Станки с ЧПУ — это электромеханические устройства, которые могут манипулировать инструментами по разному количеству осей, обычно по 3-ем или 5-ти осям с высокой точностью, реагируя на команды из компьютерной программы.
Типы станков с ЧПУ классифицируются в соответствии с двумя производственными процессами: субтрактивным производственным процессом (subtractive — «вычитание») и аддитивным производством (additive — «добавление»).
Субтрактивный производственный процесс
Станки с ЧПУ, использующие субтрактивные методы производства, используют инструменты для удаления слоев материала с заготовки, обычно известной как заготовка или заготовка, для преобразования их в желаемый готовый продукт.
Аддитивный производственный процесс
Станки с ЧПУ, основанные на аддитивном методе производства, используют материал, из которого должен быть изготовлен желаемый продукт, вместо инструмента для удаления материала. При аддитивном производстве слои материала добавляются до тех пор, пока не будет получен желаемый готовый продукт.
Теперь, когда мы знаем два производственных процесса, давайте посмотрим на различные типы станков с ЧПУ и их применение на основе этих двух производственных технологий.
Применение различных типов станков с ЧПУ в различных отраслях промышленности
Медицинская промышленность
Медицинская промышленность во многом зависит от индивидуальных продуктов, отвечающих самым строгим медицинским стандартам лечения пациентов. Однако медицинский сектор полагается на одноразовые предметы для поддержания санитарно-гигиенических стандартов в своих учреждениях. Этот сектор требует продуктов с высокой точностью и большими объемами, чтобы удовлетворить потребности пациентов. В то же время он должен соответствовать строгим медицинским стандартам, установленным медицинскими регулирующими органами.
Поскольку медицинский сектор постоянно развивается, исследования проводятся днем и ночью с целью повышения качества и точности лечения, поэтому требуются прототипы, чтобы можно было проверить идею, прежде чем внедрять ее на пациентах.
Различные типы станков с ЧПУ, такие как 3D-принтеры, хорошо адаптируются к потребностям медицины. Благодаря такой приспособляемости можно производить и испытывать самые разные прототипы, такие как:
- Имплантаты
- Ортопедические приспособления
- Электронные корпуса для устройств контроля
- Исследовательское оборудование
- Экранированные корпуса
- Аппараты МРТ
- Электрические части
- Индивидуальная упаковка для сохранения стерильности
- Медицинские инструменты
В процессе обработки с ЧПУ инженер может увидеть 3D-модель продукта с помощью программного обеспечения CAM перед его обработкой. Это позволяет инженерам исправить любую возможную погрешность, чтобы избежать неправильной диагностики и неисправности детали.
Авиационная промышленность
Авиационная промышленность, как и медицина, зависит от деталей, изготовленных с высочайшей точностью, чтобы избежать повреждений самолета. Самолет должен подвергаться экстремальному давлению, высокой скорости и быстрым воздушным потокам, даже небольшая неисправность может зацепиться за воздушный поток, создавая сопротивление или может быстрее изнашивать детали.
Станки с ЧПУ из-за их высокой точности обработки и производственной мощности могут изготавливать высокоточные детали с допусками до 0,00004 дюйма.
Инженеры могут изготавливать высокопрочные детали из таких материалов, как титан, никель, сплавы, пластик и другие.
Детали, изготовленные для аэрокосмической и авиационной промышленности, включают:
- Коллекторы
- Втулки
- Профили
- Детали шасси
- Электрические разъемы
- Антенны
- Материал для подавления радиочастот
Транспортная промышленность
Транспортная промышленность, как и авиационная промышленность, зависит от таких деталей, как двигатель, подвеска, шестерни и другие компоненты, которые должны иметь высокое качество обработки поверхности, прочность и длительный срок службы. Поскольку обработка с ЧПУ позволяет легко изготавливать прототипы деталей перед их запуском в массовое производство, инженеры могут тестировать, анализировать и модифицировать детали в соответствии с требуемыми стандартами производительности.
В то время как авиационная промышленность зависит от деталей, рассчитанных на высокие скорости, экстремальные токи и силы, транспортная отрасль зависит от деталей, которые могут подвергаться огромным нагрузкам, высокому износу, огромным крутящим моментам и деформациям. Детали, изготовленные для транспортной отрасли, должны быть очень прочными, чтобы выдерживать перевозку грузов на большие расстояния и в течение более длительного времени.
Детали и компоненты, изготовленные для транспортной отрасли с использованием станков с ЧПУ, включают:
- Судоходные суда
- Грузовые поезда
- Пассажирский рельс
- 18-колесные грузовые автомобили
- Легковые автомобили
Нефтегазовая промышленность
Нефтехимическая промышленность располагает большим оборудованием и нефтеперерабатывающими заводами для извлечения нефти из земли и переработки ее в необходимые продукты. Детали, производимые для нефтегазовой промышленности, включают буровые установки, клапаны и поршни, которые должны идеально подходить, иначе цилиндр может не заполниться из-за недостаточного давления, клапан может протечь или поршень может не создать необходимое давление.
Нефтехимическая промышленность — это еще одна отрасль, в которой требуются детали с высокими допусками. В отличие от других производств, нефтехимические производства расположены в крайне изолированных местах, поэтому получить замену неисправным деталям довольно сложно. Вот почему необходимо, чтобы детали, изготовленные для этой отрасли, были очень прочными, а также могли выдерживать высокие приливные течения и коррозию из-за соленой морской воды.
Станки с ЧПУ используются для производства деталей для трубопроводов, нефтеперерабатывающих заводов и буровых установок, в том числе:
- Стержни
- Клапаны
- Поршни
- Цилиндры
- Сверла
Военная и оборонная промышленность
Оборонная промышленность, как и нефтехимическая промышленность, требует деталей, которые могут выдерживать самые суровые условия окружающей среды. Детали, производимые для оборонного сектора, так же как и для медицинского сектора, должны соответствовать определенным оборонным стандартам, чтобы их можно было использовать в полевых условиях.
Оборонная промышленность состоит из многих секторов внутри себя, поэтому детали, изготовленные для этого сектора, аналогичны авиационным, транспортным, электронным и медицинским секторам. Оборонная промышленность постоянно развивается более быстрыми темпами, чем другие отрасли, чтобы соответствовать оборонным стандартам и меняющимся условиям.
Детали, производимые для оборонного сектора, включают:
- Компоненты связи
- Электроника
- Детали самолета
Электронная промышленность
Детали электроники сами по себе состоят из сотен маленьких замысловатых деталей, которые собраны с чрезвычайной точностью. Детали, используемые в электронной промышленности, могут быть чрезвычайно компактными, размером с ноготь, в зависимости от области применения.
Станки с ЧПУ из-за их прецизионной обработки могут достигать этих небольших размеров с исключительной точностью и сложностью. Они позволяют изготавливать детали не только небольших размеров, но и очень сложной формы.
Еще одна причина, по которой в электронной промышленности используются различные типы станков с ЧПУ, заключается в их способности собирать детали с высочайшей точностью и скоростью. Многие электронные изделия представляют собой сборку небольших электронных компонентов, которые человеку сложно собрать с такой высокой точностью и скоростью.
Детали и компоненты, изготовленные для электронной промышленности, включают:
- Радиаторы
- Корпуса усилителя
- Экранирование радиочастотных помех
- Электрическая изоляция
Морская промышленность
Морская промышленность остается на плаву благодаря высококачественным деталям, производимым на станках с ЧПУ. Морская промышленность предъявляет необычные требования по сравнению с другими отраслями.
В морской промышленности требуются детали, которые могут нормально функционировать, которые непосредственно контактируют с водой или частично контактируют с водой. Морские части должны выдерживать высокое давление воды, высокие токи и коррозию из-за влаги. Детали электроники, используемые на кораблях и огромных судах, нуждаются в очень компактном водном кожухе, чтобы избежать любого контакта с водой.
Компоненты, используемые в морской промышленности, должны обладать высокой водостойкостью и долговечностью, поскольку замена неисправных деталей может не производиться до тех пор, пока судно не прибудет в порт. Станки с ЧПУ приносят огромную пользу морской отрасли благодаря своей способности изготавливать детали на заказ.
Детали, производимые для морской промышленности на станках с ЧПУ:
- Винты
- Компоненты двигателя
- Электронные части
- Формы для прототипов
- Запчасти для лодок
О системах с ПУ
Программу для управления агрегатом записывают на носителе в форме кодов, которым соответствуют цифры и символы. Программа содержит информацию обо всех возможных перемещениях подвижных деталей станка.
Информационные модули программы поделены с помощью особых знаков. Сама она хранится на специальных носителях и содержит данные о ведении обработки материалов на определенном устройстве. Для аккумулирования данных используют технологические карты, схемы движения оборудования, чертежи.
Числовые управляющие системы бывают:
- контурные — подвижные элементы техники движутся по заданным траекториям. Развивается скорость, необходимая для контурной обработки;
- позиционные — предполагают управление устройства программой по обозначенным точкам. Траекторию при этом не указывают.
ПУ с числовой индикацией дают возможность вводить данные вручную. На дисплее отражаются числовые координатные значения подвижных модулей. Как правило, такими устройствами снабжены универсальные агрегаты.
Конструктивные особенности числового оборудования
Конструкция любого ЧПУ станка обязана обеспечивать возможность совмещения разного вида обрабатывания деталей:
- фрезеровку – точение;
- шлифовку – фрезеровку;
- загрузку заготовок – выгрузку изделий;
- смену инструментов, различных приспособлений под автоматическим программным управлением.
Подобный станок с технологическими достаточно широкими возможностями обуславливает высокую надежность, точную обработку деталей при достаточном быстродействии приводов в любом станке. Чтобы существенно повысить качество, точность обрабатывания деталей необходимо:
- устранить зазоры механизмов;
- использовать в станках специальные датчики, обеспечивающие обратную связь;
- снизить потери на трение;
- понизить тепловую деформацию обеспечивая равномерность температурного режима.
Важно. Иногда все эти детали подобных станков изготавливают из синтетического бетона или полимерного гранита, что существенно способствует повышению их жесткости, улучшению вибрационной устойчивости.
Об оснащении устройств ЧПУ
Оснащение и возможности ЧПУ для управления числовым станком позволяет достаточно эффективно повышать производительность труда по обрабатыванию криволинейных плоскостей, имеющих прямолинейные образующие.
При этом сейчас для выполнения подобных работ выпускаются чаще всего ЧПУ устройства двух типов:
- шлифовально-контурные со аш, имеющим ось, перпендикулярную плоскости рабочего стола;
- профильно-шлифовальные устройства со шпинделем, а также параллельной рабочему столу осью.
Суть составления программы, обеспечивающей выполнение определенных технологических задач на подобных станках, заключает в себе описание компьютерной программой всех маршрутов прохождения режущих инструментов, предназначенных для формирования изделия.
Все такие задачи (операции) разделяются на несколько отдельных переходов, которые в свою очередь могут подразделяться на следующие виды:
- позиционные;
- элементарные;
- вспомогательные;
- инструментальные.
К примеру, для токарного числового ПУ станка нужно задавать такие параметры, как:
- количество необходимых проходов, переходов;
- вид обработок, каким будут подвержены заготовки;
- общее число установок;
- типовые размеры режущих элементов, а также их количество.
Важно. Для использования различных технических возможностей конкретного оборудования, рекомендуется все применяемые в рабочем процессе инструменты, размещать в одном резцедержателе.
Сферы применения фрезеров по металлу
ЧПУ станки для обработки металла очень распространены во всех сферах промышленности и производства, поскольку они экономичны и эффективны. Станки выпускаются разных размеров, их можно устанавливать в помещениях любых размеров: от совсем небольших домашних производств до огромных цехов. Они неприхотливы в обслуживании и ремонте, но, впрочем, даже при минимальном уходе они ломаются довольно редко.
СЧПУ — «универсальный солдат», который может работать сутками, без перебоев, производить любые партии идентичных деталей, соответствующих макету.
Используют их в следующих сферах:
- Металлообработка;
- Строительство;
- Приборостроение;
- Автомобильная промышленность;
- Малотиражный выпуск изделий и др.
Механика
Современные материалы позволяют снизить влияние вибрации на станину. Износостойкие кинематические системы обеспечивают заданный режим безотказной работы. Температурные датчики передают информацию о состоянии опорных подшипников, гидравлической системы, бачках смазки и охлаждения. При недостатке протока масла в основной нагруженный узел — шпиндель — выдается сообщение о неисправности. Это позволяет сохранить целостность дорогостоящего элемента.
Перед началом работы автоматическая система подогревает смазывающее масло. Импульсное дозирование вещества на направляющие осуществляется по таймерам. Приводные системы постоянно отслеживают нагрузку на кинематические узлы при движении. После превышения тока отсечки выдается аварийный сигнал остановки через контроллер. После устранения неисправности ошибка квитируется наладчиком.
