Машини цифрового управління з ЧПУ

Машини та інструменти для цифрового керування з ЧПУ

The машини цифрового управління Зараз вони присутні у багатьох галузях промисловості, а також у інших компаніях, таких як цехи, де обробляють метал або інші матеріали. За допомогою цього типу верстатів можна заощадити час і мати можливість проводити механічну обробку деталей з набагато більшою точністю, ніж ручні методи з іншими типами інструментів, які обробляються операторами за допомогою маховиків, важелів або власними руками.

ЧПУ означає комп'ютеризоване числове управління або комп'ютер

Машина такого типу отримала значно покращить якість отриманих шматочків, зниження витрат, збільшення продуктивності та, що важливіше, досягнення більшої однорідності між деталями, виготовленими цими методами.

Введення

Коли це виготовлення деталей, у багатьох випадках вони повинні мати специфічні розміри та форму, крім того, що їм потрібна специфічна структура, склад, стійкість до стресів тощо. Найкращий спосіб виготовлення цих деталей з необхідними технічними характеристиками - це аналіз та проектування всіх змінних, які впливають на якість деталі інженером.

Інженер може виконати ряд комп'ютерні розрахунки щоб визначити, як повинен виглядати фінальний фрагмент, щоб ви виконали свою поспіх. Але якщо, як тільки ви отримаєте ці дані, деталь не буде виготовлена ​​точно, вся ваша робота може бути поставлена ​​під загрозу. Наприклад, можна змінити жорсткість конструкції, вигин, вібрацію тощо. Для того, щоб робота була точно виконана, рішенням є ці машини з числовим керуванням для механічної обробки, як ви можете бачити в наступних розділах.

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

історія

З початку XNUMX -го століття машини, що працюють з руховою силою, використовуються в промисловості. Це був перший крок постійний пошук продуктивності та ефективності. На той час, незважаючи на механізацію, машини ще не витіснили робочу силу, що все ще було дуже важливим. Це зробило виробничі витрати вищими, повільнішими та зменшило прибуток, якість та точність.

Машини управління мають своє походження у 40-50 -х роках, у Сполучених Штатах. Потім інженер Джон Т. Парсонс використовував існуючі на той час машини з деякими змінами, щоб цифри могли передаватися йому перфокартами. Таким чином, оператор міг вставити зазначені картки, а двигуни могли виконувати точні рухи, необхідні для механічної обробки деталі. Це було набагато краще, ніж у попередніх системах ручного керування, які використовували важелі або маховики, які були переміщені операторами, але які могли бути недостатньо точними для певних застосувань.

Той Машина Парсонса це було не що інше, як фрезерний верстат з технологією вакуумного клапана, який можна запрограмувати шляхом завантаження даних. З тих пір ці примітивні числові машини керування перетворилися на набагато більш точні системи, що використовують електронні аналогові та пізніше цифрові технології управління.

Великим кроком стало те, що вакуумні трубки замінили на транзистори, а потім схеми на мікросхеми. Це спричинило великі зміни у галузі та здешевлення мікроконтролери (MCU), машини були доведені до набагато більш розумних та програмованих систем для механічної обробки.

Це зробило б струм комп'ютеризовані цифрові системи керування або верстати з ЧПУ (Комп'ютерне числове управління) у 70 -х роках, заклавши основи машин з ЧПУ, якими ми їх знаємо сьогодні. Поступово їх стало дешевше і легше програмувати, поки вони не поширилися на безліч промислових секторів та майстерень будь -якого розміру.

Ще один великий стрибок відбувся б у 90 -х роках, коли з'явилася технологія числове управління відкрите. Це не тільки дозволило керувати даними, але й дозволило налаштувати та включити певні налаштування за допомогою програмування завдяки все більш інтуїтивно зрозумілим графічним інтерфейсам.

Дізнайтесь, що таке Промисловість 4.0 і як можна інтегрувати цей тип технології.

Верстати з ЧПУ

що таке машина з ЧПУ

L принципи роботи чисельного керування або верстатів з ЧПУ досить прості. Якщо ви хочете обробляти деталь, вам потрібен ряд інструментів: фрезерні верстати, пилки, свердлильні верстати тощо. Ці інструменти замість того, щоб керувати ними одна особа, тепер можна запрограмувати за допомогою систем координат, щоб вони могли точно працювати з деталлю.

Його функціонування є дуже схожий на сучасні 3D -принтери, оскільки вони використовують осі для переміщення голови (насправді, 3D -принтери можна розуміти як особливий тип верстата з ЧПУ). Тільки замість друкуючої голівки можна використовувати безліч інструментів (токарні верстати, лазер, шліфувальна машина, струмінь води, EDM, прес, ріжучий інструмент, свердління, зварювальник, роботизована рука, ...). Коли ви отримуєте дані, вони будуть рухатися за допомогою поздовжнього (вісь X), поперечного (вісь Z) та вертикального (осі Y) зміщення. Деякі також мають поворотні осі A, B і C.

Як і 3D -принтери, вони також можуть виконувати ці рухи сервомотори. Вам просто потрібен правильний код або програмне забезпечення для програмування рухів цих серводвигунів для досягнення чудових результатів, які мають ці машини.

Крім двигунів, кожна машина з числовим управлінням або ЧПУ має деякі Істотні елементи:

  • Пристрій введення: це система, яка використовується для завантаження або зміни даних.
  • Блок керування або мікроконтролер: це центральний чіп, який здатний інтерпретувати введені дані та керувати рухом серводвигунів, щоб вони робили саме те, що говорять надані дані.
  • Інструмент: це головка, яка діє на шматок.
  • Система затискання / опори: де деталь закріплена для виконання процесу без руху. Ці системи, залежно від типу механічної обробки, можуть мати додаткові елементи, як ви пам’ятаєте, наприклад, з машин для різання струменем води, які ми вже аналізували в попередній статті. У цьому випадку потрібна була конструкція для збору води і якимось чином розсіювати величезну силу струменя води.
  • Система приводу та інтерфейс: це елементи управління, за допомогою яких можна керувати машиною або керувати нею. Крім того, інтерфейс може також пропонувати інформацію або моніторинг процесу.

Переваги та недоліки ЧПУ

Як і будь -яка система, машини з числовим управлінням вони мають свої переваги і недоліки. Очевидно, що його переваги явно перевершують, і варто використовувати цей тип обробки, незважаючи на недоліки в більшості випадків.

Сервірування переваги верстатів з ЧПУ, слід зазначити:

  • Автоматизація дає можливість контролювати та здійснювати виробничі процеси без зусиль людини.
  • Збільште швидкість і продуктивність. Що дозволяє зменшити витрати та збільшити прибуток компанії.
  • Це дозволяє виготовляти всі види деталей і в деяких випадках проводити безліч процесів від сировини до готового продукту.
  • Вони легко програмуються, з великою точністю. Це покращує якість деталей та зменшує витрати на дефектні деталі.
  • Будучи програмованими, вони також мають велику адаптивність.
  • Оскільки ними не керує персонал, витрати на технічне обслуговування зменшуються через неправильне використання інструментів.

Усі ці переваги слід зважити разом із його недоліки:

  • Скорочення необхідної робочої сили (з точки зору безробіття).
  • Висока початкова вартість цих машин.
  • Спеціалізація. Деякі з цих машин зосереджені на фрезеруванні, свердлінні, зварюванні тощо. Хоча оператор міг би виконати кілька таких завдань, якщо це необхідно. Однак сучасні обробні центри використовують не тільки один інструмент, вони можуть мати у своєму розпорядженні до 100 або більше інструментів, які автоматично змінюються для виконання безлічі різних функцій.

Види програмування для ЧПУ

Токарні та фрезерні верстати з ЧПУ

Верстати з ЧПУ можна програмувати за допомогою два фундаментальних методу:

  • Мануал: програмування здійснюється шляхом введення потрібної інформації в оболонку. Це робиться за допомогою буквено -цифрового коду, такого як код стандарту DIN 66024 та 66025.
  • Автоматичний: у цьому випадку вони здійснюються за допомогою комп'ютера. Людина введе ряд даних, щоб створити деталь у програмному забезпеченні, і ці дані будуть переведені в інструкції до верстата з ЧПУ мовою APT. Потім він перекладається на машинну мову (одиниці та нулі), що буде зрозуміло мікроконтролеру верстата з ЧПУ для виконання механічної обробки.

Очевидно, нині ті, які були нав'язані за їх переваги та простоту використання, - автоматичні.

Мова APT

El Мова APT, За допомогою яких програмуються верстати з ЧПУ, це мова високого рівня програмування, яка використовується як проміжний код перед тим, як бути переведена в машинний код, щоб її можна було інтерпретувати машиною.

Це було створений в Массачусетському технологічному інституті Дугласом Т. Россом, і вони створили його для лабораторії сервомеханізмів у 1956 р. В даний час він став міжнародним стандартом для числового управління цим видом механічної обробки.

Це вважається як попередник сучасних CAM (Комп'ютерне виробництво), і він має багато спільного з іншими давніми мовами програмування, такими як FORTRAN. Їхня робота полягає у використанні даних із програм для обробки з ними машин цифрового управління.

Тобто команди APT будуть перетворені програмним забезпеченням в інструкції для завантажити в пам'ять мікроконтролера машини ЧПУ (як двійкові дані), і ця мікросхема управління буде відповідальна за перетворення їх в електричні сигнали, щоб мати можливість керувати серводвигунами та інструментами.

The Інструкції APT вони можуть посилатися на безліч елементів управління на машині цифрового управління. Наприклад:

  • Вони можуть вказувати на швидкість та активацію шпинделя (RPM).
  • Додаткові функції, такі як обертання, запрограмована зупинка, якщо інструмент потрібно змінити автоматично ...
  • Потреба в холодоагенті.
  • Рухи в напрямках (X, Y, Z і A, B, C).
  • Підготовчі функції (хронометраж, траєкторія, цикли повторення, ...).

Очевидно, що нинішні системи дозволяють операторам не знати мови APT, але програмне забезпечення подбає про все, щоб процес здійснюється прозоро. Дизайнерам деталей просто потрібно зосередитися на створенні потрібної їм частини за допомогою програм, подібних до САПР.

Від DNC до сучасних інтерфейсів

постпроцесінг та програмування з ЧПУ
CREATOR: gd-jpeg v1.0 (за допомогою IJG JPEG v80), якість = 90

Нарешті, вам варто щось знати термін DNC (Пряме числове управління). Ця система використовується для завантаження даних, необхідних для механічної обробки, в контролер. Тобто це засіб, за допомогою якого те, що запрограмовано в програмному забезпеченні CAM, або через APT, завантажується в програмовану машину управління.

В основному це комп'ютер, підключений до мережі, в якій є одна або кілька верстатів з ЧПУ. Раніше використовувалися послідовні засоби зв'язку типу RS-232C або RS422, але нові технології зв'язку покращили ці інтерфейси до Ethernet, і навіть бездротовий.

У деяких випадках цей комп'ютер (який може бути таким самим, який використовується для проектування) також зберігає програму або інструкції, які будуть подаватися на верстат з ЧПУ. Причина в тому, що деякі мікроконтролери в цих машинах мають занадто мала пам'ять достатньо, щоб вмістити всю програму обробки.

У 80 -х роках для цього використовувалося обладнання робочі місця від DEC, IBM, HP, Sun Microsystems тощо. Поступово вони були дешевшими машинами до нинішніх ПК x86. Набагато дешевші мінікомп'ютери, здатні працювати з величезною кількістю існуючого програмного забезпечення CAD / CAM.

Нещодавно деякі графічні інтерфейси з сенсорними екранами а комп’ютери, інтегровані в самі машини числення, роблять непотрібним інше додаткове комп’ютеризоване обладнання. Все, що вам потрібно, знаходиться на самій машині або дозволяє завантажувати програму за допомогою простого накопичувача.