Металлообработка на чпу станках: Преимущества станков с ЧПУ, их разновидности, область применения.

alexxlab | 15.05.2023 | 0 | Разное

Что такое металлообработка ЧПУ. Преимущества станков с ЧПУ

Устройства с числовым программным управлением (ЧПУ) произвели настоящую революцию в сфере металлообработки. В последние годы предприятия и производства металлообрабатывающей промышленности стали массово переходить на станки с ЧПУ для обработки металла. И в данной статье мы рассмотрим несколько вопросов, касающихся металлообработки ЧПУ:
1. Что такое металлообработка ЧПУ?
2. В чем ее основные преимущества?
3. Принципы и особенности работы станков с ЧПУ?

Если коротко, то ЧПУ обработка металла – это полностью автоматизированный процесс, в котором всю работу выполняет компьютерная программа по заданной оператором схеме. Электронный командный блок числового программного управления (ЧПУ), установленный на металлообрабатывающее оборудование, контролирует все этапы металлообработки и создает изделие на основе заданных параметров.

Классический станок – механическая система, позволяющая перемещать инструмент относительно обрабатываемой поверхности в ручном режиме. Работы по изготовлению металлоизделия проводятся мастером-станочником.

Под контролем системы программного управления находится множество механических, пневматических и гидравлических узлов и элементов. Система ЧПУ обеспечивает их точное передвижение в пространстве и взаимодействие без переналадки. Выполняя командные импульсы блока управления резец и обрабатываемая поверхность перемещаются относительно друг друга по 3-м координатным осям относительно заранее выбранной базовой точки с координатами (0, 0, 0).

Преимущества ЧПУ обработки металла

Разница между результатами на полностью автоматизированном оборудовании и классическим способом очевидна. В первом случае человеческий фактор сводится, практически, к «нулю». Отсюда вытекает не только повышенная точность выполняемых работ, но и более высокая производительность. Быстродействие электронного «мозга» при отдаче рутинных, запрограммированных команд на несколько порядков выше человеческого, а отсутствие посторонних мыслей и отвлекающих факторов позволяет блоку ЧПУ выполнить последовательность операций только правильно и никак иначе.

Обработка металла на станках с ЧПУ по сравнению с ручным управлением имеет неоспоримые преимущества:

• использование комплекса из двух обрабатывающих головок, что позволяет вести механообработку сразу в двух плоскостях одновременно;
• отсутствие необходимости частой переустановки обрабатываемой заготовки;
• быстрая замена инструмента;
• регулируемая электроникой воздушно-капельная система охлаждения режущей кромки;
• высокая производительность в серийном производстве;
• изготовление штучных изделий сложной конфигурации;
• выполнение станочных работ с точностью и чистотой поверхности до седьмого квалитета;
• возможность обрабатывать резаньем не только плоскости, но и криволинейной поверхности.

Принцип работы автоматизированного комплекса

Последовательность действий при металлообработке на станке с ЧПУ включает несколько шагов:

• Оператор выставляет заготовку на рабочий стол (зажимает в кулачковый патрон) и выверяет ее с осями координат.
• Выставляет индикатор в базовую точку с координатами (0, 0, 0) и обнуляет систему координат.
• Выбирает на пульте управления соответствующую программу или запрограммированную последовательность отдельных операций.
• Встроенный декодер преобразует программные последовательности в командные сигналы для исполнительных механизмов.
• Роботизированный комплекс устанавливает в шпиндели (резцедержатели) режущий инструмент из соответствующей ячейки передвижного штабелёра.
• Автоматическая система устанавливает запрограммированные режимы скоростей вращения шпинделя и подачи режущего инструмента.
• При поступлении команды о начале работы автоматически включается система воздушно-капельного охлаждения.
• После окончания работы все узлы перемещаются в нулевое положение.

Станки для обработки металла с ЧПУ

Металлообрабатывающие автоматизированные комплексы делятся на две группы:

• Токарная.
• Фрезерная.

Станочный парк токарной группы

К этой группе относится оборудование, предназначенное для обработки элементов, имеющих в основе своей геометрии тела вращения: прямые и многоступенчатые валы, конические и цилиндрические втулки, шкивы, шаровые опоры и т.п.

Принцип работы таких механизмов следующий: заготовка зажимается в вертикальный или горизонтальный патрон, установленный на шпинделе; резцы крепятся в поворотный резцедержатель; за счет вращения патрона и перемещения режущей кромки инструмента в двух осях (третья зафиксирована по центру токарного патрона) происходит снятие слоя металла с заданной программой поверхности.

Станки для обработки металла с ЧПУ токарной группы могут быть следующих видов:

• Токарно-винторезные (шпиндель вращается в горизонтальной плоскости, режущий инструмент перемещается по осям X и Y). Применяются для производства тел вращения небольшого диаметра, а также при механообработке деталей, длина которых значительно превосходит наружный диаметр.
• Токарно-карусельные (вращение шпинделя происходит в вертикальной плоскости, перемещение инструмента по осям Y и Z). На таком оборудовании обрабатываются литые заготовки или сварные узлы, имеющие значительные диаметры от 500 мм до нескольких метров.

Станочный парк фрезерной группы

Станки этой категории используются для фрезеровки поверхностей различной конфигурации: шпоночные и направляющие пазы, шлицы, зубья и канавки, взаимно перпендикулярные, параллельные или наклонные поверхности и т.п.

Резец в этом случае зажимается в шпинделе, который имеет заданное число оборотов и перемещается вместе с фрезерной головкой по осям X, Y и Z. Обрабатываемая деталь жестко крепится на поворотный стол с возможностью поворота на 360 градусов.

Станки для обработки металла с ЧПУ фрезерной группы включают в себя:

• Многофункциональные фрезерные центры. Оборудование предназначено для фрезеровки в трёх плоскостях небольших по своим габаритам деталей и узлов.
• Координатно-расточные станки. Такой вид оборудования используются для расточки внутренних отверстий большого диаметра, сверловки отверстий по заданным координатам, фрезеровки в трёх плоскостях средних деталей и узлов.
• Портальные фрезерные центры. Режущие многошпиндельные головки на агрегатах такого типа перемещаются относительно детали с помощью портальной установки, что позволяет производить механообработку узлов с линейными размерами в любой оси до нескольких метров.

Наличие блока числового программного управления позволяет в разы увеличить производительность, особенно в случае изготовления сложных криволинейных поверхностей. И вместе с тем сохранить точность изготовления на стабильно высоком уровне. Эксплуатация металлообрабатывающего оборудования с ЧПУ наиболее эффективна в массовом, серийном производстве. Но они также нашли широкое применение при изготовлении индивидуальных заказов.

Компания ОДО «Магилаз» имеет собственный парк металлообрабатывающих станков ЧПУ и принимает заказы на изготовление деталей по чертежам заказчика или образцу. В наличии многофункциональное оборудование для токарной, фрезерной металлообработки.

этапы работы и контроль результатов

Вопросы, рассмотренные в материале:

• Где наиболее актуальна высокоточная металлообработка на станках с ЧПУ
• Как выполняется высокоточная металлообработка на станках с ЧПУ
• Как контролируется результат работы

Между изготовлением высокоточных деталей и обычной металлообработкой существует значительная разница. Высокоточное производство бывает массовым и единичным. В первом случае прибегают к максимально автоматизированному процессу, оборудование для которого настроено для выполнения конкретных задач и производства определенного типа продукции, при этом операторы установок участвуют в процессе по минимуму. В статье поговорим о том, что такое высокоточная металлообработка на станках с ЧПУ.

Где используется высокоточная металлообработка на станках с ЧПУ

Высокоточная металлообработка на станках с ЧПУ используется в том случае, когда для готовых деталей важны высочайшее качество обработки, точные размеры и неизмененные свойства обрабатываемых материалов. Она находит применение в области высоких технологий, военно-промышленном комплексе, станкостроении, производстве важных или уникальных узлов и деталей, для изготовления деталей из редких металлов и сплавов, которые гарантированно должны сохранять свое качество на протяжении всего срока службы.

С каждым годом сфера использования высокотехнологичных металлоизделий растет, что обуславливает все большее количество заказов и повышение удельного веса подобных деталей в металлообработке в целом.

Наиболее часто к точной обработке прибегают в области инструментального производства. С помощью высокоточной металлообработки на станках с ЧПУ изготавливают штампы, пресс-формы, матрицы и пуансоны.

Для выполнения высокоточной металлообработки используют пятикоординатные фрезерные станки. Благодаря этому оборудованию, повышающему степень свободы и снижающему погрешность готовых изделий до 10 мкм, обработка выполняется быстрее и качественнее. При использовании трехкоординатных станков операции выполняются в несколько подходов, а заготовку необходимо либо переворачивать, либо пользоваться несколькими установками для обработки.

Высокоточная металлообработка на станках с ЧПУ применяется также в таких отраслях промышленности, как авиакосмическая и нефтегазовая, поскольку там не обойтись без деталей, имеющих сложную конфигурацию.

 

Необходимую точность детали определяют в предоставляемой заказчиком конструкторской документации (чертежах и/или 3D-моделях). Для выполнения заданных требований необходимо создание технологического процесса применительно к каждому этапу обработки (черновому, чистовому, термическому, прочим операциям) с определением режимов резки, нужных инструментов, способов размещения заготовки на оборудовании, типов и моделей установок.

Использование высокоточной металлообработки на станках с ЧПУ позволяет получить не более 6 квалитетов расхождения и от Ra 0,8 мкм шероховатости.

Кроме того, отклонения от заданной формы (в части радиального биения, соосности, круглости, плоскостности и т. п.) не должны превышать 10 мкм.

За счет высокоточного пространственного расположения осей вращения, станки с ЧПУ позволяют обрабатывать заготовки, придавая им идеальную геометрическую форму. Благодаря высокоточным установкам шероховатость поверхности деталей имеет 11 класс чистоты. А при соблюдении определенных условий можно получить значения, отвечающие 1 классу чистоты.

Чтобы получить такую высокую точность, применяют станочные узлы и агрегаты, при изготовлении которых использовались определенные стандарты с минимальной погрешностью производства. Существенную роль играют подшипники. Станки с ЧПУ оснащаются высококлассными гидродинамическими и аэростатическими подшипниками.

В процессе работы установок для металлообработки выделяется большое количество тепла, воздействию которого подвергаются как элементы оборудования, так и сами заготовки.

Под влиянием тепла происходит деформация узлов станков с ЧПУ и обрабатываемых деталей, что чревато снижением точности изготовления.

Во избежание таких последствий высокоточные установки для металлообработки дополнены функцией активного отвода тепла, которая не позволяет частям оборудования и заготовкам геометрически отклоняться друг от друга. Положительно влияет на точность обработки и снижение показателя нежелательных вибраций.

На каких принципах основана высокоточная металлообработка на станках с ЧПУ

В современных станках для металлообработки присутствует три системы – измерительная, вычислительная и исполнительная, каждая из которых допускает определенные погрешности в точности производства деталей.

На точность измерительной системы влияют данные используемых датчиков. Чем более точные датчики (измерительные устройства) применяются, тем меньшей будет погрешность. Современные устройства позволяют сократить ее до нескольких нанометров.

Установки с ЧПУ оснащаются вычислительными процессорами, обладающими высоким быстродействием и способными с большой точностью справляться с множеством задач. Многочисленные параметры (включая многоразрядные числа) просчитываются в режиме реального времени. Достижения электроники позволяют электронным системам выполнять высокоточные расчеты.

На исполнительную точность оказывают непосредственное влияние узлы и агрегаты оборудования с ЧПУ. Использование станков с высокоточными параметрами позволяет снизить итоговую погрешность готовых деталей.

Погрешности, допускаемые при высокоточной металлообработке на станках с ЧПУ, могут быть:

• Геометрическими, которые зависят от качества изготовления элементов оборудования и его сборки. Эти параметры влияют на то, насколько точно располагаются в процессе обработки рабочий инструмент и заготовка.
• Кинематическими, зависящими от того, насколько соответствуют передаточные числа в механизмах станка с ЧПУ. От кинематических цепей зависит точность создания зубчатых деталей, резьбы.
• Упругими, на которые влияют деформации станка. При обработке инструмент и заготовка за счет действия определенных сил отклоняются друг от друга. Чтобы избежать этого, оборудование для высокоточной металлообработки комплектуется особо жесткими конструкциями.
• Температурными, вызванными неравномерным нагревом узлов металлообрабатывающих установок, приводящим к тому, что первичная геометрическая точность теряется, а качество изготовления снижается.
• Динамическими, возникающими из-за колебаний режущего инструмента и заготовок.
• Погрешностями изготовления и установки рабочего инструмента.

В двигателях, редукторах имеются подвижные элементы, которые со временем начинают люфтить и изнашиваются, что не может не сказаться на качестве высокоточной металлообработки. Система «станок – деталь» находится в прямой зависимости от исполнительной точности.

Высокоточная металлообработка на некоторых фрезерных станках с ЧПУ позволяет получить погрешность, не превышающую 0,0002 мм, при этом шпиндель вращается с частотой 15 000 об/мин. Но у такого оборудования есть свои недостатки. Главным из них является цена установок, намного превышающая стоимость обычного оборудования.

Рекомендуем статьи по металлообработке

• Марки сталей: классификация и расшифровка
• Марки алюминия и области их применения
• Дефекты металлический изделий: причины и методика поиска

Высокая цена обусловлена тем, что в станках используются новейшие технологии. Например, благодаря применению аэростатических направляющих достигается скольжение суппорта с рабочим инструментом на расстоянии нескольких микрон от заготовки. Можно сказать, что он парит над поверхностью детали.

Новейшие высокоточные шлифовальные станки с ЧПУ представляют собой автоматизированные комплексы, благодаря которым погрешность обрабатываемых деталей не превышает 0,01 мм. С их помощью затачивают алмазные инструменты, заготовки из твердых сплавов или инструментальной стали.

Использование ультрапрецизионного шлифовального оборудования позволяет выполнять обработку внутренних и внешних поверхностей заготовки за одну операцию. Высокоточные сверлильные станки, имеющие жесткую конструкцию, дополняются цифровыми индикаторами, показывающими параметры выполняемой операции.

Технология высокоточной металлообработки на станках с ЧПУ

Правильная настройка программного обеспечения позволяет выполнять обработку различных поверхностей заготовок за одну установку.

Фрезерные станки с ЧПУ позволяют:

• зенкеровать детали;
• развертывать заготовки;
• сверлить;
• фрезеровать криволинейные плоскости;
• обрабатывать цилиндрические поверхности.

Такие станки с ЧПУ работают за счет трех или пяти осей. Последние подходят для высокоскоростной металлообработки фасонных поверхностей.

Благодаря большому числу осей заготовки вращаются в конкретном направлении относительно одной оси, при этом сам инструмент продвигается относительно детали. Зачастую имеющая определенный наклон ось шпинделя выступает в качестве пятой координаты.

Радиусные галтели при правильной настройке станков с ЧПУ можно обрабатывать за одну операцию. Это возможно за счет использования специальных концевых фрез, имеющих характерное закругление режущих поверхностей.

Любое фрезерное оборудование с ЧПУ подвержено модернизации, например, путем добавления на рабочий стол поворотного механизма. В таком случае установка подойдет для металлообработки заготовки в пяти разных координатах. К недостаткам модернизации можно отнести уменьшение рабочего пространства фрезерного станка.

Этапы высокоточной металлообработки на станках с ЧПУ

Высокоточная металлообработка на станках с ЧПУ требует ответственного подхода к каждому этапу работы. Для достижения высокой точности необходимо уделить внимание всем нюансам, начиная с качества материалов детали и заканчивая обеспечением показателей точности измерительных приборов.

Техзадания в большинстве случаев включают в себя не только точение и фрезерование, но и термическую обработку, шлифовку и полировку. Кроме того, используют электроэрозионную обработку, при которой форма, размеры и шероховатость поверхности детали изменяется за счет электрических разрядов, возникающих между заготовкой и инструментом. Достоинство такой отделки заключается в возможности работать с любыми проводящими материалами (сталями, алюминием), независимо от того, насколько твердыми они остаются по окончании термической обработки.

Обработка обычно завершается шлифованием, которое влияет на окончательную точность детали.

Кроме шлифования можно использовать полировку, притирку и доводку, также способствующие приданию поверхности детали идеального внешнего вида.

Полировка позволяет убрать мелкие заусенцы, обработать труднодоступные области, снизить шероховатость поверхности до Ra 0,01. Некоторые сферы промышленности (к примеру, радиоэлектроника) не допускают наличия заусенцев, мешающих правильной работе оборудования.

Как контролируют результат высокоточной металлообработки на станках ЧПУ

Для высокоточной металлообработки на станках с ЧПУ большое значение имеет контроль размеров заготовок. Каждое предприятие создает свой отдел технического контроля (ОТК), задача которого заключается в отслеживании качества обработки металла на всех этапах. Проверке подлежит качество материала, промежуточные размеры по окончании каждой операции (точения, фрезерования, шлифования), также выполняют итоговый выходной контроль.

ОТК дает заключение относительно качества готовой детали, соответствия ее требованиям техзадания.

Проверка выполняется при помощи специальных измерительных приборов, точность которых должна превышать точность создаваемых деталей.

Что делает станок с ЧПУ? – Изготовление, механическая обработка и сварка на заказ

Если вы работаете над проектом и задаетесь вопросом, «что делает станок с ЧПУ по сравнению с другими процессами металлообработки», мы здесь, чтобы помочь вам понять. Эту разницу важно знать до того, как вы приступите к разработке своего компонента.

CNC расшифровывается как числовое программное управление. Кембриджский словарь определяет его как «систему, используемую в производстве, в которой компьютеры управляют инструментами и машинами». Эти высокоэффективные машины используются в производстве по всему миру, и ожидается, что к 2030 году спрос на них достигнет 2,8 млн единиц. 

Современные станки с ЧПУ представляют собой передовые многоосевые системы, в которых используется субтрактивная технология производства для удаления материала с заготовки. Это отличается от аддитивных технологий, таких как 3D-печать, или форматных технологий, таких как литье.

Краткая история станков с ЧПУ

На протяжении веков люди использовали машины для облегчения работы. Например, первый токарный станок восходит к 1300 г. до н.э. в Древнем Египте. Станки с ЧПУ произошли от числового управления (ЧПУ), в котором использовались перфокарты, а затем ленты. В 19В 40-х годах Джон Парсон использовал систему координат для выполнения операции обработки с помощью перфокарты, что позволяло ей перемещаться с небольшими приращениями для получения желаемого результата. Это привело к разработке станков с ЧПУ. На станках с ЧПУ ленту приходилось переделывать каждый раз при изменении программы. В конце 1960-х годов идея обработки с компьютерным управлением начала распространяться, добавив букву «C» к NC. Технология ЧПУ развивалась в 1970-х годах, когда системы автоматизированного проектирования (CAD) и автоматизированной обработки (CAM) добились значительных успехов. К 1989 станков с ЧПУ были отраслевым стандартом.

Как работают станки с ЧПУ

При обработке на станках с ЧПУ создаются детали путем удаления материала из сплошного блока или листа металла, называемого заготовкой или заготовкой.

Станок с ЧПУ производит высокоточные детали непосредственно из файла САПР. Проще говоря, инженер создает файл CAD или CAM, файл превращается в программу ЧПУ, и станок ЧПУ выполняет программу, создавая деталь. Доступно бесчисленное множество станков с ЧПУ, которые выполняют различные функции и могут иметь от 2 до 6 осей, что позволяет некоторым станкам обрабатывать очень сложные геометрические формы. Двухосевой станок работает в плоскостях X и Y; 3-осевой добавляет плоскость Z. 4-осевой добавляет плоскость вращения вокруг оси X, известную как ось A. Оси 5 и 6 добавляют плоскости вращения вокруг осей Y и Z, которые называются осями B и C соответственно.

Типы станков с ЧПУ

Некоторые из наиболее распространенных станков с ЧПУ:

Токарный станок – Токарный станок с ЧПУ вращает заготовку относительно режущих инструментов для придания формы. Вращательное движение заготовки делает этот процесс идеальным для симметричных объектов, таких как сферы, цилиндры или конусы. Они также создают такие элементы, как просверленные отверстия, отверстия и резьба.

Фреза — Фреза похожа на токарный станок, но режущие инструменты вращаются вокруг заготовки. Пятиосевой фрезерный станок может создавать очень сложные формы. Нарезание резьбы, сверление, токарная обработка, торцевое и уступное фрезерование — обычные функции, выполняемые фрезерным станком с ЧПУ.

Фрезерный станок — Фрезерные станки с ЧПУ оснащены 3-осевым шпинделем. Маршрутизатор работает на более высокой скорости, чем фреза, но в основном используется для резки более мягких материалов. Размер рабочего конверта маршрутизатора может быть довольно большим и часто незакрытым.

CNC Waterjet – Гидрорезы используют струю воды под высоким давлением для резки металла, обеспечивая высокий уровень точности и отличное качество поверхности, так как отсутствуют кромки, подверженные термическому воздействию. Гидроабразивная резка с ЧПУ обычно используется для резки листового металла.

Обратитесь к профессионалам для решения ваших задач с ЧПУ

Если вам нужна обработка с ЧПУ, обратитесь в компанию Cameron по производству и проектированию. Мы предлагаем станки с ЧПУ, токарную, фрезерную и гидроабразивную резку. От тщательного планирования до своевременного выполнения проекта мы держим под контролем стоимость, качество и время.

Помимо механической обработки, мы предлагаем услуги по изготовлению, инжинирингу, сварке и монтажу, что делает нас предпочтительным производителем металла для многих компаний в самых разных отраслях.

Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать больше о наших услугах или запросить расценки.

Обработка на станках с ЧПУ и токарная обработка — два широко используемых метода металлообработки. Они широко используются в различных отраслях промышленности для создания точных и сложных деталей. Они широко используются в различных отраслях промышленности для создания точных и сложных деталей. В этой статье мы обсудим, что такое ЧПУ-обработка и токарная обработка, их различия, преимущества и недостатки.

Что такое обработка с ЧПУ?

Обработка с ЧПУ относится к производственному процессу, управляемому компьютером, в котором используется предварительно запрограммированное программное обеспечение для управления движением инструментов и машин. Станки с ЧПУ используются для создания деталей из различных материалов, включая металлы, пластмассы и дерево. Процесс включает в себя ряд шагов, включая проектирование детали, выбор подходящих материалов и программирование станка с ЧПУ.

Станки с ЧПУ могут выполнять широкий спектр операций, таких как сверление, фрезерование и резка. Они особенно полезны для создания сложных форм и деталей, требующих высокой точности и аккуратности. Использование станков с ЧПУ снижает риск человеческой ошибки и увеличивает скорость и эффективность производственного процесса.

Что вращается?

Токарная обработка представляет собой процесс механической обработки, включающий вращение заготовки на токарном станке и удаление материала с помощью режущего инструмента. Заготовка может представлять собой цилиндр, конус или любую другую форму, которую можно вращать на токарном станке. Точение можно использовать для создания различных деталей, включая валы, болты и шестерни.

Токарная обработка может выполняться вручную или на токарном станке с компьютерным управлением. Токарные станки с ЧПУ оснащены управляемым компьютером шпинделем и режущим инструментом, которые позволяют выполнять точную и точную обработку. Использование токарных станков с ЧПУ снижает потребность в ручном труде и повышает эффективность и точность процесса.

Различия между ЧПУ-обработкой и токарной обработкой:

ЧПУ-обработка и токарная обработка используются для создания деталей из сырья. Однако между этими двумя методами есть некоторые принципиальные различия.

Одним из основных отличий является тип выполняемой операции. Обработка с ЧПУ включает в себя множество операций, включая сверление, фрезерование и резку. Точение, с другой стороны, в основном используется для цилиндрических форм.

Еще одним отличием является тип используемой машины. Станки с ЧПУ обычно крупнее и сложнее, чем токарные станки. Они могут выполнять более широкий спектр операций и требуют более сложного программирования.

Преимущества и недостатки обработки и токарной обработки с ЧПУ:

Обработка и токарная обработка с ЧПУ имеют ряд преимуществ и недостатков, в зависимости от конкретного применения и требований.

Преимущества обработки с ЧПУ:

Высокая точность: Станки с ЧПУ могут создавать детали с высокой точностью, что важно для многих отраслей промышленности.

Универсальность: станки с ЧПУ могут выполнять широкий спектр операций, что позволяет легко создавать сложные детали.

Скорость: Станки с ЧПУ могут производить детали быстро, что очень важно для крупносерийного производства.

Постоянство: станки с ЧПУ могут последовательно производить идентичные детали, гарантируя, что каждая деталь соответствует требуемым спецификациям.

Недостатки обработки с ЧПУ:

Высокая стоимость: станки с ЧПУ дороги в покупке и обслуживании, что делает их менее доступными для малых предприятий.