Станки с числовым программным управлением с ЧПУ

Станки и инструменты с числовым программным управлением с ЧПУ

Лас- станки с числовым программным управлением В настоящее время они присутствуют во многих отраслях промышленности, а также в других компаниях, таких как мастерские, где обрабатывают металл или другие материалы. С помощью этого типа станка можно сэкономить время и иметь возможность выполнять обработку деталей с гораздо большей точностью, чем ручные методы, с другими типами инструментов, которыми оператор управляет с помощью маховиков, рычагов или собственными руками.

ЧПУ означает компьютеризированное числовое управление или компьютер.

Этот тип машины получил значительно улучшить качество получаемых изделий, снижение затрат, повышение производительности и, что более важно, достижение большей однородности деталей, произведенных этими методами.

Введение

когда производить детали, во многих случаях они должны иметь определенные размеры и форму, в дополнение к определенной структуре, составу, устойчивости к нагрузкам и т. д. Наилучший способ изготовления этих деталей с необходимыми техническими характеристиками - это анализ и разработка инженером всех переменных, которые влияют на качество детали.

Инженер может выполнить ряд компьютерные расчеты чтобы определить, как должна выглядеть финальная часть, чтобы вы смогли завершить свое стремление. Но если, как только вы получите эти данные, деталь не будет изготовлена ​​точно, вся ваша работа может быть скомпрометирована. Например, можно изменить жесткость конструкции, изгиб, вибрацию и т. Д. Решением для точного выполнения работы являются станки с числовым программным управлением для обработки, как вы можете видеть в следующих разделах.

https://www.youtube.com/watch?v=TRjm3FsApOg

история

С начала XNUMX века машины, приводимые в движение движущей силой, используются в промышленности. Это был первый шаг в постоянный поиск производительности и эффективности. В то время, несмотря на механизацию, машины еще не вытесняли рабочую силу, что все еще было очень важно. Это привело к увеличению затрат на производство, замедлению производства и снижению прибыли, качества и точности.

Машины управления берут свое начало в 40-х и 50-х годах, в США. Затем инженер Джон Т. Парсонс использовал существующие в то время машины с некоторыми модификациями, чтобы числа можно было передавать ему с помощью перфокарт. Таким образом, оператор может вставить указанные карты и двигатели могут выполнять точные движения, необходимые для обработки детали. Это было намного лучше, чем предыдущие системы ручного управления с использованием рычагов или маховиков, которые перемещались операторами, но которые могли быть недостаточно точными для определенных приложений.

Этот Машина Парсонса это был не что иное, как фрезерный станок с технологией вакуумного клапана, который можно было программировать, загружая данные. С тех пор эти примитивные станки с числовым программным управлением превратились в гораздо более точные системы с использованием электронных аналоговых, а затем и цифровых технологий управления.

Большой шаг произошел, когда электронные лампы были заменены транзисторами, а затем микросхемы. Это произвело большие изменения в отрасли, и с более дешевыми микроконтроллеры (MCU), у станков появились более интеллектуальные и программируемые системы обработки.

Это сделало бы текущий компьютеризированное числовое программное управление или станки с ЧПУ (ЧПУ) в 70-х годах, заложив основы станков с ЧПУ, какими мы их знаем сегодня. Постепенно они стали дешевле и проще в программировании, пока не распространились на множество промышленных секторов и мастерских любого размера.

Еще один большой скачок произойдет в 90-е годы, когда технология числовое программное управление открыто. Это не только позволяло управлять данными, но также позволяло настраивать и включать определенные параметры посредством программирования благодаря все более интуитивно понятным графическим интерфейсам.

Узнай, что есть Промышленность 4.0 и как этот тип технологий может быть интегрирован.

Станки с ЧПУ

что такое станок с чпу

принципы работы Станки с ЧПУ или числовым программным управлением довольно просты. Если вы хотите обработать деталь, вам понадобится ряд инструментов: фрезерные станки, пилы, сверлильные станки и т. Д. Эти инструменты теперь можно программировать не одним человеком, а с использованием систем координат, чтобы они могли точно воздействовать на деталь.

Его работа очень похож на современные 3D-принтеры, поскольку они используют оси для перемещения головы (на самом деле 3D-принтеры можно понимать как особый тип станка с ЧПУ). Только вместо печатающей головки вы можете использовать множество инструментов (токарные станки, лазер, шлифовальный станок, водоструйный станок, электроэрозионный станок, пресс, режущие инструменты, сверлильный станок, сварочный аппарат, роботизированный манипулятор и т. Д.). Когда вы получаете данные, он будет перемещаться с использованием продольного (ось X), поперечного (ось Z) и вертикального (ось Y) смещения. Некоторые также имеют оси вращения A, B и C.

Как и 3D-принтеры, они также используются для выполнения этих движений. серводвигатели. Вам просто нужен правильный код или программное обеспечение, чтобы запрограммировать движения этих серводвигателей для достижения великолепных результатов, которые имеют эти машины.

Помимо двигателей, каждый станок с числовым программным управлением или ЧПУ имеет некоторые Основные элементы:

  • Устройство ввода: это система, используемая для загрузки или изменения данных.
  • Блок управления или микроконтроллер: это центральный чип, который способен интерпретировать введенные данные и управлять движением серводвигателей, чтобы они выполняли именно то, что говорят предоставленные данные.
  • Инструмент: это голова, которая воздействует на изделие.
  • Система зажима / поддержки: где деталь закрепляется для выполнения процесса без ее перемещения. Эти системы, в зависимости от типа обработки, могут иметь дополнительные элементы, как вы помните, например, о станках для гидроабразивной резки, которые мы уже анализировали в предыдущей статье. В этом случае требовалась конструкция, чтобы собирать воду и каким-то образом рассеивать огромную мощность водяной струи.
  • Система привода и интерфейс: это элементы управления, с помощью которых можно управлять машиной. Кроме того, интерфейс может также предлагать информацию или мониторинг процесса.

Преимущества и недостатки ЧПУ

Как и любая система, станки с числовым программным управлением у них есть свои преимущества и недостатки. Очевидно, что его преимущества явно превосходят и делают целесообразным использование этого типа обработки, несмотря на недостатки в большинстве случаев.

Обслуживание преимущества станков с ЧПУ следует отметить:

  • Автоматизация позволяет контролировать производственные процессы и осуществлять их без участия человека.
  • Увеличьте скорость и производительность. Что позволяет снизить затраты и увеличить прибыль компании.
  • Это позволяет изготавливать все виды деталей и в некоторых случаях выполнять множество процессов, от сырья до готового продукта.
  • Они легко программируются, с большой точностью. Это улучшает качество деталей и снижает затраты на дефектные детали.
  • Будучи программируемыми, они также обладают большой адаптируемостью.
  • Поскольку они не обслуживаются персоналом, затраты на техническое обслуживание снижаются из-за неправильного использования инструментов.

Все эти преимущества следует рассматривать вместе с его недостатки:

  • Сокращение необходимой рабочей силы (с точки зрения безработицы).
  • Высокая начальная стоимость этих машин.
  • Специализация. Некоторые из этих машин специализируются на фрезеровании, сверлении, сварке и т. Д. А при необходимости оператор может выполнить несколько из этих задач. Однако современные обрабатывающие центры используют не только один инструмент, они могут иметь до 100 или более инструментов, которые автоматически меняются для выполнения множества различных функций.

Типы программирования для ЧПУ

Токарные и фрезерные станки с ЧПУ

Станки с ЧПУ могут быть запрограммированы два основных метода:

  • Вручную: программирование осуществляется путем ввода нужной информации в оболочку. Для этого используется буквенно-цифровой код, например, в стандарте DIN 66024 и 66025.
  • автоматический: в этом случае они выполняются с помощью компьютера. Человек должен ввести серию данных для создания детали в программном обеспечении, и эти данные будут переведены в инструкции для станка с ЧПУ на языке, называемом APT. Затем он переводится на машинный язык (единицы и нули), который будет понят микроконтроллеру станка с ЧПУ для выполнения обработки.

очевидно, в настоящее время те, которые были навязаны за их преимущества и простоту использования, являются автоматическими.

Язык APT

El Язык APT, С помощью которого программируются станки с ЧПУ, это язык программирования высокого уровня, который используется в качестве промежуточного кода перед преобразованием в машинный код, чтобы его можно было интерпретировать станком.

Это был созданный в Массачусетском технологическом институте Дугласом Т. Россом, и они создали его для лаборатории сервомеханизмов в 1956 году. В настоящее время он стал международным стандартом для числового управления этим типом обработки.

Считается предшественник современных CAM (Автоматическое производство), и он имеет много общего с другими древними языками программирования, такими как FORTRAN. Его работа состоит в том, чтобы использовать данные из программ для работы с ними на станках с числовым программным управлением.

То есть команды APT будут преобразованы программным обеспечением в инструкции для загрузить в память микроконтроллера станка с ЧПУ (в виде двоичных данных), и этот управляющий чип будет отвечать за преобразование их в электрические сигналы, чтобы иметь возможность управлять серводвигателями и инструментами.

Лас- Инструкции APT они могут относиться к множеству элементов управления на станке с числовым программным управлением. Например:

  • Они могут указывать скорость и активацию шпинделя (об / мин).
  • Вспомогательные функции, такие как вращение, запрограммированный останов, если инструмент должен быть заменен автоматически ...
  • Потребность в хладагенте.
  • Движения в направлениях (X, Y, Z и A, B, C).
  • Подготовительные функции (хронометраж, траектория, циклы повторения, ...).

Очевидно, что современные системы позволяют операторам не знать язык APT, но программное обеспечение позаботится обо всем, чтобы процесс осуществляется прозрачно. Разработчикам деталей просто нужно сосредоточиться на создании той детали, которая им нужна, с помощью программ, подобных CAD.

От DNC до современных интерфейсов

постобработка и программирование ЧПУ
CREATOR: gd-jpeg v1.0 (с использованием IJG JPEG v80), качество = 90

Наконец, вы должны кое-что знать о термин DNC (Прямое числовое управление). Эта система используется для загрузки данных, необходимых для обработки, в контроллер. То есть это средство, с помощью которого то, что запрограммировано в программном обеспечении CAM или через APT, загружается в машину запрограммированного управления.

В основном это компьютер, подключенный к сети, в которой есть один или несколько станков с ЧПУ. Раньше использовался тип последовательной связи RS-232C или RS422, но новые коммуникационные технологии улучшили эти интерфейсы в сторону Ethernet, и даже беспроводной.

В некоторых случаях этот компьютер (который может быть тем же самым, который использовался для проектирования) также хранит программу или инструкции, которые будут отправлены на станок с ЧПУ. Причина в том, что некоторые микроконтроллеры в этих машинах имеют слишком маленькая память достаточно, чтобы вместить всю программу обработки.

В 80-е годы для этого использовалось оборудование. рабочие места от DEC, IBM, HP, Sun Microsystems и т. д. Постепенно они были более дешевыми машинами до нынешних компьютеров x86. Гораздо более дешевые мини-компьютеры, способные запускать огромное количество существующего программного обеспечения CAD / CAM.

Недавно некоторые графические интерфейсы с сенсорными экранами а компьютеры, встроенные в сами станки с числовым программным управлением, делают ненужным другое дополнительное компьютеризированное оборудование. Все, что вам нужно, находится на самой машине или позволяет загрузить программу с помощью простого флеш-накопителя.

Если вы такой же беспокойный человек, как и мы, и хотите сотрудничать в поддержании и улучшении проекта, вы можете сделать пожертвование. Все деньги пойдут на покупку книг и материалов для экспериментов и обучения.