Технические характеристики станка с ЧПУ

Что это такое?

Станок с ЧПУ – устройство с числовым программным управлением. Его главная особенность – легкое копирование однотипных и одновидовых деталей: записанная в постоянном запоминающем устройстве программа-образ, по которой вытачиваются и пилятся детали из заготовок, закладываемых в рабочую зону с помощью механизма конвейерной подачи.

Станки, оснащённые лазерно-плазменной пушкой, выполняющей идеально ровный раскрой первичных и вторичных заготовок, отличаются высокой пропускной способностью. Чуть ниже их по технологическому оснащению стоят токарные и фрезерные станки, осуществляющие нелазерную (с помощью резаков) обточку, распиловку и рассверливание (сверление) заготовок.

Подачей лазерного луча в конкретные линии раскроя (или фрез, свёрл, дисков и другого) управляет не рабочий-оператор, а программный модуль. Расшифровка «ЧПУ» буквально означает числовое программное управление. Человеческий фактор здесь сводится лишь к вводу исходных параметров.

В современных станках с ЧПУ незачем подключать внешний ПК или ноутбук – роль предварительного (управляемого оператором) программатора, задающего параметры, исполняет бортовой микрокомпьютер, установленный в защищённом от электрических помех отсеке станка.

Современные ЧПУ-станки также могут быть подключены к локальной серверной сети (ЛСС) через LAN-интерфейс и управляться с любого ПК на территории предприятия, которому администратором сети разрешён доступ к данному станку, как это уже 20 лет срабатывает, например, с сетевыми принтерами и сканерами.

Устройство ЧПУ-станка таково, что техническая (электромеханическая) часть жёстко связана с электронной (ЭБУ) и одновременно отделена от неё, разнесена с ней в ограниченном внутреннем пространстве агрегата. Одной из конструктивных особенностей ЧПУ-агрегата является экранировка (защита)

ЭБУ от помех, порождаемых электромеханическими цепями в рабочей зоне и зоне переключения режимов работы. Эти помехи могут «сбить» программу, поэтому бортовой одноплатный ПК не просто удалён от электромеханики (двигателей, датчиков), но и помещён в защищённую стальную коробку, которая надёжно заземлена и практически полностью исключит попадание статики и помех в ЦП и другие жизненно важные электронные органы управления ЧПУ-агрегата.

Что влияет на точность фрезерных станков с чпу?

На характеристики, отвечающие за точность позиционирования станка, оказывают непосредственное влияние следующие факторы:

• перпендикулярность расположения координатных осей;
• качество направляющих;
• наличие люфтов при движении подвижных частей устройства;
• стабильность рамы, ее жесткость и конструктивные особенности, в том числе – высота;
• качество сборки устройства;
• особенности программной и технической настройки оборудования;
• качество комплектующих, которые используются в работе;
• отсутствие перепада высот на поверхности, на которой находится устройство, и др.

Виды станков с чпу

Для классификации станков с числовым программным управлением используется несколько признаков.

К ним относятся:

• тип движения обрабатывающего инструмента (точечный и контурный);
• система управления (разомкнутая и замкнутая);
• количество осей (две, три, четыре или пять);
• тип привода (гидравлический, электрический, пневматический).

Но наиболее часто для деления на виды станков с ЧПУ используется такой простой и очевидный признак, как способ обработки.

В соответствии с этим параметром различают фрезерное, токарное, лазерное и плазменное оборудование. В отдельную категорию выделены станки для домашнего использования.

Каждая из перечисленных категорий заслуживает отдельного рассмотрения.

Время выполнения

Время выполнения заказа — это время между получением проектной спецификации и временем, в течение которого проект будет готов. Во многих случаях стандартная оснастка — это все, что требуется. Необходимость в специальных приспособлениях практически полностью отпадает. Простой работы зажима обычно достаточно.

Гибкость в изменении конструкции компонентов

Изменение компонентного дизайна может быть очень легко произведено путем изменения программы. 

Домашние станки с чпу

Главной особенностью так называемых домашних станков с ЧПУ выступает отсутствие требований к высокой производительности и мощности оборудования. При этом особой популярностью пользуются универсальные модели, позволяющие выполнять самые разные операции по обработке различных материалов. Прежде всего, речь идет о деревянных заготовках.

В сегодняшних условиях многие производители стремятся расширить рынки сбыта, в том числе за счет относительного нового сегмента – домашних станков с ЧПУ. Wattsan не является исключением из этого правила, выпуская сразу несколько моделей подобного оборудования.

Главное, что их отличает от продукции других брендов, — это сочетание надежности, компактных размеров, экономичности и разумного уровня цен, что особенно важно для частных клиентов.

Класс точности станков с чпу высокой точности

Точность станков с компьютерным управлением напрямую зависит от показателей суммарной погрешности, которая складывается из нескольких параметров:

• точность самого устройства;
• точность управляющей системы станка;
• погрешности, которые допускаются при креплении заготовки на рабочем столе;
• неточности, допущенные при отладке инструментов;
• погрешности, допущенные при производстве фрез;
• износ рабочего оборудования, в том числе фрез;
• жесткость системы СПИД.

Точность позиционирования оси станка с ЧПУ является обобщенной величиной, которая показывает пределы нахождения реальных координат после того, как процедура позиционирования завершена. Точность этого показателя зависит от повторяемости, но при этом включает в себя не только размер разброса ошибок позиционирования, но и их промежуточные значения. Все это делает точность позиционирования универсальной характеристикой.

Этот параметр предназначен для того, чтобы показать, насколько большой может быть ошибка позиционирования координатных осей устройства.

Точность – основополагающая характеристика станка с ЧПУ. Этот параметр зависит от большого количества факторов, в том числе – вероятного люфта направляющих и передач, неточности направляющих осей, нарушение их перпендикулярного расположения и др. На характеристику также напрямую влияют качество станины и ее жесткость.

В зависимости от того, насколько высока эта характеристика, станки с ЧПУ делятся на четыре группы:

• нормальной точности;
• повышенной точности;
• высокой точности;
• особо высокой точности.

В зависимости от класса точности, который присвоен станку, различается и качество обработки деталей.

Станки с повышенной точностью обеспечивают точность обработки изделий в пределах 0,6 отклонений, получаемых на станках с нормальной точностью.

У станков с высокой точностью этот параметр равняется 0,4, а станки особо высокой точности позволяют обрабатывать детали с точностью в пределах до 0,25 отклонений.

Особо точные и станки с высокой точностью создаются в результате применения специальных конструктивных решений.

Для проверки точности станков с ЧПУ проводится оценка следующих параметров:

• точности линейного позиционирования рабочего инструмента;
• размера нечувствительной зоны;
• возвратной точности рабочего инструмента;
• стабильности выхода рабочих органов в заданную точку координатной сетки;
• точности круговой обработки;
• стабильности положения фрез после их смены в автоматическом режиме.

Эти проверки направлены на выявление не только точности работы станка, но и на оценку стабильности в ходе производственного процесса, то есть многократности прихода рабочих органов станка в заданное положение. При этом показатели стабильности нередко оказываются более важными, чем непосредственно точность. Именно от стабильности во многом зависит качество обработки изделия.

Параметры допустимой ошибки при определении положения рабочего инструмента определяются по формуле Δр = Δ δ.

Для того чтобы сохранить точность станка во время его длительной эксплуатации, характеристики геометрической точности на все возможные проверки ужесточают в сравнении с нормативными более чем на 40 %. Это позволяет производителю оборудования заложить запас на возможный износ станка.

Классификация по характеру выполняемых задач

• центровые – для точения фасонных поверхностей, цилиндрических и конических заготовок;
• патронные – для зенкерования, создания резьбы, обтачивания под фланцы, диски, шестерни и втулки, как внешних, так и внутренних плоскостей;
• универсальные – эти виды станков с ЧПУ могут выполнять все технологические операции, актуальные для двух предыдущих типов;
• карусельные – для крупногабаритных и неправильных по своей форме элементов; бывают одностоечными (рассчитаны на диаметры до 2 м) и двухстоечными (для сечений до 15 м).

Комплектующие

Обычная комплектация станков с ЧПУ включает в себя раму (станину), коробки переключения скоростей и узел подачи, переднюю и заднюю шпиндельные бабки, стержневой механизм и суппорт. На раме станка закрепляются все детали и узлы, без которых это устройство работать не сможет.

Передняя шпиндельная бабка включает в себя коробку переключения скоростей и сам шпиндель, фиксаторы и вращающие детали, которые поворачивают обтачиваемую комплектующую. С помощью задней бабки обтачиваемая деталь закрепляется с противолежащей стороны – в моменты обработки центральной части заготовки. Стержнем служит развёрточная деталь или сверлящий резак, задающий центровку.

Этот элемент жёстко соединён с задней бабкой. Суппорт определяет, насколько жёстко зафиксирован резак, и в каких направлениях он перемещается. Комплектность ЧПУ-устройства дополнена вакуумным столом, вакуумным насосом, собирающим стружку, а также устройством охлаждения режущих инструментов. Чтобы иметь возможность ненадолго отойти от рабочего места, рабочий (оператор станка) применяет портативный пульт.

Конструктивные характеристики

Их компоновка обычно либо вертикальная, либо с крутым наклоном, благодаря чему из функциональной зоны проще удалить стружку. Сравнительно компактны, к ним не проблема подключить почти любое автозагрузочное устройство.

Несущие конструкции отличаются повышенной жесткостью, достижимой утолщением металла и введением дополнительных ребер. Оснащены сменными магазинами для инструментов и/или револьверными головками, устанавливаемыми на позицию держателя.

Лазерные станки с чпу

Лазерные станки с ЧПУ бывают в основном двух видов: с CO2 излучателем и с оптоволоконным твердотельным иттербиевым излучателем. СО2 станки применяются для резки и гравировки НЕ металлов, в основном это фанера.

Станки с иттербиевым излучателем могут резать и гравировать такие металлы как медь, латунь, нержавеющей или оцинкованной стали, черного металла, а также различных сплавов.

Примером подобного оборудования высокого уровня резки металлов выступает металлорезчик Wattsan 1530. Он обладает несколькими преимуществами, характерными для всех станков с ЧПУ, относящихся к данной категории:

• Чистый и ровный рез. Заготовки не требуют дополнительной обработки, так как получаемая на выходе кромка имеет практически идеальную поверхность;
• Высокая производительность. Возможности станка позволяют перемещать лазер со скоростью до 50 м./мин., что становится попросту недостижимым показателем для любых альтернативных способов обработки;
• Точность выполнения отверстий. Работа ведется лазерным лучом очень маленького диаметра и контролируется компьютером, что гарантирует получение необходимого результата;
• Возможность обработки заготовок сложной конфигурации и контура. В качестве бонуса – дополнительная опция «нестинг», благодаря которой обеспечивается плотность примыкания разрезаемых деталей друг к другу, что позволяет свести к минимуму потери исходного материала;
• Бесконтактная технология резки. Исключает необходимость использования прижимных приспособлений, замедляющих скорость работы и оказывающих дополнительное воздействие на заготовки;
• Полная автоматизация технологического процесса. Исключает влияние человеческого фактора и, как следствие, возможность брака;
• Экономичность. Особеннсость оптоволоконных лазерных станков Wattsan — минимальный уровень затрат на комплектующие и расходники. Это ведет к быстрой окупаемости оборудования.

Благодаря такому длинному списку достоинств, обеспечивает крайне обширная сфера практического применения лазерных станков с ЧПУ по металлу. Она включает производство следующей продукции:

• морских и речных контейнеров;
• рекламных конструкций;
• изделий и конструкций строительного назначения;
• разнообразных деталей и комплектующих к бытовой технике;
• торгового и холодильного оборудования;
• лифтов и т.д.

Важным дополнительным плюсом лазерных станков с ЧПУ выступает разнообразие подобного оборудования. Например, только в линейке продукции Wattsan представлено более нескольких десятков моделей, заметно различающихся по техническим и эксплуатационным характеристикам.

Лучшие модели

Модель 1325 – один из лучших станков с ЧПУ, созданный как устройство начального уровня овладения навыками станочного специалиста. Невелик по затратам на обслуживание – относится к классу Start (для новичков). Выполняет трёхосевую гравировку заготовок из дерева.

Рабочая зона 130х250х200 см. Запускается от межфазного напряжения 380 вольт. Управляется средствами системы Mach3, оснащён охлаждаемым шпиндельным механизмом, работает от управляющего инвертора, развивает оборотистость до 24000 оборотов ежеминутно. Смазывается при работе вручную. Управляется на базе ПО Artcam, режет МДФ и дерево, акрил и другие (включая композит) чисто неметаллические материалы.

Модель 2040 УВД с ЧПУ. Работает на основе ЧПУ с АТС. Есть встроенный магазин резаков, который позволяет с лёгкостью выбрать нужный резак. Режет, штробит неметаллические материалы, нарезает в них канавки и штампует заготовки, фрезерует их.

Построен на основе Т-образного вакуумного рабочего стола, в рабочую и зону крутящихся механизмов автоматически вводится смазка. Вакуумный насос удаляет стружку из рабочей зоны, помогая этим поддерживать относительную чистоту рабочего места. Мощность вакуумного насоса – 3 кВт. Станок годится для обточки алюминия.

Модель 1625 обладает рабочей зоной площадью 2х5 м. А также работает от трёхфазной сети. Настольный аппарат с характеристиками, аналогичными предыдущему варианту. Отличие – в наличии осцилляторного резака, позволяющего разрезать кожу и материю.

Другие модели позволяют работать со сталью, бронзой, дюралем, однако их мощность, габариты и оснащение оборачиваются как минимум в несколько раз более высокой стоимостью, чем три вышеописанные модели. Они поддерживают 5-осевой (управление по 5 координатам) режим работы.

Многоцелевые обрабатывающие центры

Многоцелевые станки с ЧПУ представляют собой комплексную систему, позволяющую совмещать функции токарного и фрезерного оборудования. Использование комбинированного программного обеспечения в сочетании с универсальным сверлильно-расточным рабочим инструментом позволяет производить обширный перечень операций без перебазировки заготовки.

В их числе:

• фрезерование;
• зенкеровка;
• нарезка резьбы и фасок;
• раскрой и т.д.

Среди конструктивных и функциональных особенностей многоцелевых обрабатывающих центров особое значение имеют такие:

• комплектование сменными инструментальными магазинами;
• оборудование специальными поворотными рабочими столами, позволяющими перемещать заготовку в нескольких плоскостях;
• использование малоинерционных высокомоментных двигателей, которые отличаются высоким уровнем быстродействия и серьезными показателями крутящего момента даже на малых оборотах.

Различают два типа многоцелевых обрабатывающих центров – горизонтальный и вертикальный. Первый предназначен для обработки крупногабаритных деталей с одной из сторон. Второй предоставляет возможность одновременно обрабатывать деталь с двух-пяти сторон.

Наладка и модернизация

Если станок не предусматривает автоматическую подачу масла, то согласно инструкции вводите эту смазку самостоятельно, например, после обточки каждой детали.

Модернизации поддаются не все модели станков. На первом этапе возможно лишь установить более высокопроизводительный одноплатный бортовой компьютер – и сменить Windows, к примеру, на систему Linux.

Возможна установка зажимного патрона под большие диаметры хвостовиков фрез и свёрл, но это также потребует более высокооборотистого и/или мощного мотора на шпиндель.

О том, как выбрать станок с ЧПУ, смотрите в следующем видео.

Направляющие

Обычные направляющие станка, работающие в условиях трения скольжения, не имеют постоянного коэффициента трения. Самый высокий показатель наблюдается на низкой скорости. 

Направляющие для станков с ЧПУ являются незаменимыми узлами, предназначенными для перемещения рабочего инструмента или заготовки, а также реализации взаимодействия сложных механизмов. От них зависит точность, скорость и качество обработки заготовок, а также долговечность механической части оборудования, которая напрямую с ними взаимодействует. Направляющие должны быть надежно закреплены, исключая даже минимальный сдвиг.

Нюансы выбора

Работа с ПО DeskProto, VCarve Pro, ConstruCAM-3D, ArtCAM, NX CAM, SprutCAM и Mach3 отличается лишь программным интерфейсом и набором функций.

Параметры ходового винта

Винты, используемые на обычных механических инструментах, очень неэффективны для станков с ЧПУ, поэтому чаще всего используется реверсивный шариковый винт. Этот тип винта заменяет трение скольжения на внешнее трение качения. Такой винт имеет эффективность до 90%.

Основные преимущества реверсивного шарикового винта:

1. более длительный срок службы;
2. меньшее сопротивление трению;
3. более низкий вращающий момент.

Плазменные станки с чпу

Главным отличием плазменных станков с ЧПУ от лазерных является технология обработки металлов или других материалов.

В первом случае плавление поверхности заготовки происходит за счет дуги и при непосредственном воздействии воздуха, а во втором – при помощи лазерного луча, сфокусированного в определенной точке.

Благодаря этому, плазменные станки с числовым программным обеспечением получают как несколько очевидных преимуществ, так и ряд определенных недостатков. Основными плюсами их практического применения выступают:

• обширный диапазон толщины обрабатываемых заготовок – от 0,5 до 50 мм;
• высокая производительность, которая особенно наглядно проявляется при разрезании деталей большой толщины;
• заметно меньшая, по сравнению с лазерными станками, стоимость оборудования;
• возможность быстрой и удобной резки со скосом, то есть под определенным углом, что существенно расширяет возможности плазменных станков с ЧПУ.

В числе наиболее значимых недостатков рассматриваемого оборудования нужно отметить следующие:

• экономическая невыгодность обработки заготовок с толщиной 10 мм и меньше;
• недостаточное качество края кромок, конусность которых достигает 5 градусов;
• наличие окалины в местах изменения направления движения резца, что требует дополнительной обработки заготовки перед дальнейшим использованием;
• невозможность сверления отверстий диаметром до 4 мм;
• повышенный уровень затрат на расходные материалы;
• ограниченная сфера практического применения, заметно более узкая, чем для лазерных станков с ЧПУ.

Сочетание приведенных выше достоинств и недостатков становится наглядным объяснением того, почему плазменные станки с ЧПУ используются заметно реже, чем аналогичное оборудование с лазерной технологией обработки.

При этом стоит отметить, что для некоторых видов деятельности, например, сверлении заготовок большой толщины, именно плазморезы становятся лучшим и самым оптимальным решением.

По параметрам управляющей системы

Управляющая система в станках с ЧПУ – обычные «компьютерные» характеристики, как-то: количество мегагерц каждого из ядер процессора, число его ядер, а также количество мегабайт (или гигабайт) оперативной памяти (ОЗУ, оперативного запоминающего устройства).

В качестве накопителя, как и в обычных настольных ПК и ноутбуках, применяется магнитооптический накопитель («жёсткий диск»), SSD (твердотельный «жёсткий диск») или память eMMC (как на одноплатных ноутбуках, планшетах и смартфонах, выполняющих преимущественно офисную работу).

Однако никакое «железо» полностью не проявит себя, пока на нём не установлена управляющая программа. В современных портативных ЧПУ-станках используется операционная система на базе программно-графического ядра Linux или Windows: в целях производства в памяти станка «прошита» специальная «урезанная» версия, созданная исключительно для работы, а не к примеру, для полноценного веб-сёрфинга, запуска игр или просмотра видео. На нём вы сможете лишь обрабатывать детали, для всего остального же он недоступен.

По характеру выполняемых операций

Станки с ЧПУ могут работать по камню, дереву и его производным, по цветмету, стали, пластику и композиту. Всё определяется лишь мощностью шпиндельного двигателя – в таком агрегате он является главным движущим функциональным узлом. Второе значение для выбора обрабатываемого материала имеет длина, диаметр, покрытие стальных фрез – к примеру, если станок фрезерный.

Такие станки – многоцелевые: они сочетают в себе возможности универсального (агрегат пилит и вытачивает, рассверливает детали в разных проекциях), настольного (весит не более нескольких десятков килограммов, умещается на верстаке с площадью столешницы в 2 м2).

Мощность шпиндельного привода для обработки пластика и дерева, как правило, не превышает нескольких сотен ватт в час, потребляемых от сети. Для цветмета уже потребуется мощность до киловатта, а для сталей – в 1,5-2 кВт. Привязка к конкретным видам материала в многоцелевом станке зачастую отсутствует.

По видам обработки классификация станков с ЧПУ предусматривает горизонтальные (выполняют раскрой деталей в их положении «лёжа») и вертикальные (наоборот, эти аппараты работают со «стоячими» деталями, осуществляя разрезание вверх и вниз) устройства. Комбинированные агрегаты выполняют резку и сверление деталей по всем трём плоскостям.

Преимущества использования оборудования с чпу

Все более частое применение станков с числовым программным управлением объясняется предельно просто. При грамотном использовании этого вида обрабатывающего оборудования удается добиться большого количества очевидных достоинств.

Главными из них выступают такие:

• Высокая степень автоматизации. Сводит к минимуму влияние человеческого фактора и сокращает количество обслуживающего персонала.
• Точность изготовления детали и возможность многократного повторения конечного результата технологического процесса. Особенно важным это преимущество оказывается для массовых производств.
• Оперативность перепрофилирования оборудования для выпуска другой детали. Для этого достаточно поменять программное обеспечение, загруженное в станок. Количество возможных вариантов ограничивается только наличием тех или иных программ.
• Возможность изготовления сложных по конфигурации или крупных по размерам деталей. Некоторые из них попросту не могут быть выпущены на оборудовании с ручным управлением в принципе.
• Предсказуемость итогового результата технологического процесса. Это в равной степени касается как готовой детали, так и сроков ее получения, что крайне важно для оптимальной организации всего производства.

Настолько впечатляющий перечень достоинств наглядно объясняется причины популярности станков с ЧПУ. Несмотря на достаточно высокую стоимость приобретения подобного оборудования, а также серьезные расходы на его наладку и обслуживание, вложенные затраты быстро окупаются.

Это тем более справедливо, если речь идет о крупном производстве, где использование станков с числовым программным обеспечением становится особенно выгодным.

Принцип работы

Современный станок с ЧПУ представляет собой сложное с конструктивной и инженерной точки зрения оборудование.

Это аппаратно-программная система, которая предназначена для обработки исходного материала/заготовки в сложную по конфигурации деталь. Последняя используется для дальнейшей сборки более крупной машины или механизма.

Говоря простым языком, под числовым программным управлением понимается контроль производственного процесса компьютером. Он управляется как перемещением и режимом работы обрабатывающего инструмента станка в виде шпинделя, суппорта и поворотного стола, так и расположением заготовки.

Программное обеспечение оборудования делятся на две части.

• Первая – CAD – отвечает за автоматизированное проектирование,
• а вторая – CAM – за автоматизированное производство.

Посредством CAD-программирования формируется 3D-модель конечного продукта, который требуется получить на выходе. CAM-программа представляет собой описание последовательного превращения исходной заготовки в готовую деталь.

В качестве бонуса внедрение станков с числовым программным управлением позволяет свести к минимуму или полностью ликвидировать влияние на производство человеческого фактора, что достигается полной автоматизацией технологического процесса.

Разрешение позиционирования

Дискретность станка с числовым программным управлением определяется максимально возможной точностью перемещения, которую может задать оператор.

Например, если ось Y оснащена шаговым двигателем с шагом 1,8 градуса, т. е. его производительность составляет 200 шагов/об, и драйвером, который предполагает наличие режима деления шага по принципу 1 к 16, и при этом соединенным с винтом ШВП 1605, шаг которого составляет 5 мм на один оборот.

Каждый импульс STEP обеспечивает движение вала двигателя, соответствующего движению идеальной оси (без учета возможного люфта, погрешностей и т. д. на 1/(200 × 16) × 5 = 0,0015625 мм. Эта характеристика определяет разрешение позиционирования оси Y. На протяжении последующих производственных процессов ее характеристики в управляющей программе будут позиционироваться именно с таким обозначением.

Сокращение отходов и уменьшение затрат на осмотр

ЧПУ требует высокой точности и воспроизводимости. Однако тщательная проверка, как правило, необходима только для первого компонента. Как только программа была успешно запущена, станок будет с повторяющейся точностью выполнять последовательность заданных действий. Затраты, связанные с осмотром последующих работ и утилизацией, практически исключены.

Степень автоматизации

Все модели также подразделяют по следующим параметрам управляющей системы:

• назначение – с позиционным, непрерывным, прямоугольным, смешанным методом контроля;
• вариант привода – со ступенчатым, шаговым или регулируемым двигателем;
• характер загрузки программного обеспечения – с установкой через диск, ленту (перфорированную или магнитную), flash-носитель;
• количество одновременно управляемых координат и допустимые погрешности при их введении.

В артикуле степень автоматизированности указана в конце – как Ф с номером (или буквой). Разберемся, что означает ЧПУ-станок со следующей маркировкой после Ф:

1 – с цифровой индикацией и данными, набираемыми на клавиатуре – для одного перемещения за кадр;

2 – с позиционным (для сверлильно-расточных) или прямоугольным (для фрезерных или токарных) методом контроля;

3 – с непрерывным или контурным управлением, для обработки особенно сложных деталей;

4 – с многооперационным оперированием, сочетающим вышеперечисленные возможности;

Ц – циклическая, отличающаяся дешевизной и простотой алгоритма, но весьма удобная для серийного выпуска однотипных заготовок.

Помимо этого, в маркировке также есть индексы АСИ, то есть устройств АвтоСмены Инструмента:

• Р – посредством поворота головки револьверного типа;
• М – из «магазина» – специально предназначенного барабана.

В артикуле эти литеры стоят перед ФN.

Стоимость труда

Станки с ЧПУ не обязательно работают на более высоких скоростях резания, чем обычные станки, больше времени тратится на саму резку металла, потому что время настройки меньше. Также возможно, что один оператор может работать на более чем одном станке одновременно.

Сфера применения

«Семейство» станков с числовым программным управлением весьма многочисленно. В него входят самые разнообразные модели обрабатывающего оборудования, включая фрезеры, токарные станки, лазерные резаки, плазмотроны, граверы, водорезы и большое количество других станков.

Благодаря настолько серьезному разнообразию, станки с ЧПУ широко применяются практически во всех отраслях промышленности. Но наибольшее распространение они получили в следующих областях хозяйственной деятельности:

• металлообработка и все виды машиностроения. В сегодняшних условиях значительная часть деталей, особенно со сложной конфигурацией, выпускается на станках с ЧПУ;
• производство электроники. Рассматриваемое оборудование применяется для изготовления печатных плат, выступающих основной для большей части бытовой и промышленной техники, а также для производства лицевых панелей и корпусов различных технических устройств;
• изготовление мебели и дверей. С помощью станков с ЧПУ выпускаются мебельные фасады (простые и сложные), выполняется раскрой различных материалов (ДСП, МДФ, ДВП и т.д.), производится обработка древесины и металла в ходе изготовления дверных полотен и коробок;
• выпуск рекламных конструкций и изделий. В данном случае речь идет не только о раскрое и изготовлении вывесок и табличек из акрила, ПВХ, металла и других материалов, но и гравировке на оргстекле и обычном стекле, производстве ценников, подставок, пластиковых лотков и аналогичных POS-изделий.

Приведенный перечень не является исчерпывающим. Он постоянно пополняется за счет новых отраслей и видов деятельности, что выступает следствием внушительного списка достоинств практического применения станков с ЧПУ.

Сферы применения

Применение станков с ЧПУ оправдано в камне- и деревообрабатывающей промышленности, в металлообрабатывающем производстве и даже в автосервисе, где, к примеру, к карбюраторным моторам автомобилей вытачиваются сменные детали. Но станок с ЧПУ поможет в изготовлении декоративных фигур, ювелирных украшений, а также отфрезерует, либо разрежет с помощью лазера заготовки из любых сталей.

На ЧПУ выполняется, к примеру, раскрой МДФ-дверей (дверного полотна), обточка деталей для замков и противовзломной фурнитуры металлопластиковых окон. Список этот грозит стать бесконечным. Один из характерных примеров – вытачивание бронзовых статуэток по портретам выдающихся личностей, отрисованным в трёхмерном формате.

Технологические группы

По характеру выполняемых операций (основных) могут быть:

• фрезерные и сверлильно-расточные – сравнительно универсальные, также обеспечивающие зенкерование;
• токарные – для создания резьбовых соединений и сверления, для патронных и центровых, а также сложных деталей;
• зубообрабатывающие – для обеспечения необходимой геометрии шестеренок и подобных им элементов;
• шлифовальные – для зачистки и выравнивания поверхностей;
• многоцелевые – для комплексной обработки без перебазирования заготовки.

Каждой группе присваивается свой номер – обращайте внимание на первую цифру в артикуле станка ЧПУ, эта расшифровка помогает сразу сориентироваться.

Токарные

Токарный станок с ЧПУ предназначен для обработки заготовки специальным резцом, который закрепляется в держателе. Современное оборудование комплектуется кассетным резцедержателем, вместимость которого позволяет использовать до 12 различных рабочих инструментов.

Для закрепления заготовки используется токарный патрон, который фиксируется на вращающемся шпинделе. Для приведения рабочих органов станка в движения используется система приводных механизмов.

Ее отличительной особенностью выступает превышение скорости вспомогательного хода над аналогичным показателем рабочего.

По виду производимых работ различают несколько разновидностей токарных станков с числовым программным управлением, включая:

• Центровые. Обрабатываются детали конической и цилиндрической формы. Технология обработки – точение.
• Патронные. Применяются для нарезания резьбы, сверления, обтачивания под фланцы, втулки, диски и шестерни, а также зенкеровки. Одинаково эффективны для обработки деталей как изнутри, так и снаружи.
• Комбинированные (патронно-центровые). Универсальное оборудование, конструкция которого позволяет совместить функции обоих перечисленных выше разновидностей станков.
• Карусельные. Предназначены для обработки заготовок неправильной формы или большого размера. Делятся на два вида: одностоечные (для обработки деталей диаметром до 2 метров) и двухстоечные (для работы с более крупными заготовками).

В числе характерных особенностей токарных станков с ЧПУ необходимо выделить следующие:

• стандартная вертикальная компоновка оборудования (альтернативный вариант – круто наклоненная). Упрощает и облегчает удаление стружки из рабочей зоны;
• выполнение несущих конструкций станка из толстого металла с обязательным дополнением в виде ребер жесткости. Объясняется повышенными требованиями к прочности и надежности изделия;
• оснащение оборудования автоматическими револьверными головками или сменными магазинами, что расширяет сферу практического применения станков.

Точность в подсчетах затрат и планировании

Можно легко рассчитать время, необходимое на выполнение работы, что приводит к большей точности в оценке и подсчете затрат.

Точность повторного позиционирования

Точность повторного позиционирования станка с ЧПУ зависит от следующих факторов:

• механического воздействия фрезы;
• перпендикулярности установки шпинделя;
• режима резания, который установлен на станке;
• типа обрабатываемых материалов.

Превосходной точностью считается параметр, равный 0,05 мм. Станки с точностью 0,2 мм считаются всего лишь удовлетворительными.

Когда управляющий блок отдает команду для возврата рабочей головки в начальную точку координат, конечный результат всегда незначительно отличается от параметров, заданных первоначально. Различия зависят от возможных люфтов в передаче. Для производства важно понимание того, насколько стабильна возникающая при позиционировании ошибка. Чаще всего повторяемость в несколько раз превышает точность, что делает такой станок пригодным для работы.

Современные станки, оснащенные модулями числового программного управления, позволяют обрабатывать детали из различных материалов с максимально возможной точностью, не снижая при этом производительность. Точность станков с ЧПУ – один из самых важных параметров, от которого напрямую зависит качество обработки любых изделий.

Удаление стружки

Обычно при выполнении работ на токарном станке удалению стружки уделяется мало внимания, это делается вручную оператором. С увеличением скорости работы и удаления металла, растет и интерес к автоматическому процессу удаления стружки. Многие производители встраивают оборудование для удаления стружки в состав станка, например, роторно-винтовые или линейные конвейеры. 

Устранение ошибок оператора

Вся ответственность лежит на программной части. При условии правильно заданной программы, станок будет настроен правильно и никаких ошибок в работе не возникнет. Усталость оператора, скука или невнимательность не повлияют на качество и продолжительность обработки. Основная часть работы заключается именно в подготовке программы.

Цифры после запятой

Количество цифр после запятой напрямую зависит от того, какой тип двигателей установлен на станке с ЧПУ.

Если установлены шаговые двигатели, рабочее поле будет иметь непосредственные размеры 600 × 900 мм.

Станки, оборудованные серводвигателями, отличаются наличием от 3 до 5 нулей после запятой. Чаще всего этим параметрам соответствуют металлообрабатывающие станки прецизионного типа.

 ВАЖНО!  Чем больше знаков после запятой способен обработать станок с ЧПУ, тем выше его точность.