Область применения станков с чпу

Возможности фрезерных станков с ЧПУ

Программно-управляемые станки для фрезеровки – это многофункциональные комплексы для проведения широкого спектра работ с различными материалами. Конструкция оборудования позволяет менять в ходе работы тип инструмента, угол поворота шпинделя, количество оборотов фрезы и выполнять не только фрезерные работы, но и множество других операций.

Современное фрезерное оборудование с ЧПУ представляет собой целые обрабатывающие комплексы, способные выполнять широкий спектр работ с различными материалами

Фрезерное оборудование – технологические возможности

• токарные работы – используя дополнительные инструменты, можно торцевать поверхность заготовок, наносить резьбу, работать с цилиндрическими, коническими и прочими формами, сверлить и зенкеровать отверстия;
• гравировальные операции – современное фрезерное оборудование позволяет производить высокоточные гравировальные работы, независимо от сложности узора и хрупкости материала;
• работы по отрезке, раскрою и фигурной резке древесных материалов, камня и металлов;
• создание объемных изделий по 3D-программам.

Фрезерный станок с ЧПУ – область применения

Универсальные возможности станков открывают большие перспективы по использованию фрезерных комплексов с ЧПУ практически во всех областях производства, от тонкой ювелирной работы до судостроения.

Машиностроение

Токарно-фрезерное оборудование в машиностроении

Большая часть работ по производству и обработке машинных механизмов и деталей выполняется на фрезерных станках. Сюда входит изготовление втулок, шестерен, элементов корпуса и двигателя, обработка цилиндров и многое другое. Высокоточное оборудование для фрезеровки одинаково качественно работает с любыми видами металлов, независимо от их твердости.

Деревообработка

Изготовление узорчатой балясины на четырехкоординатном фрезерном станке с ЧПУ

Наиболее широко фрезерное оборудование с ЧПУ используется при работе с древесными материалами. Станки позволяют воплотить в жизнь любые дизайнерские решения и прекрасно справляются как с распилом, так и с эстетической обработкой древесины. Материалами могут служить древесные плиты, доска, твердые и мягкие породы дерева. При помощи фрезерного оборудования можно производить:

• декоративную фрезеровку мебельных фасадов;
• гравировальные работы по дереву;
• вырезание корпусных элементов мебели;
• лестницы любой степени сложности: от простейших, до украшенных резными балясинами;
• двери, декорированные сложным орнаментом;
• различные интерьерные элементы;
• предметы быта (хлебницы, разделочные доски и т.д.);
• создавать барельефы;
• выполнять объемную резьбу, фигурную резку букв, логотипов, сувенирной продукции.

Ювелирная промышленность

Алмазная огранка изделия с использованием фрезерного оборудования

В области работы с драгоценными металлами и камнями фрезерно-гравировальным станкам нет равных: их возможности значительно превосходят человеческие по точности и производительности. На ювелирных фрезерных станках можно:

• наносить гравировку на изделия (фляги, украшения, портсигары и прочее);
• создавать коллекционные монеты;
• изготавливать восковые формы;
• производить сувенирные изделия из драгметаллов;
• выполнять объемные рельефные узоры.

Архитектура и дизайн

Макеты зданий, выполненные на фрезерном станке

На фрезерном оборудовании с ЧПУ создаются плоские и объемные логотипы, дизайнерские и рекламные объекты, макеты зданий, уличные указатели и номера домов, элементы корпоративной символики и множество других изделий такого плана. В качестве материала может выступать камень, металл, древесина, пластик, стекло.

Металлообработка

Фрезерное оборудование позволяет выполнять высокоточную обработку металлов и сплавов

В секторе металлообрабатывающей промышленности возможности фрезерных станков с программным управлением поистине безграничны. Независимо от прочности металла, на оборудовании для фрезеровки можно производить:

• отрезные работы;
• гравировку поверхности;
• шлифовку;
• токарные работы;
• проводить черновую и чистовую обработку поверхностей;
• наносить рельефный узор.

Именно универсальность, многофункциональность, высокая эффективность и точность выполняемых работ делают фрезерные станки с ЧПУ востребованным оборудованием в любом производстве.

ПРИМЕНЕНИЕМ СТАНКОВ С ЧПУ;

Сайт СТУДОПЕДИЯ проводит ОПРОС! Прими участие 🙂 — нам важно ваше мнение.

ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА С

12.2

Прогрессивным направлением автоматизации произ­водства машиностроения является применение станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Примене­ние станков с ЧПУ в сравнении с обычным оборудовани­ем создает ряд технико-экономических преимуществ. Про­изводительность этих станков выше производительности станков того же типа, но без программного управления, в три раза, потребность же в производственных площадях в три раза меньше. Значительно вырастает производи­тельность труда у рабочих. Большой эффект дают станки с ЧПУ при выполнении особо сложных операций, поэто­му с их использованием высвобождаются высококвали­фицированные рабочие, а также резко сокращаются зат­раты на технологическую подготовку производства, экс­плуатацию инструмента, содержание контролеров ОТК.

Главный эффект программного оборудования заклю­чается в увеличении до 80-90% работы оборудования (15-20% у обычных станков). Обусловлено это тем, что резко сокращается вспомогательное время, время на сме­ну инструмента и переналадку оборудования.

Переналадка станков в этом случае заключается в замене программы, записанной на магнитной или перфорационной ленте, а в ряде случаев в замене инстру­ментов. Широкий диапазон работ, выполняемых стан­ками с ЧПУ, делает их особенно ценными в единичном и мелкосерийном производстве, а также на предприяти­ях, выпускающих сложную продукцию. Имеется опыт включения станков с программным управлением в по­точные линии на предприятиях серийного и массового производства.

В современных условиях широко распространяется такой вид программного оборудования, как обрабатываю­щие центры. Они представляют собой многооперацион­ные станки с автоматической сменой инструмента. По мнению специалистов, обрабатывающие центры по сво­ей производительности эквивалентны 3-4 станкам с ЧПУ и 8—12 обычным станкам. При условии правильного вы­бора и рациональной эксплуатации затраты на приобре­тение обрабатывающих центров окупаются за 3-4 года.

Для эффективного использования станков с ЧПУ не­обходимо создать систему организованного обеспечения. Она должна представлять собой комплекс взаимодей­ствующих мероприятий, подчиненных основной зада­че — изготовлению деталей высокого качества в наме­ченные сроки при минимальных затратах труда и де­нежных средств. Система организации работ должна включать технико-экономическое обоснование примене­ния станков с ЧПУ, номенклатуру деталей для обработ­ки на станках, специальную структуру системы, надле­жащее обслуживание станков, автоматизированную раз­работку управляющих программ. Рассмотрим некоторые из названных положений системы.

Важной задачей является выбор типа станка и техно­логии обработки. В этом случае определяют экономич­ность выбранного варианта и основное время обработки деталей в зависимости от способа обработки. Эффектив­ность выбранного варианта оценивают показателем удель­ного веса основного времени обработки:

где t — основное время обработки, мин; tn — производ­ственное время, т. е. общее время изготовления деталей на станке с ЧПУ, мин.

Гибким автоматизированным производствам могут соответствовать различные формы и методы организа­ции процессов производства в зависимости от степени автоматизации (комплекс и производство) и уровня организационной структуры (модуль, линия, участок).

Гибкие производственные системы (ГПС) отличают­ся пространственной структурой и методами организа­ции (для гибкого модуля — точечная организация, для гибкой линии — принцип жесткой и гибкой передачи предмета труда), временной структурой (той или иной степенью свободы формирования номенклатуры запускаемых в производство деталей), а также степенью ин­теграции основных, вспомогательных и обслуживающих процессов в единый производственный процесс.

В гибких автоматизированных производствах реали­зуются такие фундаментальные принципы научной орга­низации производства, как концентрация, специализа­ция и универсализация, пропорциональность, непрерыв­ность, ритмичность, параллельность, прямоточность и др. Однако их роль и методы осуществления в новых усло­виях изменяются. Резко повышается роль принципа про­порциональности, поскольку в ГПС должна быть тща­тельно увязана пропускная способность не только всех основных производственных подразделений предприя­тия, но и сопряженных с ними вспомогательных. Возрастает роль принципа универсализации. Так, в ГПС отхо­дят от принципов традиционной узкой специализации работающих и возникает потребность в рабочих широ­кого профиля. В определенной мере теряет значение принцип прямоточности.

Могут быть названы новые принципы, необходимость соблюдения которых при построении ГПС проявляется во все большей степени. К ним относятся:

· принцип интеграции производственных процессов, обуславливающий задачу гибкого соединения основ­ных, вспомогательных и обслуживающих процессов в единый производственный процесс, осуществляе­мый по объединенному плану;

· принцип необходимого разнообразия, свободы фор­мирования номенклатуры запускаемых в производ­ство изделий в рамках установленных ограничений;

· принцип резервов, определяющий создание эконо­мически обоснованных резервов всех элементов про­изводственного процесса;

· принцип автономности гибкой автоматизированной системы, выражающийся в независимости от других производственных подразделений и имеющий мак­симальную предметную замкнутость производствен­ного процесса;

· принцип универсальности, допускающий возмож­ность изменения последовательности использования оборудования при выполнении данного производствен­ного процесса.

В процессе проектирования ГПС должны решаться следующие организационные задачи:

1. подбор номенклатуры деталей, подлежащих обработке на участках гибкой автоматизации, и определение характера специализации производственных подразделений;

2. формирование рациональной производственной структуры цехов и участков, обеспечивающих интеграцию ос­новных, вспомогательных и обслуживающих процессов;

3. проектирование системы технического и организационного обслуживания участков гибкой автоматиза­ции (программного, информационного, материального,
инструментального и др.);

4. проектирование системы ремонтного обслужива­ния оборудования;

5. проектирование системы организации технического контроля и управления качеством продукции;

6. разработка интегрированной системы оперативного планирования и регулирования производства и расчет нормативов движения предметов труда;

7. разработка проекта организации труда всех категорий исполнения и процедур реализации или функций управления и обслуживания.

Функциональная система организации производства ГАП охватывает организацию подготовки производства, эксплуатации гибкой автоматической системы, опера­тивного управления производством и организацию не­посредственных процессов труда исполнителей.

Одним из условий достижения высоких экономичес­ких показателей эксплуатации станков с ЧПУ является формирование целесообразной номенклатуры обрабаты­ваемых деталей.

Практика эксплуатации станков с ЧПУ показала, что эффективная их работа возможна при построении специальной организационной структуры, сориентиро­ванной на изменения, которые вносит появление в пар­ке оборудования станков с ЧПУ.

Такая структура должна включать производственные цехи и участки, подразделения экономического обслужи­вания, специализированную технологическую службу.

Опыт отечественных и зарубежных предприятий сви­детельствует о целесообразности установки станков с ЧПУ в одном помещении, создание специализированных це­хов и участков. Расположение станков в одном помеще­нии создает условия для более качественного их обслу­живания, управления одним рабочим несколькими стан­ками, улучшение планирования и контроля за работой оборудования и т. п.

Подготовка производства при изготовлении деталей на станках с ЧПУ включает следующие виды работы: конструирование деталей с учетом требований обработки на станках с ЧПУ и обработку конструкции на техноло­гичность; разработку технологии изготовления деталей в целом и операций, подлежащих выполнению на станках с ЧПУ; разработки управляющих программ; проектиро­вание и изготовление инструмента, приспособлений и кон­трольно-измерительной оснастки; обработку контрольной детали, доводку технологического процесса и корректи­ровку геометрии деталей и режимов резания.

Контрольная деталь изготовляется на специально вы­деленном оборудовании. По результатом его проверки выполняются операции по доводке технологических процессов и оснастки. Контрольная деталь направляется в отдел технологического контроля, после чего составля­ется акт о ее обработке на станках с ЧПУ, что является основным условием для начала серийного производства.

На производственный участок или в цех станков с ЧПУ поступает операционная карта технологического процесса обработки, программа, инструмент и оснастка.

В условиях применения станков с ЧПУ большое зна­чение приобретает техническое обслуживание производ­ства, обеспечение оснасткой, режущим и вспомогатель­ным инструментом, текущий ремонт, периодические про­верки оборудования на точность и т. д.

Инструментальная оснастка станков с ЧПУ представ­ляет собой комплекс режущего и вспомогательного ин­струментов и приборов настройки вне станка. Подготов­ка комплекса инструментальной оснастки ведется на ос­новании заказа диспетчера производственного участка.

Большое влияние уделяется заточке и переточке ре­жущего инструмента. На эти операции составляются спе­циальные карты заточки.

Важное место в системе мер по обеспечению беспере­бойной работы станков с ЧПУ отводится их ремонту. Организация ремонта возлагается на ремонтные подраз­деления предприятий и объединений. Ремонт механи­ческой и электрической частей станков с ЧПУ целесооб­разно производить на основе применения системы пла­ново-предупредительного ремонта (ППР).

Области применения и возможности станка с чпу

Современные CAM программы позволяют получать G код для резки на чпу станке за считанные минуты и не требуют специальных навыков и умения писать программы. CAM программа позволяет создать код по чертежу, фотографии или изображению автоматически, пользователю необходимо лишь задать размеры заготовки, глубину фрезеровки и выбрать фрезу (например, см. статью Создание управляющей программы для резки 3D рельефа в программе ArtCAM за 9 шагов).

Простота использования современных CAM программ, а также расширение рынка чпу станков за счет появления оборудования хобби класса и полупрофессиональных станков, с их вполне приемлемой ценой, позволяет многим специалистам, занимающимся резкой, фрезеровкой, гравировкой по дереву и другим материалам, облегчить свой труд и расширить свои возможности.

Вот некоторые области применения станков:

1. Реклама.

Макеты домов и для строительной компании . Пользователь Сергей Р (г. Краснодар). Станок Моделист4090

Визитка . Пользователь Алексей М. (г. Улан — Удэ) Станок Моделист4060

Табличка для багетной мастерской. Пользователь Сергей К. (г. Гагарин) Станок Моделист4060

2. Сувенирная продукция и предметы декора.

Упаковка бутылки для вина. Пользователь Сергей К. (г. Гагарин) Станок Моделист4060

Сувенир ДОМБАЙ . Пользователь Александр Б. (г. Краснодар) Станок Моделист3040

Часы и вешалка . Пользователь Никита Т. (г. Пермь) Станок Моделист3040

3. Мебельная продукция (стулья, столы, обналичники, становые и потолочные модели, балясины и др.). Примеры работ:

Обналичник . Пользователь tech. (г. Чаплыгин) Станок Моделист3040

4. Предметы игровой и учебной деятельности (шахматы, нарды, игрушки, ручки для ножей и др.).

Клешня робота манипулятора для кружка технического творчества . Пользователь Эдуард Н. (г. Краснодар) Станок Моделист3030

Модели Эйфелевой башни и пистолета . Пользователь Сергей К. (г. Гагарин) Станок Моделист4060

Игрушки . Пользователь petr c

5. Ювелирная продукция.

6. Печатные платы.

Пользователь Константин К. (г. Краснодар) Станок cnc-2020al

7. Изготовление клише, пломбираторов.

Клише — это инструмент, который применяется для изготовления визиток, открыток, обложек ежедневников и другой пост-печатной полиграфической продукции, выпускаемой типографиями. Так же клише используют в тюнинге салонов автомобилей для тиснения на коже сидений и приборных панелях.

Клише изготовлено на станке cnc-2535al, материал клише — магний

Полупрофессиональные станки и станки с чпу хобби класса позволяют обрабатывать большое количество разнообразных материалов. Смотри статью Обработка материалов на фрезерном станке с чпу.

С помощью таких станков можно осуществлять обработку по контуру, гравировать, 3d фрезеровать.

Обработка по контуру . Пользователь Алексей М. (г. Улан — Удэ) Станок Моделист4060

Гравировка . Пользователь Сергей К. (г. Гагарин) Станок Моделист4060

3d резка на ЧПУ . Пользователь Анатолий (г. Пятигорск). Станок cnc-3040al

Возможности чпу станков хобби класса могут быть значительно расширены.

Принцип конструктора, используемый во многих станках, позволяет превращать фрезерный станок в 3d принтер за счет крепления экструдера (печатающей головки)

Ниже представлена фотография печати крепления для лазерной головки фрезерным чпу станком Моделист3040

Еще больше работ на станках с чпу серии Моделист в статье Обработка материалов на фрезерном станке с чпу

Область применения станков с ЧПУ. Системы управления станками. Системы координат на станках с ЧПУ. Требования, предъявляемые к заготовкам, обрабатываемым на станках ЧПУ. Особенности проектирования

Область применения станков, технологические возможности. Станки с ЧПУ представляют собой автоматы или полуавтоматы, подвижные органы которых совершают рабочие и вспомогательные движения автоматически по заранее установленной управляющей программе (УП), записанной на программоносителе в цифровой форме. Основная область применения станков с ЧПУ — среднесерийное производство. Наибольший эффект применение станков с ЧПУ дает при обработке деталей со сложной конфигурацией при партии запуска более 15—20 штук.

Основные преимущества использования станков с ЧПУ:

повышение производительности труда за счет увеличения концентрации операций, сокращения временных затрат на переустановку, транспортировку заготовок;

обеспечение высокой точности обработки, т. к. процесс обработки автоматизирован и не зависит от квалификации станочника;

гибкость производства за счет быстрой переналадки оборудования;

уменьшение потребного количества оборудования;

снижение квалификации станочников;

возможность многостаночной работы.

К негативным явлениям, имеющим место при использовании станков с ЧПУ, можно отнести следующие:

высокая стоимость оборудования;

затраты на подготовку управляющих программ;

повышение затрат на эксплуатацию и ремонт оборудования;

высокая стоимость режущих инструментов.

Современные станки с ЧПУ в зависимости от вида обработки могут иметь различные системы управления, реализующие движения рабочих органов.

Позиционные с цифровой индексацией (Ф1) обеспечивают перемещение рабочих органов в заданные точки без задания траектории перемещения. Перемещение происходит по двум или трем взаимноперпендикулярным направлениям последовательно. На световом табло такой системы непрерывно указываются численные значения координат подвижных органов станка. Часто система оборудуется пультом с панелью набора координат.

Позиционные системы без индикации (Ф2) или контурные прямоугольные представляют то же самое, что и вышеприведенные, однако не имеют устройств цифровой индексации и ввода данных.

Контурные системы (ФЗ) с линейными или круговыми интерполяторами обеспечивают движение рабочих органов станка одновременно по двум или трем координатам по заданной траектории.

Комбинированные системы (Ф4) сочетают в себе качества позиционных и контурных систем.

Кроме того, в обозначения моделей станков вводятся индексы, отражающие конструктивные особенности станка, связанные со сменой инструментов: Р — смена инструмента поворотом револьверной головки; М — автоматическая смена инструмента из магазина.

По числу управляемых движений (координат) системы ЧПУ могут быть двух-, трех-, четырех-, пяти- и многокоординатными. Количество управляемых координат является важной технологической характеристикой станка. Так, для токарных и шлифовальных достаточно двух; для сверлильных и расточных — трех, фрезерных — пяти управляемых координат.

Для программирования перемещений применяются два способа отсчета перемещений: абсолютный и относительный (в приращениях).

При абсолютном способе отсчета положение начала координат остается постоянным для всей траектории перемещений инструмента. На программоносителе записываются абсолютные значения координат опорных точек траектории. Для удобства программирования и настройки положение начала координат может быть выбрано в любом месте в пределах рабочих ходов подвижных органов («плавающий нуль»). При таком способе отсчета целесообразно применять координатный способ простановки размеров у обрабатываемых деталей, тогда операционные размеры совпадут с заданными чертежом.

В относительном способе отсчета координат за нулевое каждый раз принимается положение рабочего органа, которое он занимал перед началом очередного перемещения к новой опорной точке. В программу вводятся приращения координат при переходе от предыдущей к последующей опорной точке. Лучшим вариантом простановки размеров и детали в этом случае является цепочный. При этом накапливаются погрешности перемещений.

Точность обработки в значительной мере определяется тем, с какой точностью обеспечивается выход рабочих органов на заданные координаты — точностью позиционирования.

Режимы обработки могут изменяться при выполнении переходов или внутри отдельных переходов, что позволяет оптимизировать процесс обработки сложных поверхностей.

Разработка технологических операций

При проектировании технологической операции на станке ЧПУ особое внимание уделяют технологическим переходам. Для них разрабатывают траектории относительных рабочих и вспомогательных перемещений инструмента и заготовки, после чего приступают к программированию.

Основной системой координат, в которой осуществляются перемещения рабочих органов станка, является система координат станка (СКС). Расположение и обозначения осей координат, отвечающие направлениям независимых управляемых движений принимается в соответствии со стандартом ISO — R841. В основу положена ортогональная правая система координат с осями X, Y, Z. За положительные направления принимают такие, при которых инструмент и заготовка удаляются друг от друга. При этом ось Z совмещена с осью вращения инструмента или заготовки, а ось X всегда горизонтальна (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Взаимосвязь систем координат токарного станка с ЧПУ

Положение нулевой точки станка («нуль станка») стандартами не установлено. Обычно нулевая точка совмещается с базовой точкой узла, несущего заготовку, зафиксированного в таком положении, чтобы все перемещения рабочих органов станка в СКС описывались положительными координатами. Базовыми точками служат: для шпинделя — точка пересечения торца шпинделя с осью вращения; для крестового стола — точка пересечения его диагоналей; для поворотного’ стола — точка пересечения плоскости с осью вращения стола и т.д.

Система координат детали (СКД) служит для задания координат опорных точек траектории относительного движения инструмента. Опорными точками называют точки начала, конца, пересечения или касания геометрических элементов, из которых образованы линии контура детали и траектории движения инструментов. СКД выбирает технолог по следующим рекомендациям:

— начало СКД — «нуль детали» следует располагать так, чтобы большинство опорных точек имели положительные координаты;

координатные плоскости должны быть совмещены или параллельны технологическим базам заготовки;

направление осей должно быть таким же, как и в СКС;

координатные оси СКД необходимо совмещать с осями симметрии заготовки или с возможно большим числом размерных линий.

Система координат инструмента (СКИ) предназначена для задания положения режущего лезвия инструмента относительно устройства, в которое он установлен. Оси СКИ параллельны и направлены в туже сторону, что и оси СКС. Начало СКИ («нуль инструмента») выбирают с учетом особенности установки и настройки инструмента на станке: в базовой точке инструментального блока, суппорта, шпинделя.

Вершина инструмента, точка на оси инструмента, являющиеся настроечными точками, используются в качестве расчетных при вычислении траектории инструмента.

Положение исходной точки траектории выбирается с учетом удобства установки заготовки и смены инструмента.

Положение нуля детали может быть перенесено в любую точку («плавающий нуль»), в том числе и за пределы контура детали, если это облегчит процесс программирования или повысит точность получения размеров.

Координаты вершины инструмента Wz и Wx при наладке могут не выдерживаться, если возможно «обнуление», т.е. фиксация вершины инструмента в СКС с помощью специальных датчиков фиксации.

При определении состава токарной операции по числу и последовательности переходов контур детали делят на зоны. Можно выделить два вида зон: выборки массивов материала и контурные. Для удаления напусков из зон массивов следует применять типовые схемы траекторий обработки и постоянные типовые циклы, имеющиеся в программном обеспечении станков с ЧПУ.

На станках с ЧПУ выгодно обрабатывать детали сложной конфигурации, которая требует большого количества технологических переходов и переходов с контурной обработкой. К основным требованиям технологичности конструкции заготовки относ:

— стандартизация и унификация элементов конструкции;

— упрощение геометрических форм;

— максимальная инструментальная доступность;