Устройство станка с чпу его основные узлы: его основные узлы, классификация, особенности

Вращающийся датчик положения.

Все вращающиеся датчики имеют один существенный недостаток. Так как они устанавливаются непосредственно на валу двигателя, то не могут напрямую измерить линейное положение исполнительного органа станка. Они дают рассчитанное положение, основанное на данных о шаге ходового винта, и в высокоточных станках для определения линейного положения не применяются. Их можно использовать в конструкции шпинделя для определения числа оборотов при вращении и для нахождения его углового положения.

Линейные датчики положения

Используются практически во всех современных станках с ЧПУ для точного определения абсолютной или относительной позиции исполнительных органов. Датчики содержат два взаимосвязанных узла, растровую шкалу и считывающую головку.

На индикаторной пластине так же присутствует два растровых участка со смещенным шагом для формирования двух сигналов. Когда считывающая головка перемещается вдоль растровой шкалы, то световые сигналы от осветителей проходят через индикаторную пластину, затем через шкалу и регистрируются фотоприемниками. Полученные сигналы дают возможность определить величину и направление перемещения. На растровой шкале может находиться дополнительная дорожка референтных меток для задания собственного начала отсчета.

Линейный датчик положения.

Системе ЧПУ также необходима информация о скорости, ускорении и замедлении исполнительного органа станка. Расчет величины ускорения и замедления необходим для точного позиционирования. Дело в том, что, когда рабочий стол перемещается в требуемую позицию, он заранее замедляет скорость перемещения, чтобы “не промахнуться” мимо требуемой координаты.

Датчики состояния исполнительных органов

Кроме вышеперечисленных датчиков, конечно же, используются и другие. Температурные датчики (термопары) применяют для определения температуры исполнительных органов, расчета температурного линейного расширения компонентов станка и для контроля над температурой масла и воздуха.

Компоновка станков с ЧПУ: особенности, характеристики

Продолжаем публикацию материалов из учебного пособия «Металлорежущие станки с ЧПУ» под редакцией В.Б. Мещерякова. На этот раз разберем компоновку станков с ЧПУ, ее особенности, характеристики.

Разработка и внедрение систем ЧПУ оказали большое влияние на компоновку и конструкцию существующих станков, оснащаемых этими системами управления.

Новые широкие функциональные возможности систем ЧПУ, их особенности по сравнению с ранее применяемыми ПУ потребовали нового подхода к разработке новых или модернизации существующих компоновок станков, конструкции их узлов и механизмов. Во многих случаях были разработаны и стали применяться оригинальные, ранее редко или вообще неприменяемые компоновки, а также конструкции ряда узлов и механизмов. Параллельно с этим проводилась разработка и применение новых регулируемых приводных электродвигателей, различных измерительных систем, новых конструкций комплектующих элементов станка (подшипников, направляющих, механизмов автоматической смены инструментов и заготовок и др.), новых материалов для изготовления деталей станка. Все это позволило значительно упростить кинематику станков с ЧПУ, повысить их производительность, точность и надежность работы.

С другой стороны, широкие технологические возможности станков с ЧПУ, высокая степень автоматизации их работы усложнили эти станки, повысили их стоимость, потребовали тщательной подготовки обслуживающего персонала, разработки более рациональных систем их технического обслуживания и ремонта.

В настоящее время имеется значительное многообразие компоновок станков с ЧПУ как для обработки деталей типа тел вращения, так и для обработки корпусных и плоских деталей. На этапе разработки компоновки закладываются важнейшие показатели станка: точность, производительность, надежность, металлоемкость. Для экономии дорогостоящей производственной площади необходимо делать станки предельно компактными. Отмечается, что ни качеством конструкции и выбором материалов, ни тщательным изготовлением и сборкой нельзя компенсировать ущерб, нанесенный выбором нерациональной компоновки станка и неверным определением ее основных пропорций.

Компоновку станка с ЧПУ можно определить как систему расположения его узлов и направляющих, которая отличается структурой, пропорциями и свойствами этой системы. Компоновка станка обеспечивает выполнение всех формообразующих и вспомогательных движений и имеет блочную структуру, состоящую обобщенно из одного стационарного и нескольких подвижных блоков, разделенных линейными или круговыми направляющими.

Например, компоновка станка влияет на его точность через:

• упругие деформации базовых деталей и узлов в зависимости от их массы, размеров, конструктивной формы, взаимного расположения, вылетов подвижных деталей и узлов и изменения этих вылетов;
• износ направляющих, зависящий от схемы расположения, размеров и типов направляющих, расположения нагружаемых элементов относительно рабочей зоны станка;
• температурные деформации базовых и других деталей и узлов станка, что приводит к относительному линейному смещению узлов станка, несущих заготовку и режущий инструмент, а также к их угловым поворотам. Величина, характер и направление действия температурных деформаций в значительной степени определяются размещением на станке тепловыделяющих узлов и получаемой избыточной температурой их нагрева.

От компоновки зависят динамическая жесткость упругой механической системы станка и запас устойчивости, уровень частот собственных колебаний, характер этих колебаний и др.

Важными элементами в компоновке станка являются его базовые детали (станины, стойки, колонны и др.). От их компоновки и конструкции зависят точность, жесткость, металлоемкость и другие характеристики станка. Так, для повышения жесткости базовые и корпусные детали многих современных станков с ЧПУ делают сварными из толстолистовой стали с большим количеством ребер.

Применение сварных корпусных деталей вместо литых позволяет:

• исключить риск получения брака в тяжелых отливках и снизить трудоемкость работ при необходимости исправления этого брака;
• снизить трудоемкость механической обработки за счет уменьшения припусков на сварные детали по сравнению с литыми;
• увеличить жесткость сварных корпусных деталей при одновременном снижении их металлоемкости благодаря применению при сварке большой номенклатуры профилей жесткого сечения. Жесткость изгиба и кручения сварных деталей по отношению к литым часто увеличивается в 2,5–3 раза;
• отказаться от традиционных методов конструирования сварных корпусных деталей по аналогии с литыми, а именно: упростить формы самой детали и ее элементов; провести унификацию составных элементов; создать их размерные ряды и применять унифицированные элементы для проектирования сварных корпусных деталей станков.

Однако необходимо учитывать, что в некоторых случаях создание сварных корпусных деталей является более трудоемким, особенно если эти детали имеют сложную конфигурацию и затрудняется унификация составных свариваемых элементов. Кроме того, литые корпусные детали из чугуна часто имеют лучшую виброустойчивость и стабильность формы. Все корпусные сварные детали для снятия внутренних напряжений необходимо подвергать отжигу.

Наряду с литыми и сварными базовыми деталями из чугуна и стали, в современных станках с ЧПУ применяют базовые детали из композиционных материалов, в частности из синтеграна. Это композиционный материал на основе наполнителя в виде крошки гранита и полимерного (эпоксидного) связующего компонента холодного отверждения в количестве до 10%.

Синтегран по сравнению с чугуном имеет следующие основные преимущества: в 4–5 раз выше демпфирующая способность; минимальные внутренние напряжения в отливках и, соответственно, повышенная стабильность размеров во времени; в десятки раз ниже теплопроводность и, соответственно, малая чувствительность деталей из синтеграна к перепаду температур; высокая коррозионная стойкость; меньшая трудоемкость изготовления отливок.

Рис. 3.1. Варианты компоновок станины и суппортов в токарных станках:
а — горизонтальная; б — двусторонняя наклонная;
в — наклонная с расположением одного суппорта в нижней части станины;
г — вертикальная; д — наклонная с расположением суппортов параллельно друг другу

На рис. 3.1 схематично показаны применяемые варианты компоновок станин 3 и суппортов 1 и 2 на токарных станках, в том числе с ЧПУ. Компоновки различаются получаемыми габаритными размерами, удобством доступа оператора и наладчика к рабочей зоне и режущим инструментам, схемой восприятия сил резания направляющими суппортов, отводом стружки и др. В современных токарных станках с ЧПУ наряду с вариантом, показанным на рис. 3.1, а, широкое применение получила компоновка, показанная на рис. 3.1, д. При такой компоновке имеется удобный доступ оператора к патрону шпинделя для установки заготовки, к задней бабке и к револьверной головке с инструментами. При этом данные токарные станки с ЧПУ выпускаются как с одной, так и с двумя револьверными головками. Некоторые фирмы выпускают токарные станки с ЧПУ c тремя револьверными головками, с противошпинделем, а также имеющие другие компоновки.

Важное значение имеет правильная компоновка отдельных узлов станка с ЧПУ (шпиндельной бабки, приводов подач и др.). В современных многоцелевых станках применяется как вертикальная, так и горизонтальная компоновка шпинделя. В станках с горизонтальной компоновкой шпинделя находит широкое применение арочная конструкция колонны, в центральном проеме которой перемещается шпиндельная бабка (рис. 3.2, а). Такая компоновка предотвращает скручивание колонны при нагрузке вдоль оси шпинделя, что наблюдалось при старом консольном расположении шпиндельной бабки (рис. 3.2, б). Кроме того, при такой термосимметричной компоновке снижается влияние температурных деформаций колонны на точность станка за счет равномерного нагрева ее левой и правой сторон. При консольном расположении шпиндельной бабки имели место неравномерные температурные деформации, которые приводили к значительным отклонениям оси шпинделя.

Рис. 3.2. Виды компоновок шпиндельных бабок на многоцелевых и токарных станках с ЧПУ:
а — с центральным расположением в колонне; б — консольная;
в — с креплением на горизонтальной плоскости; г — на наклонной плоскости

Условия перемещения шпиндельной бабки в центральной части колонны станка с точки зрения износа направляющих могут быть улучшены за счет увеличения ее высоты Н по отношению к ширине В по сравнению с конструкцией, где эти размеры одинаковые (см. рис. 3.2, а).

На рис. 3.2, в и г показаны разные варианты компоновки и крепления шпиндельной бабки в токарных станках с ЧПУ, в результате чего получаются различные направления и величины смещения шпинделя из-за температурных деформаций.

При креплении шпиндельной бабки 2 (см. рис. 3.2, в) на станине на горизонтальной плоскости 1 смещение шпинделя из-за температурных деформаций относительно режущего инструмента, установленного в револьверной головке 4, происходит в вертикальном направлении 3. При креплении шпиндельной бабки 2 на станине на наклонной поверхности 1 (см. рис. 3.2, г) отклонение шпинделя происходит уже под углом к вертикали в направлении 3 и погрешность изготовления детали получается меньше.

Разные величины относительного смещения шпинделя и суппорта токарного станка с ЧПУ из-за температурных деформаций могут получаться при различной компоновке привода продольной подачи (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Виды компоновок привода продольной подачи суппорта токарного станка с ЧПУ:
а — с левым расположением приводного электродвигателя;
б — с правым расположением приводного электродвигателя;
в — с жестким закреплением двух опор винта

При первом варианте (рис. 3.3, а) смещение шпиндельной бабки 2 со шпинделем происходит в направлении 1, а ходового винта 5, имеющего приводной электродвигатель и подшипниковую опору 3 с левой стороны, в направлении 4. В результате эти смещения совпадают по направлению и накладываются друг на друга, что уменьшает погрешность изготовления детали. При втором варианте (рис. 3.3, б) смещение шпиндельной бабки 2 со шпинделем и ходового винта 5 происходит уже в разных направлениях 1 и 4, в результате эти смещение суммируются, что увеличивает погрешность изготовления детали. При третьем варианте (рис. 3.3, в) ходовой винт установлен в двух неподвижных опорах 3 и предварительно растянут. В результате при нагреве температурные деформации ходового винта не влияют на точность изготовления детали.

Изменение положения центра тяжести узла станка (изменение вылета массы), а также вылета точки приложения сил резания является причиной так называемой перевалки узла станка при его неправильной компоновке. Снижение или исключение перевалки узла станка достигается наряду с применением направляющих качения с предварительным натягом и гидростатических направляющих замкнутого типа также соответствующей компоновкой и конструкцией стола, салазок и их привода, например центральным расположением ходового винта 2 салазок 1 среди направляющих, когда его ось находится в одной вертикальной плоскости с осью шпинделя 3 (рис. 3.4, а). Это позволяет практически исключить возможность перевалки салазок с заготовкой в горизонтальной плоскости под действием сил резания из-за зазоров и упругих деформаций их направляющих. Последнее имеет место при другой компоновке, когда ось ходового винта 2 салазок 1 и ось шпинделя 3 находятся в разных вертикальных плоскостях. (рис. 3.4, б).

Рис. 3.4. Компоновка станка с ЧПУ с центральным (а) и смещенным (б)
расположением ходового винта привода поперечной подачи салазок

В настоящее время получает широкое применение модульный принцип построения и изготовления станков с ЧПУ и станочных систем.

Под модулем в этом случае понимается конструктивно и функционально законченная единица, являющаяся составной частью станка с ЧПУ и станочной системы.

Все большее количество узлов и механизмов станка с ЧПУ (узел шпинделя, направляющие, передача ходовой винт–гайка, револьверные головки, устройства ЧПУ, измерительные преобразователи, приводные электродвигатели и др.) стали практически полностью или частично независимы от конструкции и иногда даже типа станка, и их необходимые типоразмеры стали централизованно разрабатываться и выпускаться различными специализированными фирмами.

При применении модульного принципа конструктор, решая задачу разработки конкретного станка, выбирает нужные ему готовые узлы и механизмы из каталогов и проектирует самостоятельно только, по сути, общую компоновку и базовые узлы станка (станину, колонну, корпуса шпиндельной бабки, суппортов и другие корпусные детали). Это похоже на детскую игру «Лего», когда из отдельных модулей собирается любая желаемая компоновка и конструкция разных изделий. При этом конструктор выбирает модули тех фирм, которые он считает нужными сам или которые его попросит заказчик станка.

На сегодняшний день при использовании модульного принципа построения станков с ЧПУ существует два направления: первое направление производство разных модификаций станка с ЧПУ на основе одной его базовой модели и самостоятельно разработанных этой же фирмой ряда различных унифицированных основных узлов и механизмов (рис. 3.5, а). Другим примером являются многоцелевые станки с ЧПУ с горизонтальной компоновкой шпинделя фирмы Graffenstaden (Франция), различные модификации которых можно создавать из гаммы модулей, разработанных и изготавливаемых данной фирмой (рис. 3.5, б). По мере увеличения централизованной разработки и изготовления все большего разнообразия унифицированных и нормализованных узлов и механизмов станков с ЧПУ специализированными фирмами более перспективным становится второе направление использования модульного принципа, когда при разработке и изготовлении конкретных станков с ЧПУ в максимальной степени применяются готовые модули большинства узлов и механизмов станков с ЧПУ.

Рис. 3.5. Модульный принцип построения станков с ЧПУ:
а — токарного многоцелевого станка с ЧПУ фирмы Schablin (Швейцария)

Рис. 3.5. Модульный принцип построения станков с ЧПУ:
б — многоцелевого станка с ЧПУ фирмы Graff enstaden (Франция)

Применение модульного принципа построения станков с ЧПУ по первому и, особенно, по второму направлению позволяет:

• сократить время разработки, проектирования и изготовления станков для обработки установленной номенклатуры заготовок с получением заданных технических и технологических характеристик;
• снизить стоимость металлорежущих станков. Созданные на модульном принципе станки не обладают избыточными функциями, поэтому они экономичнее станков с универсальными возможностями;
• увеличить надежность работы станка за счет отработанности входящих в него модулей и наибольшего соответствия данной конструкции модулей выполняемой задаче;
• повысить точность станка. Фирма, которая профессионально занимается выпуском конкретного модуля, более качественно, быстрее и дешевле изготовит данный модуль;
• повысить переналаживаемость станков за счет возможности их более быстрой компоновки при наличии готовых узлов и механизмов;
• улучшить условия эксплуатации и ремонтопригодность за счет уменьшения разнообразия конструкций модулей и составляющих их элементов.

13 Детали станка с ЧПУ – Блок-схема ЧПУ

Станки с ЧПУ (ЧПУ) представляют собой сложное оборудование, предназначенное для автоматического изготовления деталей из широкого спектра материалов, включая металл, пластик и дерево. Станки с ЧПУ бывают разных конфигураций, но наиболее распространенными являются фрезерные станки с ЧПУ и токарные станки с ЧПУ. Токарные станки с ЧПУ лучше подходят для обработки цилиндрических деталей, тогда как фрезерные станки можно использовать для обработки плоских, изогнутых или угловых деталей.

В этой статье будут описаны различные части станка с ЧПУ. Некоторые детали являются общими для токарных и фрезерных станков, например, блок управления, система привода и система обратной связи, в то время как другие относятся к определенному типу станков. Например, задние и передние бабки можно найти только на токарных станках с ЧПУ.

1. Устройство ввода

«Устройство ввода» для станка с ЧПУ — это средство, с помощью которого программы ЧПУ загружаются в станок. Этим устройством ввода может быть клавиатура (для непосредственного ввода команд G-кода), флэш-накопитель USB (для переноса завершенной программы с другого компьютера) или беспроводная связь (если программа должна быть загружена с другого компьютера по локальной сети). ).

2. Блок управления станком (MCU)

MCU (блок управления станком) представляет собой набор электронных аппаратных и программных средств, которые считывают G-код, предоставленный устройством ввода, и преобразуют его в инструкции, которые могут быть выполнены драйверы инструментов для выполнения желаемых операций обработки. Это один из важнейших компонентов станков с ЧПУ. MCU интерпретирует координаты G-кода в движениях, выполняемых серводвигателями вдоль различных осей станка. Он также интерпретирует информацию от датчиков обратной связи, чтобы гарантировать, что инструмент находится в ожидаемом положении после завершения движения. MCU также управляет устройством смены инструмента и включением охлаждающей жидкости, как указано в G-коде. Типовой блок управления показан на рисунке 1 ниже:

3. Станки

«Станки» — это общий термин, используемый для обозначения любого инструмента, который может выполнять обработку заготовки, обычно режущего инструмента. Станки принимают разные формы в зависимости от типа станка с ЧПУ. Токарные станки с ЧПУ используют стационарные инструменты и перемещают вращающееся сырье в инструмент для выполнения разрезов. Фрезерные станки с ЧПУ перемещают вращающиеся инструменты в неподвижный материал. Однако более сложные 5-осевые станки могут перемещать как инструмент, так и заготовку, что позволяет создавать более сложные элементы в готовой детали. Станки часто хранятся в «библиотеках инструментов», которые представляют собой стеллажи для хранения всех инструментов, которые могут потребоваться для обработки детали. Устройство смены инструмента автоматически снимает инструмент со шпинделя, помещает его в библиотеку инструментов и устанавливает следующий инструмент. Типичный фрезерный станок с ЧПУ показан на рисунке 2 ниже:

4. Система привода

Система привода относится к двигателям, которые перемещают инструмент вдоль различных осей станка. В случае стандартного фрезерного станка с ЧПУ станина перемещается горизонтально по осям x и y, а режущий инструмент перемещается вверх и вниз по оси z. В стандартном токарном станке с ЧПУ приводная система перемещает режущий инструмент параллельно оси вращения заготовки. Режущий инструмент перемещается по внешнему диаметру материала вдоль оси вращения заготовки, а не поперек оси вращения. Движение в станке с ЧПУ часто управляется серводвигателями, шарико-винтовыми парами и линейными направляющими. Сервоприводы могут точно перемещать гайку шарико-винтовой передачи для позиционирования различных механических компонентов, таких как станина и шпиндель. Линейные направляющие обеспечивают точное перемещение станины и шпинделя с минимальным люфтом.

5. Система обратной связи

Несмотря на точность приводной системы, все же может потребоваться система управления с обратной связью, чтобы после того, как машина перемещает механический компонент в определенное положение, это положение проверялось и, при необходимости корректируется. Положение можно измерить с помощью линейного энкодера или поворотного энкодера, прикрепленного к серводвигателю.

Специальные измерительные инструменты также используются не только для обнуления станка, но и для измерения фактической детали во время обработки, чтобы потенциально отрегулировать параметры обработки в соответствии с размерными требованиями. Типичный измерительный инструмент показан на рисунке 3 ниже:

6. Блок дисплея

Блок дисплея представляет собой экран, на котором отображается важная информация для оператора. Некоторые дисплеи имеют большие экраны с высоким разрешением, на которых отображается большое количество информации, в то время как другие имеют небольшие экраны с низким разрешением, на которых отображается только самая необходимая информация. отображается. Блок дисплея показывает, как оператор взаимодействует с различными функциями станка с ЧПУ, такими как ввод G-кода или изменение настроек станка. Блок дисплея также показывает текущее рабочее состояние машины.

7. Станина

На станине станка с ЧПУ размещается сырье. Для закрепления заготовки на месте используются различные зажимные приспособления. В станине часто есть Т-образные пазы или отверстия, к которым можно прикрепить приспособления. Обычные станки с ЧПУ перемещаются только по горизонтальным осям x и y, но более совершенные 5-осевые станки могут включать вращательные движения по осям x и y. На рис. 4 ниже показана деталь, прикрепленная к станине станка с ЧПУ:

В токарном станке с ЧПУ револьверная головка и задняя бабка крепятся к станине, а заготовка крепится к патрону.

8. Передняя бабка

Передняя бабка — это уникальная часть токарного станка, которая содержит главный привод, подшипники и шестерни, необходимые для вращения патрона с требуемой скоростью для обработки. Переднюю бабку можно найти с левой стороны токарного станка с ЧПУ. Передняя бабка обычно закрыта и доступна через съемные смотровые панели.

9. Задняя бабка

Задняя бабка представляет собой компонент токарного станка с ЧПУ, который используется для осевой поддержки длинных цилиндрических заготовок с одной стороны, в то время как патрон поддерживает другую сторону, а также вращает материал. Без задней бабки силы, создаваемые во время резки, заставят материал отклоняться от фрезы. Сырье центрируется на пиноли задней бабки, которая свободно вращается в задней бабке. Это особенно полезно для резки компонентов, таких как силовые винты или валы. Задняя бабка может перемещаться только вдоль оси z токарного станка, чтобы учесть разную длину исходного материала.

10. Цилиндр задней бабки

Цилиндр задней бабки расположен в задней бабке, имеет конический конец, коллинеарный оси шпинделя и патрона. При обработке длинного вала в центре конца заготовки часто просверливают глухое отверстие, чтобы в него можно было поместить пиноль для поддержки. Перо имеет только ограниченный диапазон движения. Задняя бабка приближается к детали, затем пиноль приводится в действие пневматическим или гидравлическим давлением, чтобы зафиксировать сырье на месте.

11. Ножной переключатель или педаль

Ножные педали используются для включения и выключения патрона и пиноли задней бабки токарного станка с ЧПУ. Ножные педали помогают операторам загружать заготовки и выгружать готовые детали из станка. На станках с ЧПУ обычно нет педалей, поскольку детали уже закреплены на станине, и операторам не нужно, чтобы обе руки были свободны при загрузке и выгрузке сырья.

12. Патрон

Патрон — это специальная деталь для токарного станка, которая используется для захвата сырья во время его обработки на токарном станке. Он вращается с высокой скоростью шпинделем. Патрон обычно имеет три или четыре захвата с пневматическим или гидравлическим приводом. Захваты трехкулачкового патрона самоцентрирующиеся. Все захваты двигаются радиально одновременно. Захваты четырехкулачковых патронов регулируются индивидуально и не являются самоцентрирующимися. Четырехкулачковые патроны более точны, чем трехкулачковые. Они допускают эксцентричную резку, поскольку их положение можно точно контролировать для учета любых изменений в исходном материале. На рис. 5 ниже показан типичный трехкулачковый патрон:

13. Панель управления

Панель управления содержит: устройство ввода, дисплей, клавиатуру и другие кнопки управления, помогающие операторам взаимодействовать со станком с ЧПУ. Панель управления часто крепится к станку с ЧПУ с помощью выдвижного рычага, который позволяет оператору расположить экран в удобном месте.

Что такое станок с ЧПУ?

Станок с числовым программным управлением (ЧПУ) — это управляемый компьютером автоматизированный инструмент, который можно использовать для придания формы различным материалам, таким как металл, пластик или дерево, на основе набора инструкций, генерируемых с помощью программного обеспечения CAM (автоматизированное производство). Есть два широко используемых станка с ЧПУ: токарные станки с ЧПУ и фрезерные станки с ЧПУ.

Каковы преимущества использования станка с ЧПУ?

Станки с ЧПУ широко используются в обрабатывающей промышленности благодаря их многочисленным преимуществам. Станки с ЧПУ могут работать без постоянного участия оператора. Теоретически они также могут работать круглосуточно и без выходных в сочетании с роботизированными системами для загрузки и разгрузки машин. Станки с ЧПУ имеют воспроизводимую точность, а это означает, что тысячи деталей могут быть изготовлены с минимальным отклонением размеров от детали к детали. Станки с ЧПУ также могут производить детали со сложными характеристиками, которые были бы невозможны на ручных станках.

Каковы недостатки использования станка с ЧПУ?

Несмотря на широкое распространение, станки с ЧПУ имеют некоторые недостатки, которые необходимо учитывать. Станки с ЧПУ — дорогостоящие инструменты. Они стоят значительно дороже, чем ручные машины. Однако у них высокая производительность, а стоимость единицы продукции может быть распределена на достаточный объем продаж, чтобы в значительной степени (или полностью) окупить разницу в первоначальных инвестиционных затратах. Для работы на станках с ЧПУ также требуется дорогостоящая квалифицированная рабочая сила. При обработке небольших, одноразовых, простых деталей часто дешевле и быстрее использовать ручной станок, поскольку программирование и настройка станка с ЧПУ для нестандартных деталей может оказаться неэкономичным.

Как работает станок с ЧПУ?

Станок с ЧПУ работает, автоматически разрезая сырье на основе набора инструкций, предоставляемых оператором, называемых G-кодом. Этот G-код содержит координаты конкретных элементов детали, требуемый инструмент, оптимальные скорости и подачи, а также команды для включения или выключения подачи СОЖ. MCU (блок управления станком) преобразует этот G-код в инструкции для различных серводвигателей и шпинделей, чтобы произвести нужную деталь.

Как модернизировать детали станков с ЧПУ

Коммерческие станки с ЧПУ часто не предназначены для модернизации их основной конструкции или механических компонентов. В связи с этим важно правильно определить станок с ЧПУ как для текущих, так и для будущих требований. Хотя механика станка с ЧПУ не может быть модернизирована, некоторые компоненты, которые можно модернизировать для повышения эффективности, перечислены ниже:

1. Станки: Хотя это и не является непосредственным обновлением станка, переход на высококачественные инструменты может значительно улучшить обработку. эффективность.
2. Датчик касания: Датчик касания можно использовать для обнуления станка, а также для выполнения некоторых измерений во время обработки, чтобы позволить станку исправить любые несоответствия.
3. Библиотека инструментов: Библиотека инструментов — это автоматизированная система хранения, которая используется для хранения ряда инструментов на станке, чтобы их можно было автоматически заменять во время обработки.
4. Автоматизация: Одним из наиболее важных усовершенствований станка с ЧПУ является включение систем автоматизации. Одним из распространенных примеров этого является роботизированная рука, которая используется для загрузки сырья в машину, а затем выгрузки готовой детали после завершения обработки. Это значительно повышает производительность машины.

Прибыльна ли обработка с ЧПУ?

Да, обработка с ЧПУ выгодна. Автоматический характер станка с ЧПУ означает, что многие детали могут быть изготовлены быстро и с меньшими затратами по сравнению с ручной обработкой, особенно при относительно больших объемах производства.

Резюме

В этой статье представлены части станка с ЧПУ, объяснено, что они из себя представляют, и рассмотрено назначение каждой из них и принцип их работы. Чтобы узнать больше о станках с ЧПУ, свяжитесь с представителем Xometry.

Xometry предоставляет широкий спектр производственных возможностей, включая обработку с ЧПУ и другие дополнительные услуги для всех ваших потребностей в прототипировании и производстве. Посетите наш веб-сайт, чтобы узнать больше или запросить бесплатное предложение без каких-либо обязательств.

Заявление об отказе от ответственности

Содержание, представленное на этой веб-странице, предназначено только для информационных целей. Xometry не делает никаких заявлений и не дает никаких гарантий, явных или подразумеваемых, в отношении точности, полноты или достоверности информации. Любые рабочие параметры, геометрические допуски, особенности конструкции, качество и типы материалов или процессов не должны рассматриваться как представляющие то, что будет поставляться сторонними поставщиками или производителями через сеть Xometry. Покупатели, которым нужны расценки на детали, несут ответственность за определение конкретных требований к этим частям. Пожалуйста, ознакомьтесь с нашими условиями для получения дополнительной информации.

Команда Xometry

Эта статья была написана различными участниками Xometry. Xometry — это ведущий ресурс по производству с помощью станков с ЧПУ, изготовления листового металла, 3D-печати, литья под давлением, литья уретана и многого другого.

24 различных части станка с ЧПУ и их функции

Привет, друзья, в этой статье вы узнаете 24 различных части станков с ЧПУ и их функции, а также их применение, преимущества, недостатки и многое другое. .

Многие объекты, такие как самолеты, роботы, космические ракеты, автомобили и лодки, изготавливаются с помощью производственной технологии, называемой обработкой с ЧПУ, которая выполняется на станке с ЧПУ.

Станки с ЧПУ предпочитают инженеры во всем мире, потому что они являются одной из самых точных производственных технологий.

Если вы инженер, вы, вероятно, хорошо знакомы со станками с ЧПУ.

Обработка на станках с ЧПУ представляет собой субтрактивную производственную технологию, поскольку детали изготавливаются путем удаления материала из твердого блока, называемого заготовкой или заготовкой.

С помощью ЧПУ можно обрабатывать практически любой твердый материал. Некоторыми из наиболее распространенных материалов являются алюминий, латунь, АБС-пластик, делрин и нейлон.

Итак, не теряя времени, приступим.

Что такое станок с ЧПУ?

Компьютерное числовое управление (ЧПУ) — управление функциями и движениями станка с помощью подготовленной программы, содержащей закодированные буквенно-цифровые данные.

ЧПУ может управлять движениями заготовки или инструмента, входными параметрами, такими как подача, глубина резания, скорость, и такими функциями, как включение/выключение шпинделя, включение/выключение подачи СОЖ и т. д.

Части станков с ЧПУ и их функции

В станках с ЧПУ используются следующие детали:

• Панель управления
• Устройства ввода
• Программа обработки деталей
• Блок управления станком
• Станки
• Система привода
• Система обратной связи
• Панель ПЛК
• Дисплей
• Серводвигатель
• Револьверная головка
• Задняя бабка
• Шпиндель
• Направляющие
• Патрон
• Осевой двигатель
• Шарико-винтовая передача
• Дверца для защиты от стружки
• Бак гидравлического масла
• Бак для смазочного масла
• Бак для охлаждающей жидкости 
• Станина станка
• Carri возраст
• Стабилизатор

Показать на рисунке детали станка с ЧПУ подробно описаны ниже.

Панель управления

Панель управления станка с ЧПУ также называется рабочей панелью, потому что станок с ЧПУ управляется этой панелью управления.

Устройства ввода

Это устройства, которые используются для ввода программы обработки детали на станке с ЧПУ.

Существует три широко используемых устройства ввода: считыватель перфоленты, считыватель магнитной ленты и компьютер через интерфейс RS-232-C.

Программа обработки деталей

Программа обработки деталей представляет собой набор закодированных инструкций, необходимых для изготовления детали.

Управляет движением станка и включает или выключает управление вспомогательными функциями, такими как вращение шпинделя и подача СОЖ. Закодированные инструкции состоят из букв, цифр и символов.

Программа обработки детали представляет собой подробный набор команд, которым должен следовать станок.

Каждая команда определяет положение в декартовой системе координат (x,y,z) или движение, такое как перемещение заготовки или режущего инструмента, параметры обработки и функцию включения/выключения.

Программисты деталей должны хорошо разбираться в станках, процессах обработки, влиянии переменных процесса и ограничениях элементов управления ЧПУ.

Блок управления станком

Блок управления станком (MCU) является сердцем системы ЧПУ.

Блок управления станком состоит из блока обработки данных (DPU) и блока контура управления (CLU).

DPU декодирует информацию, содержащуюся в программе обработки деталей, обрабатывает ее и передает инструкции CLU.

CLU управляет приводами, прикрепленными к ходовому винту станка, и сигналами обратной связи о фактическом положении и скорости каждой из осей. Приводы приводятся в действие импульсами напряжения.

Используется для выполнения следующих функций:

1. Чтобы прочитать закодированные инструкции.
2. Для расшифровки закодированных инструкций.
3. Для реализации интерполяций (линейных, круговых и винтовых) для создания команд движения оси.
4. Для подачи команд движения осей на схемы усилителей привода осевых механизмов.
5. Для получения сигналов обратной связи о положении и скорости для каждой оси привода.
6. Для реализации вспомогательных функций управления, таких как включение/выключение СОЖ или шпинделя и смена инструмента.

Станки

Станки выполняют полезную работу.

Станок состоит из рабочего стола, одного или нескольких шпинделей, двигателей и элементов управления, режущих инструментов, приспособлений и т. д.

Система привода

Требование состоит в том, чтобы система привода реагировала точно в соответствии с запрограммированными инструкциями.

Система привода состоит из цепей усилителя, приводных двигателей и шарико-винтовых пар.

MCU подает управляющие сигналы, такие как положение и скорость каждой оси, в схемы усилителя.

Управляющие сигналы дополняются приводными двигателями, которые, в свою очередь, вращают шариковые ходовые винты для позиционирования стола станка.

Двигатель соединен либо напрямую, либо через редуктор с ходовым винтом станка для перемещения салазок станка или шпинделя.

Обычно используются три типа электродвигателей:

1. Серводвигатель постоянного тока
2. Серводвигатель переменного тока
3. Шаговый двигатель

Система обратной связи

Эта система состоит из преобразователей, которые действуют как датчики. Ее также называют измерительной системой.

Содержит датчики положения и скорости, которые постоянно контролируют положение и скорость режущего инструмента, обнаруженного в любой момент.

Панель ПЛК

Станок с ЧПУ управляется панелью ПЛК.

PLC расшифровывается как Programmable Logic Control.

ПЛК также называют мозгом станка с ЧПУ.

Блок дисплея

Интерфейс между машиной и оператором.

На дисплее отображается:

1. Положение салазок машины
2. Об/мин шпинделя
3. Скорость подачи
4. Программы обработки деталей
5. Графическое моделирование траектории движения инструмента.

Серводвигатель

Станок с ЧПУ оснащен серводвигателем для вращения шпинделя. Серводвигатель автоматически регулирует скорость вращения и вращает шпиндель по часовой стрелке и против часовой стрелки в соответствии с требованиями.

Инструментальная револьверная головка

Инструментальная револьверная головка также называется ATC, что означает автоматическое устройство смены инструмента, оно автоматически меняет инструмент в зависимости от операции.

Револьверная головка имеет магазин инструментов с различными режущими инструментами.

Задняя бабка

Основной функцией задней бабки является поддержка длительных и тяжелых работ.

Задняя бабка имеет вращающийся центр, также известный как опорная бабка и мертвая точка.

Шпиндель

Шпиндель представляет собой полый вал с прикрепленным к нему патроном. Шпиндель вращает патрон.

Это сердце станка, состоящее из узла шпинделя и системы привода шпинделя.

Направляющие

Направляющие управляют направлением стола, на котором удерживается инструмент или заготовка.

Поглощает все статические и динамические нагрузки.

Патрон

Основной функцией патрона станка с ЧПУ является зажим детали.

В основном гидравлический патрон используется в станках с ЧПУ, так как гидравлический патрон надежно зажимает работу.

В станках с ЧПУ используются патроны различной конструкции в зависимости от компонента.

Осевой двигатель

Станок с ЧПУ оснащен осевым двигателем для управления осью.

Двигатель оси преобразует круговое движение в линейное. Именно благодаря осевому двигателю оси x и z станка с ЧПУ перемещаются.

Шарико-винтовая передача

Шарико-винтовая передача Преобразование вращательного движения в поступательное движение работает по принципу качения профильной резьбы машины по валу и зацеплению шариков внутри гайки.

Дверца для защиты от стружки

Станок с ЧПУ оснащен дверцей для защиты от стружки, эта машина защищает оператора.

Когда станок с ЧПУ работает с металлом, из станка выходит мелкая металлическая стружка, а охлаждающая жидкость течет в станок, поэтому металлическая стружка и охлаждающая жидкость не выходят из станка, поэтому дверца ЧПУ закрыта.

Обеспечивает безопасность оператора машины.

Гидравлический масляный бак

Гидравлический бак станка с ЧПУ состоит из гидравлического масла, состоящего из двигателя, который зажимает и разжимает патрон, создавая давление гидравлического масла.

Бак для смазочного масла

Станок с ЧПУ имеет резервуар для смазочного масла для подачи смазочного масла к постоянно работающим частям станка с ЧПУ.

Бак для охлаждающей жидкости

Станок с ЧПУ имеет бак для охлаждающей жидкости, в который заливается охлаждающая жидкость.

Охлаждающая жидкость используется в станках с ЧПУ для охлаждения рабочих режущих инструментов.

При работе режущего инструмента по металлу нагреваются как инструмент, так и деталь. Использование непрерывного подвода СОЖ на станке с ЧПУ увеличивает срок службы режущего инструмента.

Станина станка

Станина станка — это основной корпус станка с ЧПУ.

К нему крепятся болтами все основные компоненты, такие как шпиндельная бабка, задняя бабка, узел осей, направляющие, револьверная головка и т. д.

Ограничивает тепловую деформацию и обеспечивает механическую стабильность.

Каретка

Расположена между передней и задней бабками.

Используется для удержания и перемещения стойки инструмента вдоль станины к передней бабке или от нее.

Скользит по направляющим.

Стабилизатор

Станок с ЧПУ имеет стабилизатор для управления электричеством.

Как работает станок с ЧПУ?

На рисунке показан рабочий процесс станка с ЧПУ, который подробно описан ниже.

1. Сначала программа обработки детали загружается в MCU ЧПУ.
2. MCU обрабатывает все данные и в соответствии с подготовленной программой генерирует все команды движения и отправляет их в систему управления.
3. Система движения работает как команда движения, отправляемая MCU. Система привода контролирует скорость и скорость станка.
4. Система обратной связи записывает измерение положения и скорости станка и отправляет сигнал обратной связи на MCU.
5. В MCU сигналы обратной связи сравниваются с опорными сигналами и, если есть ошибки, исправляет их и отправляет новые сигналы на станок для исправления.
6. Дисплей используется для просмотра всех команд, программ и других важных данных. Он действует как глаз машины.

Применение станков с ЧПУ

Почти каждая обрабатывающая промышленность использует станки с ЧПУ.

С увеличением конкурентной среды и требований спрос на использование ЧПУ увеличился в большей степени. К станкам, которые поставляются с ЧПУ, относятся токарные, фрезерные, формовочные, сварочные и т.  д. и т. д.

Преимущества станка с ЧПУ

Станок с ЧПУ имеет следующие преимущества:

1. Он может выполнять работу с высочайшей точностью и точностью, чем любой другой ручной станок.
2. Может работать 24 часа в сутки.
3. Для работы на станке с ЧПУ не требуется высококвалифицированный оператор.
4. Операторы могут легко вносить изменения и улучшения и сокращать время задержки.
5. Он позволяет производить сложные конструкции с высокой точностью за минимально возможное время.
6. Современное программное обеспечение для проектирования, такое как CAD и CAM, позволяет дизайнеру имитировать производителя его/ее идеи.
7. Для работы на станке с ЧПУ требуется меньше рабочих, что снижает трудозатраты.

Недостатки станка с ЧПУ

Станок с ЧПУ имеет следующие недостатки:

1. Стоимость станка с ЧПУ очень высока по сравнению со станком с ручным управлением.
2. Детали станков с ЧПУ дорогие.