Основы работы на станках с чпу (какими умениями надо обладать)
От оператора ЧПУ-агрегата требуется меньше умений и опыта, чем от оператора аналогичного устройства традиционного типа. Программируемое оборудование успешно справляется со следующими задачами:
- повышает производительность рабочего процесса;
- гарантирует максимально точную и качественную обработку;
- обеспечивает безопасность человеческого труда и решает многочисленные проблемы культуры производства.
По сути, оператор должен просто контролировать выполнение тех процессов, что были заложены в агрегат на стадии программирования.
Обращению с токарными и фрезерными ЧПУ-станками учат в колледжах. Там уделяют достаточно много внимания и теории, и практике. Однако практика, пройденная к колледже, может не соответствовать тем требованиям, которые конкретный работодатель будет предъявлять на рабочем месте.
Теорию можно пройти в интернете. Минимальная продолжительность курса по Skype составляет две недели. За три дня, вопреки рекламным обещаниям, ничему научиться нельзя.
Дистанционные курсы хороши тем, что ученикам дается много заданий на написание управляющих программ для станков и создание векторных изображений.
Основные составляющие станка чпу
ЧПУ-станок состоит из следующих ключевых компонентов:
- устройства ввода данных;
- БУС (блока управления станком);
- исполнительного механизма;
- системы привода;
- системы обратной связи;
- пульта управления.
Через устройство ввода данных в станок загружают программу обработки объекта.
Устройствами ввода обычно становятся считыватели магнитных лент, считыватели перфолент и компьютеры, функционирующие через порт RS-232-C.
БУС управляет агрегатом, осуществляя следующие операции:
- читает и расшифровывает вводимые в него кодовые инструкции;
- выполняет круговую, линейную и спиральную интерполяцию, чтобы генерировать команды движения оси;
- передает команды движения оси в схемы усилителя, чтобы управлять механизмами оси;
- получает обратную связь касательно положений и скоростей всех осей привода;
- включает и выключает охладители или шпиндели, меняет инструмент, выполняет прочие вспомогательные функции.
ЧПУ-станки обычно оснащены подвижными столами и шпинделями, контролирующими скорости и положения. Исполнительные механизмы управляют шпинделями в направлении оси Z и столами — в направлении осей X и Y.
В системы приводов входят схемы усилителей, приводных двигателей и шарико-винтовых подшипников (ШВП). БУС подает сигналы о скорости движения и положении каждой оси на схемы усилителя. Потом эти сигналы усиливаются для приведения в действие двигателей привода. Эти двигатели вращают ШВП для настройки необходимого положения рабочего стола.
В систему обратной связи (также известную как измерительную) встроены датчики, они же преобразователи. Они постоянно контролируют скорость и положение режущих инструментов. Сигналы от датчиков поступают на БУС, где разница между исходными сигналами и сигналами обратной связи используется для генерирования очередной серии сигналов.
Пульт управления оператор может переместить в удобное для себя положение. Дисплей будет отображать команды, программы и прочие необходимые сведения.
9 вещей, которые пригодятся новичкам в чпу
Предположим, у вас есть рабочая машина с ЧПУ, вы только что ее приобрели, но вы мало что знаете о самом ЧПУ. Предположим также, что это фрезерный станок, и что в первую очередь вы будете заниматься резкой металла. Вероятно, вы готовы начать изготавливать детали для чоппера, конструировать устройство для смены инструментов или, может быть, с нуля собрать пистолет Colt 1911. С ЧПУ вы можете сконструировать почти все, и вы с нетерпением ждете начала работы над вашими любимыми проектами.
Не спешите! Помните, вы только что купили машину, и к тому же вы новичок. Вы еще не готовы к таким проектам.
Надо постараться максимизировать свои шансы на успех. Для этого примите к сведению 9 нижеследующих пунктов
1. Купите несколько приличных фрез
Не берите упаковку импортных китайских фрез различных размеров и неопределенного качества. Вам не нужны и зеленые космические фрезы из «Людей в черном», просто купите несколько приличных фрез у надежного поставщика по разумной цене. Можно начинать с быстрорежущей стали. В конечном во многих случаях будет необходим твердосплав, но быстрорежущая сталь дешевле и более устойчива к вибрациям. Купите себе несколько размеров:
— 13 мм
— 6 мм
— 4 мм
Размеры меньше ни к чему на данном этапе, пока вы не потренируетесь на менее чувствительных фрезах. Купите 2-х или 3-заходные для алюминия и 4-заходные для стали. Чтобы лучше понять какие фрезы вам необходимы, прочтите статью Как выбрать фрезы.
Также купите полный набор спиральных сверл.
2. Купите стоящие тиски, комплект прихватов и набор параллелек
Закрепление заготовки — очень важный этап. Приобретите хорошие тиски для своего станка, и вы потратите деньги на ценный инструмент, который будет служить вам годами. Есть одна загвоздка, которая возникает, когда вы зажимаете заготовку в тисках. Если у вас плохие тиски, заготовка сдвинется, а вы будете гадать, что же произошло.
Вам следует закрепить ваши тиски в Т-образные слоты вашего стола, так что вы также можете приобрести комплект прихватов.
Наконец, вам понадобится набор параллельных подкладок.
3. Используйте СОЖ или туман! В работе с алюминием придется параноидально следить за отводом стружки.
Если машина не была оснащена СОЖ, подаваемой поливом, и не предназначена для такого, то вам необходимо установить генератор тумана. Можно взять качественный, например Noga, есть много разных брендов.
Перенарезка стружки вредна для фрез, а в худшем случае это приведет к поломке. «Быть параноиком» имеется в виду, что в начале надо очень пристально смотреть на область реза, и возиться с соплом вашего туманообразователя, чтобы освоить, как правильно располагать его для качественной подачи СОЖ.
4. Научитесь пользоваться вашим контроллером ЧПУ
Следующим шагом будет научиться управлять вашим ЧПУ, как если бы это был ручной станок с принудительной подачей и УЦИ на каждой оси. По ходу работы вы узнаете некоторые базовые коды G, дабы иметь представление о том, что ваша программа делает, когда вы в первый раз запускаете реальную программу в коде G (хоть это еще и далеко от правды!).
Начните работать с фрезой в верхнем положении, и не пытайтесь делать какие-либо движения по оси Z, дабы не повредить режущий инструмент обо что-то. Практикуйте движения по оси X и Y до тех пор, пока шпиндель не будет двигаться туда, куда вы хотите, и вы не будете ошибаться.
Еще один момент: не используйте G00, это заставляет машину двигаться в быстрых режимах на пределах ее возможностей. Используйте G01 и установите относительно низкую скорость подачи. В «G01 F20» машина будет двигаться со скоростью 20 единиц в минуту(миллиметров, метров, дюймов – в зависимости от настроек вашего контроллера). У вас будет намного больше времени на реакцию, если что-то пойдет не так.
5. Купите измерительный прибор для длины фрезы и научитесь ним пользоваться, чтобы калибровать ось Z. В придачу приобретите кромкоискатель и используйте его, чтобы забазировать шпиндель относительно детали.
Ваша машина должна знать, где находится кончик фрезы, в противном случае можно испортить оборудование. Так как вы новичок, задайте ей необходимую информацию, используя датчик длины фрезы. С его помощью машина будет точно знать, где конец фрезы относительно координаты Z. Первое, что надо сделать после установки заготовки в тиски и фрезы в шпиндель — это установить нули.
Подробнее о компенсации длины инструмента и нахождении базовых точек в статье Как найти нулевую точку станка с ЧПУ.
6. Научитесь регулировать ваш станок и тиски
Отрегулировать — отъюстировать с помощью часового индикатора. Это базовый навык, который необходим всем.
Выработайте привычку перед началом работы проверять положение ваших тисков. Позже будет понятно, действительно ли нужно делать это прям каждый раз, но поначалу придерживайтесь такй практики. К тому же, убедитесь, что знаете, как отрегулировать свои тиски, чтобы зажимные щеки были правильно выровнены с одной из осей.
7. Начните с алюминия, латуни и мягкой стали. Избегайте использования нержавеющей стали.
Поначалу следует избегать использования труднообрабатываемых материалов. Используйте алюминий или латунь.
Когда начнет получаться, можно попробовать мягкую сталь. Только после того, как вы почувствуете, что достаточно хорошо фрезеруете такие материалы, фрезы не ломаются и не изнашиваются слишком быстро, и обработанная поверхность больше не похожа на ту, на которую напала стая инфицированных бешенством бобров, лишь тогда переходите к труднообрабатываемым материалам, таким как нержавеющая сталь. Перед этим как следует изучите каталоги поставщиков металлов.
8. Сделайте себе несколько комплектов ступенчатых губок из алюминия
Возьмите пилу и вырежьте кусочки материала, размерами немного больше, чем щеки тисков. Теперь вам нужно обработать эти блоки на прямоугольник, т.е. делать фрезерные проходы до тех пор, пока все стороны не станут строго параллельны или перпендикулярны друг другу, т.е. до получения прямоугольного параллелепипеда.
Используйте концевые фрезы небольших диаметров. Несмотря на то, что для таких работ торцевые подходят лучше, их пока не стоит использовать, т.к. торцевая фреза развивает большое усилие. Шпиндель может завязнуть, заготовку может вырвать тисков и швырнуть ее через комнату, и т.п.
Обработав материал в виде квадрата, переходите к следующей задаче – обработайте его в соответствии с размерами, фрезеруя до тех пор, пока он не станет идеального размера для ваших тисков (вам понадобятся 2 прямоугольных куска, по одному на каждую зажимную губку). Последний шаг — просверлить и прозенковать монтажные отверстия.
Можно также поучиться делать Куб Тернера. Этот куб (его еще называют мета-куб), не так легко сделать, как это может показаться на первый взгляд. Говорят, что ранее, до появления станков с ЧПУ, такой хитрый кубик давали новичку токарю/фрезеровщику и предлагали аналогичный сделать. Это было тестом на владение станком. Этот куб выглядит как серия кубов с отверстиями, вложенных друг в друга, и касающихся внешнего только вершинами.
9. Изучите САПР и CAM
Итак, теперь вы знаете азы. Следующий шаг – изучить, как создавать G-код для станка. Для этого вам необходимо овладеть САПР и CAM. По возможности выберите те программы, с освоением которых вам могут помочь. В идеале, попросите вашего друга, который уже использует программное обеспечение и опытен в нем, помочь вам.
Если у вас нет такого друга, рассмотрите вариант курсов. Если вам некому помочь вживую, вам придется вернуться и искать помощи в Интернете. Начните с просмотра нескольких видеороликов. По возможности, постарайтесь смотреть ролик и изучать программное обеспечение одновременно. Найдите онлайн-форумы, на которые люди обращаются за помощью в использовании этих программ.
Где можно научиться программированию
В настоящее время профессию программист фрезерно токарного станка можно получить, поступив в колледж или техникум профильного направления, а также, можно пройти специальные курсы подготовки токаря наладчика. Образовательные услуги предоставляют заводы, организуя специальные курсы.
На базе колледжа создается группа «Оператор станков с ЧПУ», в течении учебного курса дают основы элементам автоматизированного проектирования и программирования с применением CAD и CAM систем. Могут быть и другие группы, в которой обучаются будущие операторы и программисты. Выпускники получают разные специальности, они могут работать и наладчиками.
По окончании обучаемый приобретает следующие навыки:
- умение пользоваться AutoCAD;
- знание промышленного оборудования;
- умение управлять технологическими процессами;
- знание основ системы программного управления станков с ЧПУ;
- умение настраивать программу для машин с числовым управлением в системе САМ и САD.
Кроме языка программирования будущий специалист должен знать английский язык, чтобы уметь читать техническую документацию. Современный учебный центр и колледжи, как правило, оснащен методическим комплектом, фрезерным и обрабатывающим центрами, в них есть компьютерные классы, современное металлорежущее и вспомогательное оборудование.
К обучению операторов и программистов подходят комплексно. Образовательная база строится с учетом современных требований. К подготовке специалистов числового программного оборудования подходят очень серьезно. Обучение в токарном центре длится от трех месяцев.
Для станков с ЧПУ обучение в колледже, техникумах и центрах проводится по следующим направлениям: наладочные и настроечные работы фрезерно токарного станка, управление станками с ЧПУ, программирование циклов обработки. Обучением кадров могут заниматься и непосредственно на заводе. Каждый, кто проходил обучение ЧПУ программированию, может работать наладчиком.
Дизайн детали
Выполнение в CAD-программе дизайна заготовки из дерева практически не отличается от подготовки модели объекта из металла. Однако новичкам рекомендуется начинать именно с дерева: в процессе обучения неизбежны ошибки, а дерево стоит дешевле, чем металл, поэтому испортить заготовку будет не так страшно.
Изготовление деталей
Непосредственный процесс изготовления деталей начинается после настройки устройства. Производство включает в себя несколько шагов:
- Пробное изготовление. Запустить программу производства в воздухе (от детали нужно отступить примерно 5 см).
- Запуск основной программы. На этом этапе важно проследить, чтобы устройство не выдавало сигналов об ошибке.
- После запуска происходит регулировка смещения по требованиям ЧПУ. Нужно проверить показатели детали. Если нужно, провести регулировку коррекции длины инструментов. Этот шаг необходим для того, чтобы проверить, соответствует ли деталь параметрам.
- Окончание работы. Как только производство закончится, деталь изымается из тисков, инструменты снимаются со шпинделя. Рабочая зона осматривается и очищается, станок выключается и отключается от питания.
Как работать на станке с чпу?
Работа на ЧПУ-станке осуществляется в такой последовательности:
- В блок управления вводят программу обработки детали.
- Данные обрабатываются в БУС. Там подготавливаются команды движения, которые направляются системе привода.
- Скорость и движение блоков агрегата контролируются приводом.
- Информация о скорости движения и положении осей фиксируется системой обратной связи, подающей сигналы в БУС.
- БУС сравнивает каждый поступающий сигнал с исходным. При наличии ошибок производится их исправление.
Оператор все это время контролирует процесс через пульт управления с дисплеем.
После нажатия на кнопку включения у агрегата запустится инициализация. Этим термином обозначают определение исходных координат положения шпинделя. У любых моделей ЧПУ-станков присутствует неизменная нулевая точка, так называемый машинный ноль. Чтобы выполнить инициализацию в ручном режиме, нужно нажать на кнопку «Домой», но намного удобнее осуществлять это действие в автоматическом режиме.
Рабочие органы агрегата поочередно переместятся по каждой оси до концевого выключателя, при этом начнется передвижение с оси Z. Как только шпиндель доберется по одной из осей до крайнего положения, концевой датчик сработает, и будет выполнена инициализация машинного нуля.
У моделей с четырьмя или тремя осями машинные нули располагаются в углах столов. Именно относительно этих точек выполняется настройка всех прочих базовых положений устройства.
Все ЧПУ-станки по металлу функционируют по аналогичному принципу. Разобравшись с одним устройством, вы сможете благополучно работать с любыми новыми моделями. В дополнение к инструкции от производителя имеет смысл поискать в интернете материалы о работе с g-кодами и m-кодами.
Как работать на чпу станке по дереву?
Работать на устройстве с ЧПУ не составляет труда. Главное – ознакомиться с основными этапами обработки.
Какими знаниями нужно владеть для работы со станком чпу?
Для успешной работы на ЧПУ-станке надо уметь выполнять следующие операции:
- создавать модели деталей в графических редакторах;
- устанавливать программы в ОЗУ агрегата;
- задавать оптимальные режимы и параметры управления микрошаговыми двигателями.
По ходу работы надо будет визуально контролировать все технологические операции через панель, в реальном времени отображающую всю текущую информацию.
Наиболее распространенными системами программного управления сегодня являются Linux CNC, USB CNC, Mach3, OSAI, Fanuc, Rich Auto, OSP, Sinumerik, Heidenhain. Все они более-менее однотипны, и только Heidenhain заметно отличается от остальных по своему управлению.
Настройка станка
Процесс настройки состоит из следующих этапов:
- Предстартовый. Перед тем как запустить устройство, нужно убедиться, что охлаждающая жидкость и масло залиты в резервуары по максимуму. На этом этапе важно внимательно изучить инструкцию (особенно если настройка проходит в первый раз).
- Проверить, нет ли посторонних предметов в рабочей зоне.
- Также нужно проверить, подается ли воздух в устройство и соответствует ли давление нормам, описанным в инструкции. Для этого обязательно должен быть включен компрессор.
- Пуск. Подключить устройство к электропитанию и запустить. Главный выключатель можно найти на задней панели станка. Кнопка для запуска питания располагается на панели управления (в левом верхнем углу).
- Поместить необходимые инструменты в устройство. Требования к порядку размещения инструментов описаны в программе с ЧПУ. Если у станка один инструмент, нужно установить фрезу в шпиндель.
- Деталь устанавливается в тиски и закрепляется на столе, их положение фиксируется.
- Коррекционный показатель устанавливается по длине инструмента. Инструменты перемещаются в верхнюю часть детали (их порядок также описывается в требованиях ЧПУ), а после устанавливаются коррекционные показатели.
- Корректируются направления осей X и Y. После установки деталей и тисков настраивается коррекция заготовочной установки для поиска начальных точек X и Y.
- Загрузить программу ЧПУ в управляющую систему. Происходит это с помощью флеш-накопителя.
По дереву
ЧПУ-станок, предназначенный для работы с металлом, благополучно справится и с деревом тоже. А вот агрегат, изначально ориентированный на работу с деревом, не сможет качественно разрезать металл — он выполнит только неглубокую обработку металлической поверхности.
Программирование
Программное обеспечение CAD позволяет преобразовывать детали в g-код. Работать с ПО легко даже новичку. Все этапы описываются, есть указатели. Ошибку допустить практически невозможно, поскольку обо всех отклонениях сообщается в программе.
Программирование для чпу
Станки для работы с металлом обычно содержат больше электрических компонентов, чем аналоги для работы с деревом. Операторам с небольшим опытом удобнее сначала освоить программирование для обработки дерева.
Работа программиста
Но главную функцию выполняет программист. Инженер-программист осуществляет целый комплекс работ. К группе навыков относят:
- разработка программ для фрезерно токарных станков;
- создание трехмерных моделей по чертежам;
- введение в работу токарных и фрезерных станков;
- ведение технической документации;
- архивация материалов;
- участие в закупке промышленного оборудования;
- обучение операторов управлению системой.
Таким образом, в задачу программиста входит программирование и настройка машины, дальнейшую работу выполняет оператор станков с программным управлением. Для получения специального образования следует поступить в колледж или пройти курсы дополнительного обучения операторов и наладчиков.
Советы новичку, как работать на фрезерном станке по дереву с чпу
Следующие советы помогут новичкам быстрее освоить работу на фрезерном станке с ЧПУ :
- Приобрести несколько видов качественных фрез. Не нужно покупать целые наборы сомнительного качества. Начать рекомендуется с быстрорежущей стали. Как только появится опыт, лучше купить фрезы из твердосплава.
- Купить качественные тиски, набор параллелек и комплект прихваток. При обработке детали важным этапом является ее закрепление. Если плохо закрепить деталь в тисках, она сдвинется во время обработки. Тогда оператор и не поймет, в чем проблема.
- Если в устройстве нет СОЖ, рекомендуется установить генератор тумана. Лучше брать качественный. Он стоит дороже, но при этом прослужит дольше.
- Изучите работу контроллера ЧПУ. Нужно иметь представление, что делает программа при ее запуске.
- Работайте как можно дольше с осями до тех пор, пока работа не будет автоматизирована.
- Приобретите инструмент для измерения фрезы. Перед его эксплуатацией изучите инструкцию.
- Учитесь регулировать тиски и сам станок. Важно запомнить, что перед началом работы нужно проверять положение тисков.
- Работу начинайте с мягкой стали, нержавейку лучше оставить на потом.
- Практикуйтесь на алюминиевых ступенчатых губках до тех пор, пока срезы не получатся параллельными.
- Изучите программные обеспечения. Для этого рекомендуется читать не только справку в самих ПО, но и изучать интернет-ресурсы.
Новичкам в работе на станках с ЧПУ рекомендуется детально изучить инструкцию и следовать только ей. Работать на таких устройствах несложно, но опыт все же необходим. Обращать внимание стоит на каждый сигнал об ошибке. В этом случае станок прослужит максимально долго.
Функции инженера-программиста и операторов станков с чпу
Современные производственные фрезерные и токарные машины с числовым управлением работают согласно грамотно составленной программы. Станками управляет не токарь, как это было ранее, а операторы, разбирающиеся в особенностях процесса управления. Специально обученные сотрудники работают на станке с ЧПУ, занимаются обслуживанием фрезерно токарных машин, контролируют производственный процесс. Подготовка кадров проводится в колледжах, специальных образовательных учреждениях и центре дополнительного образования.
В основу учебного процесса положена практика.
Использование числового программного управления изменило характер работы с машиной. Токарный станок стал функционировать в автоматическом режиме, согласно заложенной в нее программе. Программирование находится в ведении инженеров программистов и технологов, а в обязанности оператора входит контроль над исправностью работы системы. Если фрезерная или токарная система выходит из строя, наладчик агрегата может устранить эту проблему.
Со специальностью оператор станков сотрудник имеет возможность приступить к установке заготовок и снятии их по окончании обработки, проверке точности выполняемой работы, контроле за состоянием фрезерной машины и наблюдении за сходом стружки.