Перейти на главную
Гидравлические калькуляторы Измерительные приборы Гидравлическая аппаратура Гидроцилиндры Насосы Компрессоры
Статья оказалась полезной?
Подписаться
Подпишитесь на нашу группу ВКонтакте или канал на Youtube
    Участники группы могут:
  • Скачивать чертежи и гидросхемы
  • Получать справочные материалы
  • Влиять на тематику новых статей
  • Участвовать в голосованиях, конкурсах

Вступая в группу, подписываясь на канал, оставляя комментарии, вы помогаете развивать сайт.

Лучшие статьи
Технология машиностроения / Станки / Все про станки с ЧПУ
2021-08-19

Все про станки с ЧПУ

Станки с числовым программным управлением (ЧПУ) используют как на крупных производственных предприятиях, так и в небольших цехах, и даже в домашних мастерских. Это оборудование получило широчайшее распространение, поскольку обеспечивает автоматизацию производства, то есть выполнение различных технологических операций по заданной программе, сводя к минимуму участие человека. Автоматизация позволяет добиться безупречного качества выпускаемой продукции, сокращения трудозатрат, увеличения рентабельности производства.

Станок с ЧПУ

Важное условие внедрения автоматизации и получения ее преимуществ заключается в оснащении предприятия надежным оборудованием, максимально соответствующим производственным задачам. Лазерные станки с ЧПУ можно приобрести на INLASER.PRO – крупнейшем в России маркетплейсе лазерного оборудования. Специалисты INLASER проведут выездную техническую экспертизу предприятия, подберут оптимальные модели станков, доставят, соберут, запустят и настроят оборудование, а также внедрят систему цифровизации, которая позволяет управлять производством со смартфона. При покупке оборудования вы можете заключить договор абонентского обслуживания, предполагающий регулярное техобслуживание и поставки расходных материалов и комплектующих с выгодными скидками. При необходимости образовательная онлайн-академия INLASER разработает индивидуальные программы обучения сотрудников вашего предприятия навыкам работы на приобретенном или уже имеющемся лазерном оборудовании, подготовит квалифицированных операторов ЧПУ, конструкторов и технологов, осуществит кадровое оснащение нового производственного участка.

Принцип работы ЧПУ

ЧПУ представляет собой автоматическую систему управления станком при помощи контроллера, который считывает управляющую программу и в соответствии с ней задает координаты перемещения рабочего инструмента станка.

Программное обеспечение для станков с ЧПУ подразделяется на CAD и CAM программы. В CAD программах конструкторы создают 3D модели будущих изделий. Затем созданные в CAD проекты импортируют в программу CAM, в которой технологи вводят данные, необходимые для изготовления изделий, например, тип и толщину материала, параметры его обработки и т.д. CAM программа преобразует полученные данные в коды управляющей программы, которые считывает контроллер станка.

Основные преимущества станков с ЧПУ

  • По одной и той же программе можно выпускать крупные партии абсолютно идентичных изделий с неизменно высоким уровнем точности и качества их изготовления.
  • Быстрая и удобная перенастройка оборудования с изготовления одного изделия на другое. Для этого необходимо выбрать соответствующую управляющую программу из списка программ, который хранится в памяти ЧПУ. Управляющую программу можно использовать неограниченное количество раз. Станки с ЧПУ, выполняющие механическую обработку, оснащены автоматической револьверной головкой, в которой закреплено несколько инструментов. Она позволяет станку самостоятельно менять рабочие инструменты. В лазерных станках универсальным рабочим инструментом является сфокусированный лазерный луч, при помощи которого выполняется большое разнообразие производственных операций.
  • Более высокая скорость обработки изделий по сравнению с обычными станками.
  • Производительность в 2-5 раз выше по сравнению со станками с ручным управлением.
  • Высочайшая точность обработки, которую невозможно достигнуть на станках с ручным управлением. Оборудование с ЧПУ позволяет обрабатывать самые мелкие детали, изготавливать изделия сложной формы. Точность сохраняется при многократном запуске управляющей программы.
  • Возможность изготовления изделий, имеющих особо сложную конфигурацию или крупные размеры. Такие изделия проблематично или вовсе невозможно производить на обычных станках.
  • Работа станка по управляющей программе позволяет более точно рассчитывать сроки изготовления конкретной партии изделий и, соответственно, максимально полно задействовать оборудование в производственном процессе.
  • Возможность обеспечить полную автоматизацию производства путем объединения нескольких станков с ЧПУ в производственную линию по типу конвейера.
  • Участие человека сведено к минимуму, что дает возможность сократить количество персонала и расходы на оплату его труда. Функции оператора сводятся, в основном, к ежедневному техобслуживанию станка, а также к подготовительным и заключительным производственным операциям: установка материала или заготовки для обработки, выбор управляющей программы, снятие готовых изделий и т.д. Один оператор может обслуживать несколько станков с ЧПУ.
  • Поскольку управление станком осуществляется автоматически, а не вручную, минимизирован риск брака вследствие ошибок персонала. Выпуск бракованных изделий может быть при некорректном составлении программы. В этом случае производство нужно остановить, исправить программу и запустить процесс заново.
Станок с числовым програмным управлением

К недостаткам оборудования с ЧПУ относятся его высокая стоимость и существенные расходы на его наладку, обслуживание и подготовку персонала. Однако, вложенные средства быстро окупаются, особенно на предприятиях, выпускающих крупные партии продукции.

Сфера применения станков с ЧПУ

Числовым программным управлением оснащены различные виды станков, в том числе, фрезерные, токарные, шлифовальные, лазерные, электроэрозионные, станки гидроабразивной и плазменной резки, универсальные и многие другие. Благодаря большому разнообразию станки с ЧПУ применяют во многих отраслях промышленности, а именно:

  • металлообработка: 2D и 3D фрезерование деталей, нарезание резьбы, сверление отверстий, изготовление объемных деталей сложной формы, изготовление пресс-форм для литья, токарная обработка, резка металла, гравировка серийных номеров и штрих-кодов;
  • изготовление высокотехнологичного оборудования для аэрокосмической отрасли: деталей двигателей и крыльев, элементов шасси, компонентов редукторов и разъемов, втулок, коллекторных труб, титановой обшивки;
  • производство оборудования для энергетики: паровых и газовых турбин, элементов корпуса и трубопроводов АЭС и т.д.;
  • изготовление оборудования для нефтяной и газовой промышленности;
  • станкостроение;
  • автомобилестроение: изготовление деталей двигателей, коробки передач, ведущих мостов и других деталей, обработка поверхностей, хонингование цилиндров, нарезка резьбы и т.д.;
  • электроника: изготовление печатных плат, корпусов и лицевых панелей, охлаждающих радиаторов, фрезерование технологических отверстий и т.д.;
  • производство мебели: фасадов, ножек, опор, художественная резьба, сверление отверстий под крепежные элементы и фурнитуру, раскрой листовых материалов (МДФ, ДВП, ДСП);
  • серийное производство входных и межкомнатных дверей и изготовление уникальных дверей по индивидуальным заказам;
  • изготовление наличников в различных техниках резьбы;
  • производство интерьерных украшений: резных потолочных и настенных панелей, колонн, имитации лепнины и т.д.;
  • изготовление художественного паркета;
  • создание архитектурных 3D макетов;
  • изготовление малых архитектурных форм;
  • изготовление моделей и прототипов изделий;
  • производство рекламной продукции: вывесок, рекламных конструкций, раскрой листовых материалов и т.д.;
  • изготовление элементов фирменного стиля;
  • изготовление сувенирной продукции и ее гравировка;
  • нанесение гравировки на ювелирные украшения, эксклюзивное оружие, награды и кубки, посуду, предметы интерьера, одежду и т.д.;
  • изготовление печатей и штампов;
  • производство тары и упаковки из различных материалов.

Разновидности станков с ЧПУ

Это оборудование классифицируют по различным признакам.

По классу точности, в зависимости от которого различается качество обработки изделий.



В России в соответствии с классами точности станкам присваивают маркировку:

  • А – с особо высокой точностью: в пределах 0,25 отклонений, получаемых на станках класса Н;
  • В – с высокой точностью: в пределах 0,4 отклонений;
  • П – с повышенной точностью: в пределах 0,6 отклонений;
  • Н – с нормальной точностью.

В зарубежных странах используют следующие обозначения:

  • UP – ультрапрецизионный;
  • SP – суперпрецизионный;
  • P – прецизионный;
  • H – высокоточный.

Станкам с нормальной точностью маркировку не присваивают.

По типу движения рабочего инструмента: контурный и точечный.

По количеству осей: две, три, четыре либо пять осей;

По типу привода:

  • с шаговым, гибридным (сервошаговым) или с серводвигателем;
  • со ступенчатым, бесступенчатым или с комбинированным характером регулирования;
  • с гидравлическим, электрическим или пневматическим приводом.

По системе управления: замкнутая и разомкнутая.



По массе:

  • легкие – до 1 т.;
  • средние – до 10 т;
  • тяжелые – до 100 т.;
  • уникальные – более 100 т.

По способу обработки – это самый распространенный признак классификации станков с ЧПУ, в соответствии с которым выделяют следующие группы станков:

Фрезерные станки

На фрезерных станках обрабатывают металлы, древесину, фанеру, пластмассу, акрил, стекло, оргстекло, композитные материалы, камень. Обработка выполняется закрепленной на шпинделе вращающейся фрезой – режущим инструментом, оснащенным зубьями. Режущую часть фрезы изготавливают из алмаза или твердых сплавов. Фрезы имеют множество вариантов конструкции: дисковые, угловые, концевые, цилиндрические, червячные, торцевые, боковые, фасонные, кольцевые. Каждая форма фрезы предназначена для выполнения конкретных производственных операций.

Фрезерный станок с ЧПУ

Процесс фрезерования заключается в постепенном удалении материала с заготовки для придания формы изделию или детали. Подача заготовки на обработку может выполняться несколькими способами:

  • движение заготовки на фрезу;
  • движение фрезы вдоль неподвижной заготовки;
  • движение заготовки и фрезы вдоль друг друга.

Движение может быть криволинейным, прямолинейным или комбинированным.

По конструкции фрезерные станки подразделяют на три группы:

  • универсальные – шпиндель в таком станке расположен горизонтально, а рабочий стол может перемещаться под разными углами;
  • вертикальные – шпиндель расположен вертикально (перпендикулярно поверхности стола). Рабочий стол оснащен поворотным механизмом, что позволяет обрабатывать сложные криволинейные поверхности.
  • горизонтальные – шпиндель расположен параллельно поверхности стола, это дает возможность обрабатывать заготовку со всех сторон без необходимости ее повторного закрепления.

Фрезерные станки с ЧПУ часто оснащают устройством автоматической смены инструмента (револьверной шпиндельной головкой или инструментальным магазином), что расширяет возможности оборудования. Помимо фрезы станки комплектуют и другими рабочими инструментами, это позволяет нарезать резьбу, сверлить, растачивать и выполнять другие операции.



Токарные станки

Токарная обработка представляет собой вытачивание изделия или детали из вращающейся заготовки методом снятия стружки при помощи резца. Для фиксации заготовки используется патрон, закрепленный на шпинделе. Ось шпинделя может быть расположена горизонтально или вертикально. Заготовка может вращаться как в одну сторону, так и попеременно (то в одну сторону, то в другую). Токарный резец закрепляется в резцедержателе. Современные станки оборудуют кассетными резцедержателями, в которые вмещается до 12 рабочих инструментов.

Токарный станок с числовым програмным управлением

Токарные станки с ЧПУ классифицируют по типу выполняемых работ:

  • центровые – предназначены для вытачивания деталей прямо- и криволинейной, цилиндрической, конической форм;
  • патронные – применяются для резки деталей сложной формы, нарезания резьбы, сверления, зенкеровки, обтачивания под фланцы, втулки, шестерни и диски. Обработка заготовок производится как изнутри, так и снаружи;
  • патронно-центровые (комбинированные) – используются для наружной и внутренней обработки особо сложных изделий. Станки совмещают функции патронных и центровых моделей;
  • карусельные – применяются для обработки заготовок, имеющих неправильную форму или крупные размеры. На одностоечных карусельных станках обрабатывают заготовки диаметром до 2 метров, для работы с заготовками большего размера предназначены двухстоечные станки.

На токарных станках с ЧПУ обрабатывают металлы, древесину. В основном токарная обработка применяется для деталей, имеющих форму тел вращения.

Многоцелевые обрабатывающие центры

Это оборудование совмещает функции фрезерного и токарного станков с ЧПУ, использует комбинированное программное обеспечение. Многофункциональность реализована за счет использования множества разнообразных инструментов (от 10 до 100), которые размещены в сменных инструментальных магазинах. Благодаря устройству ЧПУ и автоматической смене инструмента на одном станке можно выполнять различные производственные операции без перебазировки заготовки, в том числе:

  • фрезерование;
  • точение;
  • растачивание;
  • нарезание резьбы и фасок;
  • зенкеровка;
  • сверление;
  • шлифовка;
  • раскрой.

Многоцелевые обрабатывающие центры оснащают поворотными рабочими столами для перемещения детали в нескольких плоскостях. Для этого оборудования также характерно использование малоинерционных высокомоментных двигателей.

Горизонтальные многоцелевые обрабатывающие центры дают возможность обрабатывать крупные заготовки с одной стороны. Вертикальные центры позволяют обрабатывать детали с двух-пяти сторон одновременно.

Станки гидроабразивной резки

Это оборудование применяют для резки стали, металла, натурального и искусственного камня, железобетонных плит, твердых пород древесины, керамики, стекла, композитных материалов. Рабочим инструментом станка является гидроабразивная смесь. Очищенную водопроводную воду подают в насос, сжимают под высоким давлением и подают в сопло. При открытии водного клапана струя воды выходит из сопла и поступает в смеситель, где смешивается с абразивом. Гидроабразивный поток на большой скорости вступает в контакт с материалом и разрезает его в соответствии с заданной программой. Затем смесь гидроабразивного потока и частиц разрезанного материала поступает в ванну, установленную под рабочим столом.

Электроэрозионные станки

Обработка металлов на этих станках осуществляется путем воздействия электрических разрядов. В результате работы электрического генератора между электродом и поверхностью материала возникают искровые электрические разряды, которые разрушают металл в зоне обработки. При этом в рабочее пространство поступает охлаждающая жидкость, которая удаляет с обрабатываемой поверхности частички металла. В качестве электрода выступает латунная или молибденовая проволока; перемещением электрода управляет ЧПУ. Данная разновидность станков имеет существенное ограничение в применении, так как на них можно обрабатывать только токопроводящие металлы и сплавы.

Станки плазменной резки

Резка металла осуществляется направленным потоком плазмы, то есть раскаленного ионизированного газа, который подается под высоким давлением и на огромной скорости. Ключевым элементом станка является плазмотрон – устройство для генерирования плазмы. Траектория его перемещения контролируется ЧПУ.

В процессе резки плазменно-дуговым методом между разрезаемым токопроводящим металлом и электродом плазмотрона образуется электрическая дуга. Компрессор подает в сопло под большим давлением воздух или другой газ. Струя газа совмещается с электрической дугой, разогревается до сверхвысокой температуры, превращается в плазму и расплавляет металл.

Метод резки плазменной струей предусматривает образование дуги внутри плазмотрона между электродом и соплом. Дуга преобразует газ в струю плазмы, которая поступает из плазмотрона в зону обработки и режет металл. Данный метод применяют для резки материалов, не проводящих ток.

Плазма разогревается до 5 – 30 тысяч градусов Цельсия, что дает возможность резать любые металлы, в том числе, тугоплавкие и имеющие большую толщину, в частности:

  • сталь (углеродистая и низколегированная) – до 150 мм;
  • алюминий и его сплавы – до 120 мм;
  • чугун – до 90 мм;
  • медь – до 80 мм.

Плазморезы обладают достаточно внушительным количеством преимуществ:

  • высокая точность резки, в том числе при изготовлении деталей сложной формы;
  • высокая скорость и производительность, особенно при резке материала большой толщины;
  • диапазон толщин обрабатываемого материала от 0,5 до 150 мм;
  • минимальное образование окалины;
  • возможность выполнения резки со скосом, то есть под определенным углом;
  • минимальная зона термического влияния предотвращает деформацию материала, в том числе, тонкого;
  • более низкая цена по сравнению с лазерными станками.

У этого оборудования есть и недостатки, среди которых можно выделить:

  • появление окалины в местах изменения направления движения резака, в связи с чем возникает необходимость обработки полученных изделий;
  • экономически невыгодно обрабатывать материалы толщиной до 10 мм;
  • неудовлетворительное качество кромок, конусность которых достигает 5 градусов;
  • отсутствие возможности сверления отверстий диаметром менее 4 мм;
  • более узкая сфера применения по сравнению с лазерными станками;
  • высокие затраты на расходные материалы.

В связи с перечисленными недостатками станки плазменной резки уступают в распространении лазерным станкам. Плазморезы используют для раскроя листовых материалов, резки труб, резки отверстий, художественной фигурной резки. Основной сферой их применения является резка металлов большой толщины.

Лазерные станки с ЧПУ

Рабочим инструментом такого станка является лазерный луч, сфокусированный в точку очень малого диаметра. Он воздействует на материал бесконтактным способом исключительно в зоне обработки, поэтому в материале не возникают деформации и другие повреждения.

Станок лазерной резки с ЧПУ

В нашей стране наиболее распространены лазерные станки с волоконными и газовыми (СО2) источниками лазерного излучения. Волоконные источники генерируют излучение с длиной волны 1,064 мкм. Оно прекрасно поглощается металлами, поэтому волоконные лазерные станки чаще всего применяют для обработки всех видов металлов. Их также используют для работы с камнем, керамикой, резиной, некоторыми видами пластмасс и полимерных материалов.

Волоконные лазерные станки с ЧПУ выполняют широкий спектр производственных операций:

Резка материалов. Станки обеспечивают очень высокие скорость и точность резки, формируют идеально гладкие края разрезов, не требующие дополнительной обработки, вырезают детали сложной и уникальной конфигурации, создают микроскопические вырезы, которые невозможно выполнить на другом оборудовании.

Для резки применяют два метода:

  • плавление – металл нагревается лазерным лучом до температуры плавления, и вспомогательный газ выдувает из зоны реза образовавшийся расплав. Газ охлаждает кромки разреза, препятствуя их деформации, а также выполняет другие технологические функции. Кислород вступает в реакцию окисления с нагретым металлом, в результате чего в зоне реза выделяется дополнительное тепло, которое помогает увеличить скорость резки и толщину разрезаемого материала. С кислородом режут нелегированные стали и черные металлы. Инертные газы (азот, аргон) предотвращают окисление кромок разреза, так как препятствуют поступлению в зону реза атмосферного воздуха, в котором содержится кислород. Кромки остаются безупречно гладкими и чистыми. Аргон используют для резки титана, а азот – для нержавеющей и других видов легированной стали, цветных металлов и их сплавов.
  • испарение – лазерный луч разогревает металл в зоне реза до температуры кипения, и материал испаряется. Этот метод требует высоких энергозатрат, поэтому его используют реже, чем метод плавления. Сферу его применения составляют вырезание тонких деталей и резка листов малой толщины.

Гравировка. Эта технология обработки предполагает удаление верхнего слоя материала на заданную глубину. Луч движется по установленной в программе траектории и создает на поверхности материала любые изображения: от самых простых до сложнейших, таких как фотография или картина.

Сварка. Тончайший лазерный луч обеспечивает высокоскоростную сварку с созданием глубоких сварных швов. Волоконный лазер позволяет сваривать не только металлы, но и неметаллические и даже разнородные материалы, которые невозможно соединить другими методами сварки.

На волоконных лазерных станках можно выполнять и другие операции, в том числе:

  • перфорацию;
  • лазерную наплавку;
  • пайку;
  • лазерную очистку;
  • термическое упрочнение поверхностей;
  • нанесение металлического покрытия на поверхность;
  • 3D печать.

Волоконные лазерные станки с ЧПУ легко перенастроить с одной операции на другую. Эти станки достаточно просты в управлении, отличаются высокой надежностью и долговечностью. Срок эксплуатации волоконного лазерного источника составляет 100 тысяч часов.

Газовые (СО2) лазерные источники генерируют излучение с длиной волны 10,6 мкм, которое хорошо подходит для резки и гравировки неметаллических материалов: древесина, фанера, картон, бумага, стекло и оргстекло, пластмасса, акрил, резина, ткань, кожа. Для работы с металлами СО2 лазерные станки не подходят, так как поверхность металлов отражает коротковолновое излучение. К достоинствам этих станков относят невысокую стоимость и меньшее потребление электроэнергии. Однако С02 излучатели, представляющие собой стеклянные трубки, отличаются хрупкостью и недолгим сроком службы.

Если вы планируете оснастить производство лазерным станком с ЧПУ, это оборудование можно приобрести по приемлемым ценам на маркетплейсе INLASER.PRO. В нашем каталоге представлены станки на базе волоконного и СО2 лазера, комплектующие и большой выбор расходных материалов. Также вы можете обратиться в нашу сервисную службу для проведения модернизации имеющегося оборудования с заменой газового лазерного источника на волоконный.