов’язковим для створення будь-якої тривимірної траєкторії інструменту.
Складні форми, такі як прес-форми, можна виготовляти без додаткових витрат на виготовлення моделі для креслення. Дзеркальні деталі можна отримати буквально одним натисканням кнопки, шаблонів, дерев’яних моделей та інших інструментів для створення візерунків.
Спрощені інструменти та кріплення
Жоден стандартний і саморобний інструмент, який захаращує столи та ящики навколо звичайної машини, не може бути усунений за допомогою стандартного інструменту, спеціально розробленого для додатків з числовим керуванням. Багатоступінчасті інструменти, такі як пілотні свердла, ступінчасті свердла, комбіновані інструменти, контррозточні інструменти та інші, замінюються декількома окремими стандартними інструментами. Ці інструменти часто дешевші та їх легше замінити, ніж спеціальні та нестандартні інструменти. Заходи щодо скорочення витрат змусили багатьох постачальників інструменту тримати низькі ціни або навіть не існувати. Стандартні готові інструменти зазвичай можна отримати швидше, ніж нестандартні інструменти.
Кріплення та кріплення для верстатів з ЧПК мають лише одну основну мету – утримувати деталь жорстко та в однаковому положенні для всіх деталей у партії. Пристосування, призначені для роботи з ЧПК, зазвичай не потребують зажимних пристосувань, направляючих отворів та інших допоміжних засобів для визначення місця розташування отворів.
Час різання та підвищення продуктивності
Час різання на верстаті з ЧПК широко відомий як час циклу, і він завжди постійний. На відміну від звичайної обробки, де навички оператора, досвід і особиста втома піддаються змінам, обробка з ЧПК здійснюється під контролем комп'ютера. Невеликий обсяг ручної роботи обмежується налаштуванням, завантаженням і розвантаженням деталі. Для великих партій висока вартість непродуктивного часу розподіляється між багатьма деталями, що робить його менш значним. Основна перевага сталого часу різання для повторюваних робіт, де планування виробництва та розподіл робіт між окремими верстатами можна виконати дуже точно.
Основна причина, чому компанії часто купують верстати з ЧПК, суто економічна – це серйозні інвестиції. Крім того, кожен керівник заводу завжди думає про конкурентну перевагу. Технологія числового керування пропонує чудові засоби для досягнення значного підвищення продуктивності виробництва та підвищення загальної якості виготовлених деталей. Як будь-який засіб, ним потрібно користуватися з розумом і зі знанням справи. Коли все більше і більше компаній використовують технологію ЧПК, просто мати верстат з ЧПК більше не дає додаткових переваг. Компанії, які просуваються вперед, — це ті, хто знає, як ефективно використовувати технологію та практикувати її, щоб бути конкурентоспроможними в глобальній економіці.
Щоб досягти мети значного підвищення продуктивності, важливо, щоб користувачі розуміли фундаментальні принципи, на яких базується технологія ЧПК. Ці принципи приймають багато форм, наприклад, розуміння електронних схем, складних діаграм сходів, комп’ютерної логіки, метрології, проектування машини, принципів і практики роботи машини та багатьох інших. Кожен має бути вивчений та освоєний відповідальною особою. У цьому підручнику акцент робиться на темах, які безпосередньо стосуються програмування з ЧПК і розуміння найпоширеніших верстатів з ЧПК, обробних центрів і токарних верстатів (іноді їх також називають токарними центрами). Розгляд якості деталей має бути дуже важливим для кожного програміста та оператора верстатів, і ця мета також відображена в підході посібника, а також у численних прикладах.
ТИПИ ВЕРСТАТІВ З ЧПК
Різні види верстатів з ЧПК охоплюють надзвичайно велику різноманітність. Їх кількість стрімко зростає з розвитком технологій. Неможливо ідентифікувати всі програми; вони склали б довгий список. Ось короткий перелік деяких груп, до яких можуть входити верстати з ЧПК:
1. Фрези та обробні центри
2. Верстати і токарні центри
3. Свердлильні верстати
4. Розточувальні фрези та профілювачі
5. Ерозійні машини
6. Пробивні преси та ножиці
7. Машини полум'яного різання
8. Маршрутизатори
9. Водоструминні та лазерні профілювачі
10. Циліндричні шліфувальні машини
11. Зварювальні апарати
12. Машини згинальні, намотувальні та прядильні та ін.
Обробні центри з ЧПУ та токарні верстати переважають серед установок у промисловості. Ці 2 групи ділять ринок приблизно порівну. У деяких галузях промисловості може бути більша потреба в одній групі машин залежно від їхніх потреб. Слід пам'ятати, що існує багато різних видів токарних верстатів і так само багато різних видів обробних центрів. Однак процес програмування для вертикального верстата подібний до процесу програмування для горизонтального верстата або простого фрезерного верстату з ЧПК. Навіть між різними групами машин існує велика кількість загальних застосувань, і процес програмування загалом однаковий. Наприклад, контур, фрезерований торцевою фрезою, має багато спільного з контуром, вирізаним дротом.
Фрези та обробні центри
Стандартна кількість осей на фрезерному верстаті становить 3 - осі X, Y і Z. Деталь у фрезерній системі — це інструмент, що обертається, він може рухатися вгору та вниз (або всередину та назовні), але фізично не слідує траєкторії інструменту.
Фрези з ЧПК, які іноді називають фрезерними верстатами з ЧПК, зазвичай невеликі прості верстати без пристрою зміни інструменту чи інших автоматичних функцій. Їхня потужність часто досить низька. У промисловості вони використовуються для роботи в інструментальних приміщеннях, для технічного обслуговування або виробництва дрібних деталей. Зазвичай вони призначені для обробки контурів, на відміну від дрилів з ЧПУ.
Обробні центри з ЧПК є більш популярними та ефективними, ніж свердла та фрези, головним чином через їхню гнучкість. Основна перевага, яку користувач отримує від обробного центру з ЧПК, це можливість групування
кілька різноманітних операцій в одній установці. Наприклад, свердління, розточування, контррозточування, нарізання різьби, точкове торцювання та контурне фрезерування можна включити в одну програму ЧПК. Крім того, гнучкість покращується автоматичною зміною інструменту за допомогою піддонів для мінімізації часу простою, індексуванням до іншої сторони деталі, використанням обертального руху додаткових осей та низкою інших функцій, обробні центри з ЧПК можуть бути оснащені спеціальними програмне забезпечення, яке контролює швидкість і подачу, термін служби ріжучого інструменту, автоматичне вимірювання в процесі роботи та регулювання зсуву та інші пристрої для покращення виробництва та економії часу.
Існує 2 основні конструкції типового обробного центру з ЧПК. Існують вертикальні та горизонтальні обробні центри. Основна відмінність між цими двома типами полягає в характері роботи, яку на них можна ефективно виконувати. Для вертикального обробного центру з ЧПК найбільш підходящим типом роботи є плоскі деталі, встановлені на пристосуванні на столі або в лещатах або патроні. Роботу, яка потребує обробки 2 або більше поверхонь за одну установку, бажано виконувати на горизонтальному обробному центрі з ЧПК. Хорошим прикладом є корпус насоса та інші кубічні форми. Деяку багатогранну обробку невеликих деталей також можна виконати на вертикальному обробному центрі з ЧПК, оснащеному поворотним столом.
Процес програмування однаковий для обох проектів, але до горизонтального дизайну додається додаткова вісь (зазвичай вісь B). Ця вісь є або простою віссю позиціонування (вісь індексації) для столу, або повністю поворотною віссю для одночасного формування контуру.
Цей довідник зосереджений на застосуваннях вертикальних обробних центрів з ЧПК, а спеціальний розділ присвячений горизонтальній установці та обробці. Методи програмування також застосовні до невеликих верстатів з ЧПК або свердлильних і/або нарізних верстатів, але програміст повинен прийняти їх обмеження.
Токарні та токарні верстати
Токарний верстат з ЧПУ зазвичай є верстатом із 2 осями: вертикальною віссю X і горизонтальною віссю Z. Головне майбутнє токарного верстата, яке відрізняє його від млини, полягає в тому, що деталь обертається навколо центральної лінії верстата. Крім того, ріжучий інструмент, як правило, нерухомий, встановлений у розсувній револьверній головці. Ріжучий інструмент слідує контуру запрограмованої траєкторії інструменту. Для токарного верстата з ЧПУ з насадкою для фрезерування, так званого живого інструменту, фрезерний інструмент має власний двигун і обертається, поки шпиндель нерухомий.
Конструкція сучасного токарного верстата може бути горизонтальною або вертикальною. Горизонтальний тип набагато більш поширений, ніж вертикальний тип, але обидва дизайни існують для кожної групи. Наприклад, типовий токарний верстат з ЧПК горизонтальної групи може бути сконструйований з плоскою станиною або похилою станиною, як прутковий, патронний або універсальний тип. Додано до цих комбінацій або багатьох аксесуарів, які роблять токарний верстат з ЧПК надзвичайно гнучким верстатом. Як правило, популярні компоненти токарного верстата з ЧПК мають такі аксесуари, як задня бабка, стійки або наступні опори, уловлювачі деталей, висувні пальці та навіть насадка для фрезерування 3-ї осі. Токарний верстат з ЧПК може бути настільки універсальним, що його часто називають токарним центром з ЧПК. У всіх текстах і прикладах програм у цьому підручнику використовується більш традиційний термін токарний верстат з ЧПУ, але все ще враховуються всі його сучасні функції.
ПЕРСОНАЛ ДЛЯ ЧПК
Комп’ютери та верстати не мають інтелекту. Вони не вміють думати, не можуть раціонально оцінити станцію. Це можуть зробити лише люди з певними навичками та знаннями. У сфері числового керування навички, як правило, знаходяться в руках 2 ключових людей, один з яких займається програмуванням, а інший виконує механічну обробку. Їх відповідна кількість і обов’язки, як правило, залежать від уподобань компанії, її розміру, а також продукції, що там виготовляється. Однак кожна посада є досить окремою, хоча багато компаній поєднують дві функції в одну, яку часто називають програмістом/оператором ЧПК.
Програміст з ЧПУ
Програміст ЧПК, як правило, є найбільш відповідальною особою в верстаті ЧПК. Ця людина часто відповідає за успіх технології ЧПУ на заводі. Так само ця особа несе відповідальність за проблеми, пов’язані з операціями з ЧПК.
Хоча обов’язки можуть відрізнятися, програміст також відповідає за різноманітні завдання, пов’язані з ефективним використанням верстатів з ЧПК. Насправді ця особа часто відповідає за виробництво та якість усіх операцій з ЧПК.
Багато програмістів з ЧПК є досвідченими машиністами, які мали практичний досвід роботи з верстатами, вони вміють читати технічні креслення та можуть зрозуміти інженерний задум, що стоїть за проектом. Цей практичний досвід є основою для здатності «обробляти» деталь в офісному середовищі. Хороший програміст ЧПК повинен мати можливість візуалізувати всі рухи інструменту та розпізнавати всі обмеження, які можуть бути задіяні. Програміст повинен вміти збирати, аналізувати процес і логічно інтегрувати всі зібрані дані в сигнальну, зв'язану програму. Простіше кажучи, програміст ЧПК повинен мати можливість вибрати найкращу методологію виробництва в усіх відношеннях.
На додаток до навичок обробки, програміст ЧПК повинен мати розуміння математичних принципів, головним чином застосування рівнянь, рішень дуг і кутів. Не менш важливим є знання тригонометрії. Навіть при комп’ютеризованому програмуванні знання методів програмування вручну є абсолютно необхідним для повного розуміння вихідних даних комп’ютера та контролю цих результатів.
Останньою важливою якістю справді професійного програміста ЧПК є його чи її здатність слухати інших людей – інженерів, операторів ЧПК, менеджерів. Хороші навички складання списків є першою передумовою для того, щоб стати гнучким. Хороший програміст ЧПК повинен бути гнучким, щоб запропонувати високу якість програмування.
Оператор верстатів з ЧПУ
Оператор верстата з ЧПК є додатковою посадою до програміста з ЧПК. Програміст і оператор можуть існувати в одній особі, як це буває в багатьох невеликих магазинах. Незважаючи на те, що більшість обов’язків, які виконує звичайний оператор верстатів, було передано програмі ЧПК, оператор ЧПК має багато унікальних обов’язків. У типових випадках оператор несе відповідальність за налаштування інструменту та машини, за заміну деталей, часто навіть за певну перевірку в процесі роботи. Багато компаній очікують контролю якості на верстаті – і оператор будь-якого верстату, ручного чи комп’ютеризованого, також відповідає за якість роботи, виконаної на цьому верстаті. Одним із дуже важливих обов’язків оператора верстата з ЧПК є звіт програміста про результати кожної програми. Навіть маючи найкращі знання, навички, установки та наміри, «підсумкову» програму завжди можна вдосконалити. Оператор ЧПК, будучи тим, хто ближче до фактичної обробки, точно знає, до якого ступеня можуть бути такі вдосконалення.
Обґрунтування вартості ЧПК
Вартість верстата з ЧПК може змусити більшість виробників нервувати, але переваги володіння фрезером з ЧПК, швидше за все, виправдають вартість за дуже короткий час.
Перша вартість, яку слід взяти до уваги, - це вартість машини. Деякі постачальники пропонують комплексні пропозиції, які включають встановлення, навчання програмному забезпеченню та вартість доставки. Але в більшості випадків все продається окремо, щоб можна було налаштувати фрезер з ЧПК.
Легкий борг
Бюджетні машини коштують від 2,000 до 10,000 доларів США. зазвичай це комплекти для самостійного кріплення, зроблені з гнутого листового металу та використовують крокові двигуни. Вони постачаються з навчальним відео та інструкцією. Ці машини призначені для використання своїми руками, для рекламної промисловості та інших дуже легких операцій. вони зазвичай постачаються з адаптером для звичайного фрезера. аксесуари, такі як шпиндель і вакуумний робочий тримач, є варіантами. Ці машини можна дуже успішно інтегрувати у високовиробниче середовище як спеціальний процес або як частину виробничої клітини. наприклад, один із цих ЧПК можна запрограмувати на свердління отворів у фурнітурі на фасадах ящиків перед складанням.
Середній обов'язок
Верстати з ЧПК середнього класу коштуватимуть від 10,000 100,000 до доларів США. ці машини виготовлені зі сталі або алюмінію важчого калібру. Вони можуть використовувати крокові двигуни та іноді сервоприводи; і використовувати рейкові або пасові передачі. вони матимуть окремий контролер і пропонуватимуть широкий вибір опцій, таких як автоматичні пристрої зміни інструменту та вакуумні камери. ці машини призначені для більш інтенсивного використання в індустрії вивісок і для обробки легких панелей.
Це хороший варіант для стартапів з обмеженими ресурсами чи робочою силою. Вони можуть виконувати більшість операцій, необхідних у виготовленні шаф, хоча й не з таким самим ступенем складності чи з такою ж ефективністю.
Промислова міцність
Маршрутизатори високого класу коштують понад 100,000 3 доларів США. Це включає в себе цілий ряд машин з 5-осями, які підходять для широкого спектру застосувань. ці верстати будуть виготовлені зі зварної сталі великого калібру та будуть повністю завантажені автоматичним механізмом зміни інструменту, вакуумним столом та іншими аксесуарами залежно від застосування. ці машини зазвичай встановлюються виробником, і навчання часто включається.
Доставка
Транспортування фрезера з ЧПК вимагає значних витрат. З маршрутизаторами вагою від кількох сотень фунтів до кількох тонн вартість fr8 може коливатися від 200 до 5,000 доларів США або більше залежно від місця розташування. пам’ятайте, що якщо машина не була виготовлена поблизу, приховані витрати на її транспортування з Європи чи Азії до виставкового залу дилера, ймовірно, включені. Додаткові витрати також можуть виникнути лише для того, щоб доставити машину всередину після її доставки, оскільки для виконання таких операцій завжди доцільно використовувати професійних монтажників.
Монтаж і навчання
Постачальники ЧПК зазвичай стягують від 300 до 1,000 доларів США на день за витрати на встановлення. Встановлення та тестування маршрутизатора може зайняти від півдня до цілого тижня. Ця вартість може бути включена у вартість покупки машини. деякі постачальники нададуть безкоштовне навчання користуванню обладнанням і програмним забезпеченням, як правило, на місці, а інші стягуватимуть за цю послугу від 300 до 1,000 доларів США на день.
БЕЗПЕКА ПРИ РОБОТАХ З ЧПУ
На стінах багатьох компаній є плакат безпеки з простим, але потужним повідомленням:
Перше правило безпеки - це дотримання всіх правил безпеки.
Заголовок цього розділу не вказує на те, чи безпека орієнтована на рівень програмування чи обробки. Сезон полягає в тому, що безпека абсолютно незалежна. Він стоїть сам по собі і керує поведінкою всіх у машинному цеху та поза ним. На перший погляд може здатися, що безпека пов’язана з обробкою та роботою машини, можливо, також із налаштуванням. Це точно так, але навряд чи дає повну картину.
Безпека є найважливішим елементом у програмуванні, налагодженні, механічній обробці, оснащенні, кріпленні, перевірці, сколюванні та інших роботах у типовій щоденній роботі механічного цеху. Безпеку неможливо переоцінити. Компанії говорять про безпеку, проводять наради з безпеки, демонструють плакати, виступають з промовами, викликають експертів. Ця маса інформації та інструкцій представлена всім нам з кількох вагомих причин. Досить багато передається на основі трагічних подій минулого – багато законів, правил і положень були написані в результаті розслідувань і розслідувань серйозних нещасних випадків.
На перший погляд може здатися, що в роботі з ЧПК безпека є другорядним питанням. Існує багато автоматизації; програма обробки деталей, яка виконується знову і знову, інструменти, які використовувалися в минулому, просте налаштування тощо. Усе це може призвести до самовдоволення та помилкового припущення, що про безпеку подбали. Це погляд, який може мати серйозні наслідки.
Безпека — велика тема, але деякі моменти, які стосуються роботи з ЧПК, важливі. Кожен машиніст повинен знати про небезпеку механічних та електричних пристроїв. Першим кроком до безпечного робочого місця є чисте робоче місце, де на підлозі не допускається накопичення стружки, розливів масла та іншого сміття. Не менш важливо подбати про особисту безпеку. Вільний одяг, ювелірні вироби, краватки, шарфи, незахищене довге волосся, неправильне використання рукавичок і подібні порушення є небезпечними в середовищі обробки. Настійно рекомендується захистити очі, вуха, руки та ноги.
Під час роботи машини захисні пристрої повинні бути на місці, а рухомі частини не повинні бути відкритими. Особливу увагу слід приділяти обертовим шпинделям і автоматичним змінним інструментам. Інші пристрої, які можуть становити небезпеку, — це пристрої для зміни піддонів, конвеєри стружки, зони високої напруги, підйомники тощо. Від’єднання будь-яких блокувань або інших засобів безпеки є небезпечним, а також незаконним без відповідних навичок і дозволу.
У програмуванні також важливо дотримання правил безпеки. Рух інструменту можна запрограмувати різними способами. Швидкості та канали мають бути реалістичними, а не просто математично «правильними». Глибина різу, ширина різу, характеристики інструменту – усе це має великий вплив на загальну безпеку.
Усі ці ідеї — лише коротке літо та нагадування про те, що до безпеки завжди потрібно ставитися серйозно.
