Што такое станкі з ЧПУ?

Гісторыя станкоў з ЧПУ
Джон Т. Парсанс (1913-2007) з кампаніі Parsons Corporation у Траверс-Сіці, штат Мічыган, лічыцца піянерам лікавага кіравання, папярэднікам сучаснага станка з ЧПУ.За сваю працу Джон Парсанс быў названы бацькам 2-й прамысловай рэвалюцыі.Яму трэба было вырабляць складаныя верталётныя лопасці, і ён хутка зразумеў, што будучыня вытворчасці - гэта злучэнне машын з кампутарамі.Сёння дэталі, вырабленыя з ЧПУ, можна знайсці практычна ва ўсіх галінах.Дзякуючы станкам з ЧПУ мы маем менш дарагія тавары, мацнейшую нацыянальную абарону і больш высокі ўзровень жыцця, чым гэта магчыма ў неіндустрыялізаваным свеце.У гэтым артыкуле мы вывучым паходжанне станкоў з ЧПУ, розныя тыпы станкоў з ЧПУ, праграмы станкоў з ЧПУ і звычайную практыку цэхаў з ЧПУ.

Машыны сустракаюць кампутар
У 1946 годзе слова «кампутар» азначала разліковую машыну, якая працуе з перфакартай.Нягледзячы на ​​тое, што карпарацыя Parsons раней вырабляла толькі адзін прапелер, Джон Парсанс пераканаў Sikorsky Helicopter, што яны могуць вырабіць надзвычай дакладныя шаблоны для зборкі і вытворчасці прапелера.У канчатковым выніку ён вынайшаў камп'ютэрны метад перфакарты для разліку балаў на лопасці ротара верталёта.Затым ён прымусіў аператараў круціць колы ў гэтых кропках на фрэзерным станку Цынцынаці.Ён правёў конкурс на назву гэтага новага працэсу і даў 50 долараў таму, хто прыдумаў «Лікавае кіраванне» або NC.

У 1958 годзе ён падаў патэнт на падключэнне кампутара да машыны.Яго заяўка на патэнт прыбыла за тры месяцы да MIT, які працаваў над канцэпцыяй, якую ён пачаў.Масачусецкі тэхналагічны інстытут выкарыстаў яго канцэпцыі, каб зрабіць арыгінальнае абсталяванне і ліцэнзіята г-на Парсанса (Bendix) субліцэнзіяй на IBM, Fujitusu і GE, сярод іншых.Канцэпцыя NC павольна прыжывалася.Па словах г-на Парсанса, людзі, якія прадавалі ідэю, былі людзьмі, якія займаюцца кампутарамі, а не людзьмі-вытворцамі.Аднак да пачатку 1970-х армія ЗША сама папулярызавала выкарыстанне кампутараў з ЧПУ, ствараючы і здаючы іх у арэнду шматлікім вытворцам.Кантролер з ЧПУ развіваўся паралельна з камп'ютарам, забяспечваючы ўсё большую прадукцыйнасць і аўтаматызацыю вытворчых працэсаў, асабліва механічнай апрацоўкі.

Што такое апрацоўка з ЧПУ?
Станкі з ЧПУ вырабляюць дэталі па ўсім свеце практычна для любой галіны.Яны ствараюць рэчы з пластмасы, металу, алюмінія, дрэва і многіх іншых цвёрдых матэрыялаў.Слова «ЧПУ» расшыфроўваецца як камп'ютэрнае лікавае кіраванне, але сёння ўсе называюць гэта ЧПУ.Такім чынам, як вызначыць станок з ЧПУ?Усе аўтаматызаваныя машыны кіравання рухам маюць тры асноўныя кампаненты - камандную функцыю, сістэму прывада/руху і сістэму зваротнай сувязі.Апрацоўка з ЧПУ - гэта працэс выкарыстання станка з кампутарным кіраваннем для вырабу дэталі з цвёрдага матэрыялу іншай формы.

ЧПУ залежыць ад лічбавых інструкцый, якія звычайна ствараюцца ў праграмным забеспячэнні аўтаматызаванага вытворчасці (CAM) або аўтаматызаванага праектавання (CAD), напрыклад SolidWorks або MasterCAM.Праграмнае забеспячэнне запісвае G-код, які можа чытаць кантролер на станку з ЧПУ.Камп'ютарная праграма на кантролеры інтэрпрэтуе канструкцыю і перамяшчае рэжучыя інструменты і/або нарыхтоўку па некалькіх восях, каб выразаць патрэбную форму з нарыхтоўкі.Аўтаматызаваны працэс рэзкі нашмат хутчэй і дакладней, чым ручное перамяшчэнне інструментаў і дэталяў, якое выконваецца з дапамогай рычагоў і механізмаў на старым абсталяванні.Сучасныя станкі з ЧПУ ўтрымліваюць некалькі інструментаў і выконваюць мноства тыпаў разрэзаў.Колькасць плоскасцей руху (восяў), а таксама колькасць і тыпы інструментаў, да якіх станок можа мець аўтаматычны доступ падчас працэсу апрацоўкі, вызначаюць, наколькі складаную нарыхтоўку можа зрабіць ЧПУ.

Як выкарыстоўваць станок з ЧПУ?
Станочнікі з ЧПУ павінны набыць навыкі праграмавання і металаапрацоўкі, каб у поўнай меры выкарыстоўваць магутнасць станка з ЧПУ.Тэхнічныя навучальныя ўстановы і навучальныя праграмы часта пачынаюць сесці на ручныя такарныя станкі, каб яны адчулі, як рэзаць метал.Машыніст павінен умець прадставіць сабе ўсе тры вымярэнні.Сёння праграмнае забеспячэнне дазваляе лягчэй, чым калі-небудзь, вырабляць складаныя дэталі, таму што форму дэталі можна намаляваць віртуальна, а потым праграмнае забеспячэнне можа прапанаваць траекторыі інструментаў для вырабу гэтых частак.

Тып праграмнага забеспячэння, якое звычайна выкарыстоўваецца ў працэсе апрацоўкі з ЧПУ
Аўтаматызаванае маляванне (CAD)
Праграмнае забеспячэнне САПР з'яўляецца адпраўной кропкай для большасці праектаў з ЧПУ.Існуе шмат розных праграмных пакетаў САПР, але ўсе яны выкарыстоўваюцца для стварэння дызайнаў.Папулярныя праграмы САПР ўключаюць AutoCAD, SolidWorks і Rhino3D.Існуюць таксама воблачныя рашэнні САПР, і некаторыя прапануюць магчымасці CAM або інтэгруюцца з праграмным забеспячэннем CAM лепш, чым іншыя.

Кампутарная вытворчасць (CAM)
Станкі з ЧПУ часта выкарыстоўваюць праграмы, створаныя праграмным забеспячэннем CAM.CAM дазваляе карыстальнікам наладжваць «дрэва заданняў» для арганізацыі працоўнага працэсу, усталёўваць траекторыі інструментаў і запускаць мадэляванне рэзкі, перш чым машына зробіць рэальную рэзку.Часта праграмы CAM працуюць як дапаўненні да праграмнага забеспячэння САПР і ствараюць g-код, які паведамляе інструментам з ЧПУ і рухомым часткам нарыхтоўкі, куды ісці.Майстры ў праграмным забеспячэнні CAM робяць праграмаванне станка з ЧПУ прасцей, чым калі-небудзь.Папулярнае праграмнае забеспячэнне CAM ўключае Mastercam, Edgecam, OneCNC, HSMWorks і Solidcam.Згодна са справаздачай за 2015 год, Mastercam і Edgecam займаюць амаль 50% долі рынку CAM высокага класа.

Што такое размеркаванае лікавае кіраванне?
Прамое лікавае кіраванне, якое стала размеркаваным лікавым кіраваннем (DNC)
Непасрэдныя лікавыя элементы кіравання выкарыстоўваліся для кіравання праграмамі ЧПУ і параметрамі станка.Гэта дазволіла праграмам перамяшчацца па сетцы з цэнтральнага кампутара на бартавыя кампутары, вядомыя як блокі кіравання машынай (MCU).Першапачаткова ён называўся «Прамое лічбавае кіраванне» і абыходзіў патрэбу ў папяровай стужцы, але калі камп'ютар выйшаў з ладу, выйшлі з ладу ўсе яго машыны.

Размеркаванае лікавае кіраванне выкарыстоўвае сетку кампутараў для каардынацыі працы некалькіх станкоў шляхам перадачы праграмы ў ЧПУ.Памяць ЧПУ захоўвае праграму, і аператар можа збіраць, рэдагаваць і вяртаць праграму.

Сучасныя праграмы DNC могуць рабіць наступнае:
● Рэдагаванне – можа запускаць адну праграму ЧПУ, пакуль іншыя рэдагуюцца.
● Параўнаць – Параўнайце арыгінальныя і адрэдагаваныя праграмы ЧПУ побач і паглядзіце праўкі.
● Перазапуск – калі інструмент ламаецца, праграму можна спыніць і перазапусціць там, дзе яна была спынена.
● Адсочванне заданняў – аператары могуць, напрыклад, адсочваць заданні і адсочваць налады і час працы.
● Адлюстраванне чарцяжоў – дэманстрацыя фатаграфій, чарцяжоў САПР інструментаў, прыстасаванняў і частак аздаблення.
● Пашыраныя экранныя інтэрфейсы - апрацоўка ў адзін дотык.
● Пашыранае кіраванне базай дадзеных – Арганізуе і захоўвае даныя, дзе іх можна лёгка атрымаць.

Збор вытворчых даных (MDC)
Праграмнае забеспячэнне MDC можа ўключаць усе функцыі праграмнага забеспячэння DNC, а таксама збіраць дадатковыя даныя і аналізаваць іх для агульнай эфектыўнасці абсталявання (OEE).Агульная эфектыўнасць абсталявання залежыць ад наступнага: Якасць - колькасць прадуктаў, якія адпавядаюць стандартам якасці з усіх вырабленых прадуктаў Даступнасць - працэнт запланаванага часу, на працягу якога вызначанае абсталяванне працуе або вырабляе дэталі Прадукцыйнасць - фактычная хуткасць працы ў параўнанні з запланаванай або ідэальнай хуткасць абсталявання.

OEE = Якасць х Даступнасць х Прадукцыйнасць
OEE з'яўляецца ключавым паказчыкам прадукцыйнасці (KPI) для многіх механічных цэхаў.

Рашэнні для маніторынгу машын
Праграмнае забеспячэнне для маніторынгу машыны можна ўбудаваць у праграмнае забеспячэнне DNC або MDC або набыць асобна.З дапамогай рашэнняў для маніторынгу машын машынныя даныя, такія як наладкі, час выканання і час прастою, аўтаматычна збіраюцца і аб'ядноўваюцца з дадзенымі чалавека, такімі як коды прычын, каб забяспечыць як гістарычнае, так і рэальнае разуменне таго, як выконваюцца заданні.Сучасныя станкі з ЧПУ збіраюць да 200 тыпаў даных, і праграмнае забеспячэнне для маніторынгу машын можа зрабіць гэтыя даныя карыснымі для ўсіх, ад цэха да верхняга паверха.Такія кампаніі, як Memex, прапануюць праграмнае забеспячэнне (Tempus), якое бярэ даныя з любога віду станкоў з ЧПУ і змяшчае іх у стандартызаваны фармат базы дадзеных, які можна адлюстраваць у выглядзе значных дыяграм і графікаў.Стандарт даных, які выкарыстоўваецца большасцю машынных рашэнняў для маніторынгу і атрымаў распаўсюджванне ў ЗША, называецца MTConnect.Сёння многія новыя станкі з ЧПУ абсталяваны для прадастаўлення даных у гэтым фармаце.Старыя машыны ўсё яшчэ могуць даваць каштоўную інфармацыю з дапамогай адаптараў.Маніторынг машын для станкоў з ЧПУ стаў папулярным толькі за апошнія некалькі гадоў, і новыя праграмныя рашэнні пастаянна распрацоўваюцца.

Якія бываюць розныя тыпы станкоў з ЧПУ?
Сёння існуе незлічоная колькасць розных тыпаў станкоў з ЧПУ.Станкі з ЧПУ - гэта станкі, якія рэжуць або перамяшчаюць матэрыял, як запраграмавана на кантролеры, як апісана вышэй.Тып рэзкі можа вар'іравацца ад плазменнай да лазернай рэзкі, фрэзеравання, фрэзеравання і такарных станкоў.Станкі з ЧПУ могуць нават падымаць і перамяшчаць прадметы на канвееры.

Ніжэй прыведзены асноўныя тыпы станкоў з ЧПУ:
Такарныя станкі:Гэты тып ЧПУ паварочвае нарыхтоўку і перамяшчае рэжучы інструмент да нарыхтоўкі.Базавы такарны станок з'яўляецца 2-восевым, але можна дадаць шмат іншых восяў, каб павысіць складанасць рэзкі.Матэрыял круціцца на шпіндзелі і прыціскаецца да шліфавальнай або разьбяной прылады, што робіць патрэбную форму.Такарныя станкі выкарыстоўваюцца для вырабу сіметрычных прадметаў, такіх як сферы, конусы або цыліндры.Многія станкі з ЧПУ шматфункцыянальныя і спалучаюць у сабе ўсе віды рэзкі.

Маршрутызатары:Фрэзеры з ЧПУ звычайна выкарыстоўваюцца для рэзкі вялікіх памераў у дрэве, метале, лістах і пластыку.Стандартныя маршрутызатары працуюць па 3-восевых каардынатах, таму яны могуць рэзаць у трох вымярэннях.Аднак вы таксама можаце набыць 4,5- і 6-восевыя станкі для прататыпаў мадэляў і складаных формаў.

фрэзераванне:Ручныя фрэзерныя станкі выкарыстоўваюць ручныя колы і хадавыя шрубы для шарнірнага прымацавання рэжучага інструмента да нарыхтоўкі.У млыне з ЧПУ ЧПУ перамяшчае высокадакладныя шарыка-шрубавыя шрубы ў дакладна запраграмаваныя каардынаты.Фрэзерныя станкі з ЧПУ выпускаюцца ў шырокім дыяпазоне памераў і тыпаў і могуць працаваць па некалькіх восях.

Плазменныя рэзкі:Плазменны разак з ЧПУ для рэзкі выкарыстоўвае магутны лазер.Большасць плазменных разакоў выразаюць запраграмаваныя формы з ліста або пліты.

3D-прынтэр:3D-прынтар выкарыстоўвае праграму, каб сказаць яму, куды пакласці невялікія кавалачкі матэрыялу для стварэння патрэбнай формы.3D-дэталі будуюцца пласт за пластом з дапамогай лазера для зацвярдзення вадкасці або энергіі па меры росту слаёў.

Машына выбару і размяшчэння:Машына з ЧПУ "падбірай і размяшчай" працуе падобна на фрэзерны станок з ЧПУ, але замест таго, каб рэзаць матэрыял, машына мае мноства маленькіх асадак, якія забіраюць кампаненты з дапамогай вакууму, перамяшчаюць іх у патрэбнае месца і кладуць.Яны выкарыстоўваюцца для вырабу сталоў, камп'ютарных матчыных поплаткаў і іншых электрычных зборак (сярод іншага.)

Станкі з ЧПУ могуць рабіць шмат рэчаў.Сёння камп'ютэрная тэхналогія можа быць пастаўлена практычна на машыну, якую толькі можна ўявіць.ЧПУ замяняе чалавечы інтэрфейс, неабходны для перамяшчэння дэталяў машыны для атрымання жаданага выніку.Сучасныя ЧПУ здольныя пачынаць з сыравіны, напрыклад, сталёвага блока, і вырабляць вельмі складаную дэталь з дакладнымі допускамі і дзіўнай паўтаранасцю.

Збіраем усё разам: як цэхі з ЧПУ вырабляюць дэталі
Кіраванне ЧПУ ўключае ў сябе як кампутар (кантролер), так і фізічную ўстаноўку.Тыповы працэс машыннай майстэрні выглядае так:

Інжынер-канструктар стварае дызайн у праграме САПР і адпраўляе яго праграмісту з ЧПУ.Праграміст адкрывае файл у праграме CAM, каб вызначыць неабходныя інструменты і стварыць праграму ЧПУ для ЧПУ.Ён ці яна адпраўляе праграму ЧПУ на станок з ЧПУ і дае аператару спіс правільных налад інструментаў.Аператар наладкі загружае інструменты ў адпаведнасці з указаннямі і загружае сыравіну (або нарыхтоўку).Затым ён або яна запускае ўзоры дэталяў і вымярае іх з дапамогай інструментаў забеспячэння якасці, каб пераканацца, што станок з ЧПУ вырабляе дэталі ў адпаведнасці са спецыфікацыямі.Як правіла, аператар па наладцы перадае першую дэталь у аддзел якасці, які правярае ўсе памеры і падпісвае наладку.Станок з ЧПУ або звязаныя з ім станкі загружаюцца дастатковай колькасцю сыравіны, каб зрабіць патрэбную колькасць дэталяў, а аператар станка знаходзіцца побач, каб гарантаваць, што станок працуе, вырабляючы дэталі ў адпаведнасці са спецыфікацыямі.і мае сыравіну.У залежнасці ад задачы, часта можна запусціць станкі з ЧПУ без аператара.Гатовыя дэталі аўтаматычна перамяшчаюцца ў адведзенае месца.

Сучасныя вытворцы могуць аўтаматызаваць практычна любы працэс, калі ім дастаткова часу, рэсурсаў і фантазіі.Сыравіна можа паступаць у машыну, а гатовыя дэталі могуць выходзіць упакаванымі, гатовымі да працы.Вытворцы залежаць ад шырокага спектру станкоў з ЧПУ, каб вырабляць рэчы хутка, дакладна і эканамічна эфектыўна.