Категория: Разное

Обработка на станках с чпу: Обработка деталей на станках с ЧПУ

   24.05.2023  Комментировать

Содержание

Обработка деталей на станках с ЧПУ

Станки с ЧПУ представляют собой сложные технологические комплексы, оснащённые специальными блоками управления и другими специфическими устройствами.

Обработка деталей на станках с ЧПУ происходит в результате согласованного взаимодействия электронного устройства с гидравлическими, механическими и пневматическими узлами и блоками. Точность выполнения последовательности технологических операций зависит от правильного функционирования всех электронных и механических устройств.

В зависимости от типа выполняемых операций, согласно выполняемых функций и предполагаемого техпроцесса, станки подразделяют на ряд исполнительных групп: токарные, фрезерные, сверлильные, сверлильно-фрезерные, координатно-расточные, сверлильно-фрезерно-расточные, шлифовальные и другие станки с ЧПУ.

Самая значительная группа в номенклатуре станков с ЧПУ – токарные и фрезерные станки. Токарные станки, предназначены для обработки наружных или внутренних поверхностей тел вращения. На них выполняется сверление, точение, растачивание, нарезка резьбы и ряд других технологических операций. Обработка деталей на станках с ЧПУ производится при вращательном движении заготовки и поступательном движении инструмента.

Плоские поверхности обрабатываются фрезерованием. При выполнении этой операции многолезвийный инструмент совершает вращательные движения, а заготовка передвигается поступательно.

Механическая обработка деталей на станках с ЧПУ происходит в автоматическом режиме строго по заданной программе. Применение станков с ЧПУ имеет ряд технико-экономических преимуществ по сравнению с эксплуатацией оборудования, управляемого вручную.

Производительность станков с ЧПУ примерно втрое выше производительности аналогичного оборудования с ручным управлением, следовательно, потребность в производственной площади втрое ниже. Применение металлорежущих станков с ЧПУ повышает производительность труда персонала, сокращает расходы на технологическую подготовку и контроль качества производства.

Изготовление деталей на станках с ЧПУ отличается большей точностью формы, геометрических размеров и прочих параметров готовых изделий. Повышенная точность обработки деталей упрощает процесс сборки и улучшает эксплуатационные качества машин, узлов и агрегатов.

Основной эффект программного управления заключается в радикальном изменении структуры рабочего времени оборудования. Обработка поверхностей деталей на станках с ЧПУ занимает не менее 80% времени, вспомогательные операции занимают 10-20%. При работе станков с ручным управлением до 85% времени уходит именно на замену инструмента, переналадку оборудования и другие вспомогательные операции. При внедрении станков с ЧПУ штучное время уменьшается на 50%, причем на таком оборудовании могут работать операторы с более низким уровнем квалификации, чем это необходимо для работы на аналогичных станках с ручным управлением.

Станки с ЧПУ целесообразно использовать для изготовления деталей со сложной пространственной геометрией, обработка которых требует одновременного перемещения нескольких рабочих органов в разных плоскостях, деталей с большим количеством переходов. На программируемых станках можно создавать и корректировать программы изготовления деталей, в конструкцию которых часто вносятся изменения.

Изготовление деталей на станках с ЧПУ дает наибольший экономический эффект, когда применение универсальных станков с ручным управлением связано с использованием сложной оснастки, требующей длительной наладки оборудования.

Обработка на станках с ЧПУ против обработки на станках с ручным управлением

Обработка с ЧПУ стала центральным элементом современных производственных процессов. Большинство отраслей промышленности полагаются на эту технологию для удовлетворения потребностей нескольких этапов производства. От создания прототипов до массового производства – обработка с ЧПУ может сделать все.

Однако многие специалисты задаются вопросом, как эта технология сочетается с другими альтернативами. Одним из наиболее часто задаваемых вопросов является сравнение производительности обработки на станках с ЧПУ и станках с ручным управлением.

В чем разница между обработкой на станках с ЧПУ и обработкой на станках с ручным управлением?

Хотя ЧПУ обработка и обработка на станках с ручным управлением схожи, способ, которым они это делают, и качество конечного продукта совершенно разные. Давайте сделаем краткий обзор обработки на этих двух технологиях, прежде чем перейти к подробному рассмотрению каждой из них:

Что такое обработка с ЧПУ?

Обработка с ЧПУ — это производственный процесс, в котором режущий инструмент управляется автоматизированной системой для удаления материала с заготовки. Это масштабируемый процесс, который может выполнять все операции – от создания прототипов до массового производства. Она была создана в середине 20-го века.

Что такое обработка на станке с ручным управлением?

Станок с ручным управлением, как следует из названия, использует труд человека для управления режущим инструментом и удаления материала с заготовки. Режущий инструмент в этом процессе может быть простым или сложным, но относительное движение осуществляется оператором.

Преимущества и недостатки обработки на станке с ЧПУ по сравнению со станком ручной обработки

Обработанные детали на станках с ЧПУ и детали, обработанные на станках ручной обработки, имеют довольно много различий между собой. Эти различия часто можно заметить при визуальном осмотре готовых деталей. Ниже приведены преимущества и недостатки каждого процесса, чтобы было понятно, чего вам следует ожидать:

Преимущества обработки на станках с ЧПУ

Станки с ЧПУ обеспечивают такие преимущества, как:

  • Станки с ЧПУ имеют высокую скорость производства;
  • Благодаря высокой скорости производства, производители могут устранить узкие места в поставках и выполнить масштабные производственные требования;
  • Безопасность процесса очень высока, поскольку человеку не нужно вручную обрабатывать продукт;
  • Благодаря точному перемещению режущего инструмента с минимальным шагом, обеспечивается высокая точность процесса;
  • Поскольку режущим инструментом не управляют люди, исключена возможность человеческой ошибки;
  • Рабочая сила, а значит и затраты на рабочую силу, значительно сокращаются. Для этого метода производства требуется только один оператор ЧПУ станка, который может контролировать всю работу. Фактически, один оператор станка с ЧПУ может обслуживать несколько станков с ЧПУ;
  • Поскольку нет человеческих ошибок и все контролируется автоматизированными системами, вероятность поломки машины меньше, что приводит к снижению затрат на обслуживание;
  • Можно создавать очень сложные и замысловатые конструкции;
  • Станки с ЧПУ выводят согласованность на новый уровень, и все детали выглядят абсолютно одинаково. Это весьма желательно при массовом производстве;
  • Благодаря высокой точности, сектор исследований и прототипирования может наглядно представить, как будет выглядеть конечный продукт;
  • Благодаря более быстрому производству, обработка на станках с ЧПУ позволяет более эффективно использовать энергию;
  • Станки с ЧПУ легче модернизировать, просто обновив программное обеспечение станка;
  • Поскольку станки управляются программным обеспечением, один оператор может управлять несколькими станками одновременно;
  • Эти станки очень универсальны, и один цех может обрабатывать большое количество материалов;
  • Благодаря снижению затрат на техническое обслуживание и эксплуатационных расходов снижается себестоимость продукции. Это приносит производителям большую прибыль;
  • Обработка на станках с ЧПУ — это надежный процесс. Станок контролирует такие факторы, как температура и контроль охлаждающей жидкости, поэтому поломок происходит меньше. В случае поломки многие станки могут даже самостоятельно диагностировать проблему для более быстрого решения;
  • Сложные проекты, например, требующие многоосевого фрезерного станка, не могут быть выполнены должным образом на станках ручной обработки.

Недостатки обработки с ЧПУ

Хотя обработка с ЧПУ является наилучшим вариантом, когда речь идет о производстве, у этого процесса могут быть и определенные недостатки. К таким недостаткам относятся:

  • Оборудование с ЧПУ требует больших первоначальных инвестиций, поскольку станки стоят дорого. Стоимость пусконаладочных работ – еще один важный фактор, который необходимо учитывать;
  • Существует дополнительный этап компьютерного программирования, который требует квалифицированного программиста для создания кодов для компонентов;
  • Качество работы станка зависит от квалификации оператора.
    Поэтому для достижения хорошего результата требуется опытный оператор;
  • Хотя поломки случаются реже, в случае поломки необходимо вызывать высококвалифицированного специалиста;
  • После программирования деталей требуется отладка и выявление ошибок, чтобы станки с ЧПУ не вышли из строя во время работы. Отладка требует дополнительного времени и навыков.

Преимущества изготовления изделий на станках с ручным управлением

Станки с ручным управлением обеспечивают такие преимущества, как:

  • Ручная обработка имеет низкие первоначальные инвестиционные затраты. Поэтому даже небольшие мастерские могут приобрести оборудование без раздумий;
  • Для обработки деталей не требуется программирование. Оператор может работать непосредственно над деталью;
  • Для небольших проектов или разовых заказов время выполнения заказа сокращается, так как оператору не нужно проходить этап программирования;
  • Ручная обработка хорошо справляется с настройкой.
  • Рабочему не нужно обладать навыками работы с компьютеризированными панелями;
  • В случае поломки, например такого станка как фрезерный, его легко починить, а стоимость ремонта невелика.

Недостатки станков ручной обработки

Недостатками станков ручной обработки являются:

  • Скорость производства при этом процессе довольно медленная. То, что ЧПУ может сделать за несколько минут, станку с ручным управлением может потребоваться нескольких часов;
  • Они не могут справиться с современными требованиями и количеством крупномасштабного производства;
  • Точность ручной обработки включает в себя человеческие ошибки;
  • Из-за недостаточной точности и более высокой вероятности ошибки возникает больше брака. Это приводит к увеличению отходов и росту затрат.

Как выбрать между обработкой на станках с ЧПУ и обработкой на станках с ручным управлением?

Хотя станок с ЧПУ и ручной станок делают одно и то же, каждый из них подходит для разных деталей и масштабов производства. Ниже приведены области применения каждой технологии:

Области применения станков с ЧПУ

Станки с ЧПУ лучше всего подходят для таких случаев, как:

  • Крупномасштабное производство деталей. Например, для изготовления винтовой резьбы требуется токарный станок с ЧПУ или фрезерный станок с ЧПУ, а использование любого другого станка, такого как ручной токарный станок или ручной фрезерный станок, значительно замедлит производство и не будет стоить затрат на проект;
  • В случае создания прототипов производители хотят, чтобы прототип был похож на конечные детали, чтобы они могли изучить характеристики и дефекты. С этой целью для задач прототипирования предпочтительно использовать токарные станки с ЧПУ, фрезерные станки с ЧПУ и другое оборудование с ЧПУ;
  • Для быстрой смены оснастки обработка на станках с ЧПУ предпочтительнее, чем на токарных или фрезерных станках с ручным управлением.
  • Станки ручной обработки не подходят для сложных деталей. Для таких проектов выбирают многоосевые токарные и фрезерные станки с ЧПУ.
    Примерами могут служить сложные компоненты в военной и аэрокосмической промышленности.

Применение станков с ручным управлением

Станки ручной обработки могут быть лучшим решением для таких задач, как:

  • В небольших проектах лучше использовать ручной фрезерный станок, ручной токарный станок и другое оборудование с ручным управлением. Это связано с тем, что для небольших проектов стоимость проекта недостаточно велика, чтобы покрыть первоначальные инвестиции в станок с ЧПУ;
  • При небольшом количестве деталей, например, от 1 до 10, ручные станки являются лучшим вариантом, поскольку нет достаточной маржи для найма команды программистов и создания CAD и CAM моделей детали;
  • Для короткого времени оборота небольших партий продукции предпочтительнее ручные станки, поскольку нет времени на дополнительные шаги, такие как программирование.

Как решить, что лучше для ваших нужд – обработка с ЧПУ или ручная обработка?

Решение о том, использовать ли обработку с ЧПУ или ручную обработку, в основном зависит от ваших требований и производственных целей. Если вы хотите изготовить единичное изделие по индивидуальному проекту, ручная обработка может быть лучшим вариантом. Однако для серийного производства или получения высокоточных деталей лучше использовать обработку с ЧПУ.

Часто задаваемые вопросы:

Здесь приведены ответы на некоторые распространенные вопросы, касающиеся обработки на ручных станка и обработки на станках с ЧПУ:

1. Является ли обработка на станках с ЧПУ более безопасной?

Да, обработка на ЧПУ станках определенно обеспечивает более высокую безопасность, чем работа за ручными станки. Это связано с тем, что большинство работ в таких станках, как ручной фрезерный станок, выполняются с помощью человеческой рабочей силы. Однако станок с ЧПУ имеет автоматизацию фрезы, что позволяет держать операторов на безопасном расстоянии.

2. Подходит ли обработка на станках с ЧПУ для широкого спектра материалов и применений?

Да, обработка на станках с ЧПУ — это один из самых универсальных производственных процессов. Обрабатывающее оборудование с ЧПУ, такое как фрезерный станок с ЧПУ, может работать с любым типом материала, будь то металлы, сплавы, дерево, пластмассы, керамика и даже стекло. Это расширяет сферу его применения больше, чем другие популярные технологии производства, такие как литье под давлением.

3. Является ли обработка на станках с ЧПУ более точной, чем обработка на ручных станках?

Да, точность обработки на станках с ЧПУ выше, за счет обеспечения точности на микроскопическом уровне, что невозможно при использовании станков ручной обработки из-за человеческих ограничений последних. Именно поэтому оборудование для обработки с ЧПУ, такое как фрезерный станок с ЧПУ, используется там, где допуски должны быть сведены к минимуму.

Заключение:

Станки с ЧПУ обогнали большую часть рынка станков с ручным управлением. Несмотря на это, такие станки, как ручной фрезерный станок, являются предпочтительными для некоторых операторов из-за отсутствия требований к программированию и простоты настройки. Однако, когда требуется массовое производство, нет ничего лучше, обработка на станках с ЧПУ.

ЧПУ обработка | Определение | процессы | Машинное оборудование

Основы обработки и автоматизации с ЧПУ

На этой странице объясняется, что означает ЧПУ в целом, и объясняются основные процессы обработки с ЧПУ и используемое в них оборудование. В конце обсуждаются автоматизируемые действия и виды автоматизации. Если вы хотите узнать больше:

Загрузите наше полное руководство по автоматизации ЧПУ

Быстрый переход:

Что такое ЧПУ?

Основные процессы механической обработки с ЧПУ

Основные типы станков с ЧПУ

Автоматизация обработки с ЧПУ

Что такое ЧПУ?

Терминология, история и применимые материалы

По определению CNC ( C компьютеризированный N umerical C контроль) означает управление станком или другим устройством автоматически с помощью компьютера вместо прямого управления оператором. Станки, с другой стороны, используют различные процессы, такие как фрезерование или токарная обработка куска сырья для производства готовой заготовки — это часто называют дискретное производство . Примечательно, что первые станки с ЧПУ в 1940-х и 1950-х годах использовали бумажную ленту или перфокарты для управления движением. «ЧПУ» превратилось в «ЧПУ» только после того, как в 1960-х годах в качестве контроллеров были представлены компьютеры. Язык программирования, который превращает программу ЧПУ — информацию — в точные движения станка, называется

G-code .

Современный 5-осевой фрезерный станок для изготовления зубчатого колеса

Сначала большинство станков с ЧПУ изготавливались на заказ для изготовления определенных деталей, как показано на рисунке ниже, хотя машины общего назначения также производились для токарной обработки или сверления процессы например. С 19Обрабатывающие центры с ЧПУ общего назначения 90-х годов, подходящие для определенных процессов и диаметров деталей (например, 4-осевой фрезерный станок со столом 800×800 мм), значительно эволюционировали и завоевали большинство рынков.

Для контраста вот специальный горизонтальный фрезерно-сверлильный станок с ЧПУ 1970-х годов, используемый в производстве блоков цилиндров.

В принципе, станки с ЧПУ можно использовать для обработки любого материала, от металла до композитов, дерева, пластика и так далее. Несмотря на то, что Fastems работала с клиентами во всех упомянутых областях материалов, эта страница посвящена металлам и композитам.

Основные процессы обработки с ЧПУ

ЧПУ как таковые могут применяться в огромном разнообразии производственных процессов и машин. На этой странице мы сосредоточимся на операциях механической обработки, которые можно идентифицировать по их производству чипов . Это означает, что процессы субстрактные по своей природе, а используемое оборудование часто называют режущими станками .

Судя по заголовку страницы, Обработка с ЧПУ может быть определена как процессы механической обработки с автоматическим и цифровым управлением. К основным процессам механической обработки относятся:

  • Фрезерование , при котором шпиндель вращается, удаляя материал.
  • Токарная обработка , при которой цилиндрическая заготовка вращается, а шпиндель закреплен, удаляя материал
  • Сверление , когда в заготовке вырезается отверстие
  • Шлифование , при котором катящийся абразивный круг удаляет небольшое количество материала
  • Распиловка , когда материал разрезается (на части) лезвием.
  • Отделочные операции
    • Напильник , который представляет собой небольшое удаление материала, сочетающее шлифовку и распиловку и используется в основном для удаления заусенцев
    • Полировка и чистка щеткой, когда гладкая или блестящая поверхность создается с помощью абразивного процесса.

Вышеупомянутые часто называют обычными обрабатывающими и абразивными процессами . Существует много других операций, таких как электроэрозионная обработка (электроэрозионная обработка), лазерная или гидроабразивная резка в категории операций по удалению материала, которые не обсуждаются на этой странице. Иногда операции механической обработки также сочетаются с процессами аддитивного производства в гибридные машины . Дополнительную информацию о процессах удаления материала см., например, в публикации Mikell Groover’s Fundamentals of Modern Manufacturing  , откуда взята следующая иллюстрация:

Основные типы станков с ЧПУ

Учитывая описанный выше контекст операций обработки, наиболее типичными станками с ЧПУ являются:

  • 3-, 4- и 5-осевые фрезерные станки, иногда также называемые обрабатывающими центрами
  • Токарные станки
  • Многоцелевые станки: токарно-фрезерные и токарно-фрезерные станки, сочетающие в себе фрезерный шпиндель и крепление для токарных операций.
  • Шлифовальные и распиловочные станки

Этот токарный станок также может выполнять фрезерные операции

При обсуждении чистовой обработки и других вспомогательных процессов обработки можно также добавить в список различные механизмы или ячейки, которые управляются в цифровом виде и автоматически через ПЛК (программируемый логический контроллер), например удаление заусенцев с роботом или могут считаться станками с ЧПУ, такими как маркировочная машина.

Сюда могут входить:

  • Удаление заусенцев с помощью робота
  • Шлифование с помощью робота
  • Полировка роботом
  • Стиральные машины
  • Маркировочные машины
  • Измерительные машины

Удаление заусенцев с помощью робота

Автоматизация станков с ЧПУ

Автоматизация станков с ЧПУ — обширная тема. Этот раздел начинает путешествие с объяснения типичных действий, предлагающих потенциал автоматизации. Наконец, приведена иллюстрация, объединяющая тип автоматизации с типами оборудования/процесса, обобщающая всю эту страницу.

Какие действия вы можете автоматизировать?

Автоматизация просто означает уменьшение вмешательства человека в процесс. Ниже вы можете увидеть две основные категории деятельности, предлагающие наибольший потенциал автоматизации на станках с ЧПУ. Лучшие практики их автоматизации обсуждаются здесь

Автоматизированное планирование производства в системе автоматизации с ЧПУ

Автоматизация планирования производства и управления ресурсами

Объединение ваших людей, оборудования и ИТ-систем для совместной работы. На практике это означает такие функции, как:

  • Автоматизированные информационные потоки между различными системами данных и оборудованием или ячейками.
  • Проактивное и постоянное обновление производственного плана на основе производственных заказов и их приоритетов
    • Автоматическое получение заказов из ERP
    • Руководство оператора, чтобы всегда предпринимать правильные действия в нужное время
  • Обработка «рецепта» изготовления заготовки
  • Управление (комплексной) поэтапностью производства в рамках производственного процесса
  • Упреждающее управление ресурсами в сравнении с производственным планом и отчетами о недостающих ресурсах.
    • Приспособления, поддоны и захваты
    • Сырье
    • NC-программы
    • Режущие инструменты, параметры инструмента и смещения
  • Отчетность и аналитика
    • Ключевые показатели эффективности производства и оборудования, такие как использование, OEE, доступность…
    • Просмотры выполнения заказа
    • Запасы / незавершенное производство
    • История производственных событий и отслеживаемость
  • Автоматизированная документация (безбумажное производство)

Роботы могут использоваться для доставки пластин с нулевой точкой на стол станка.

Автоматизация физического движения и операций

Аппаратное обеспечение автоматизации может воспроизводить воспроизводимые и стабильные процессы с очень высокой эффективностью и точностью. На практике это может означать такие действия, как:

  • Перемещение (с нулевой точки) поддонов для обработки на стол станка и со стола.
  • Автоматическая загрузка/разгрузка приспособлений с помощью робота
  • Прямая передача заготовок на стол станка или патрон
  • Автоматическая регулировка или замена патрона
  • Замена захвата и инструмента в роботах
  • Передача инструмента в инструментальные магазины
  • Движения заготовки к/от вспомогательных процессов обработки, таких как
    • Удаление заусенцев
    • Мойка
    • Термическая обработка
    • Мойка
    • Маркировка
    • Полировка
    • Измерение
  • Управление сырьем и его передача
  • Управление полуфабрикатами и их транспортировка

Как совместить автоматику и станки с ЧПУ?

На приведенном ниже рисунке перечислены типичные (но, конечно, не все) операции обработки с ЧПУ и оборудование с потенциалом автоматизации. Во-вторых, он показывает, что подразумевает требуемый уровень автоматизации для системы автоматизации:

  1. Всегда можно автоматизировать деятельность по планированию производства и управлению ресурсами — даже без автоматизации «железа»!  Примером такого программного обеспечения является WCO Fastems, которое является частью нашего пакета программного обеспечения для управления производством (MMS).
  2. Если кто-то хочет автоматизировать физическое перемещение заготовок, поддонов, инструментов, сырья и т. д., правильным решением будет выбор различных решений для автоматизации обработки поддонов или деталей. Пожалуйста, имейте в виду, что функции планирования производства и управления ресурсами так же важны, когда речь идет о физической автоматизации. См. наш поиск решений, чтобы изучить ваши варианты, например. 4-осевые фрезерные станки или токарно-фрезерные станки.

Следующие шаги? Загрузить руководство по автоматизации с ЧПУ

Если вы думаете о том, как решить проблемы производства на станках с ЧПУ, связанные с затратами на единицу продукции, большим объемом незавершенного производства (WIP) или запасами, длительными сроками выполнения заказов, обеспечением качества и отслеживанием, это руководство нужно загрузить.

Что такое обработка с ЧПУ: процессы, операции и преимущества