Milling-master.ru

В помощь хозяину
9 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Системы чпу металлообрабатывающих станков

Металлообрабатывающие станки с ЧПУ

Современные производственные процессы неразрывно связаны со сверхточными процессами и крайне малыми величинами. Это касается многих отраслей, но особенно важно для металлообрабатывающей отрасли. Из металлов производятся мельчайшие детали механизмов, каждый микрометр которых важен для правильной работы устройств. Поэтому в металлообработке невероятно важна точность. Достичь ее можно при помощи станков с числовым программным управлением, или ЧПУ.

Металлообрабатывающие станки с ЧПУ позволяют проводить целые комплексы операций по обработке металлов, от черновой обработки до финишной. При этом практически все процессы полностью автоматизированы, то есть выполняются по предварительно запрограммированной схеме. Сегодня станки с ЧПУ могут выпускать готовые детали практически без человеческого участия.

Конструкционные и технические особенности

Все металлообрабатывающие станки можно поделить на два вида: горизонтальные и вертикальные. Тип станка зависит от того, как располагаются шпиндели устройства. Отдельно следует отметить станки портального типа, позволяющие производить любых форм и любой сложности. Один станок может включать десятки инструментов и обрабатывать детали как очень крупных, так и крайне малых габаритов.

Современные металлообрабатывающие станки с ЧПУ представляют собой сложную инженерную конструкцию. В основе ее находится массивная литая рама их чугуна. Чтобы конструкция была более прочной и жесткой, рама обрабатывается термическим способом. Для подачи заготовок на раме устанавливаются шарико-винтовые передачи. Они действуют со скоростью до сорока метров в секунду, а позиционирование их сразу по трем осям проводится с точностью до тысячных долей миллиметра.

На обрабатывающие центры устанавливаются универсальные головки револьверного типа. Одна головка может удерживать до шестнадцати инструментов, а на смену одного инструмента на другой затрачивается не более полсекунды. В портальных станках в ЧПУ скорость замены может быть еще меньше, а количество инструментов достигать нескольких десятков.

Типы металлообрабатывающих станков с ЧПУ

Существует несколько разновидностей металлообрабатывающих станков с ЧПУ

Фрезерные обрабатывающие центры

Оборудование обрабатывает заготовки с помощью фрезы с высокой точностью и безукоризненным качеством. При этом нарезка втулок, муфт, колец, зубчатых колес, гаек и прочих деталей осуществляется вне зависимости от поверхности (фасонной или плоской).

Принцип работы выглядит следующим образом. Фреза закрепляется в шпинделе установки. Система ЧПУ приводит её в действие, заставляя вращаться. При этом происходит подача на обработку закрепленной на столе заготовки. Движение может быть прямолинейным, криволинейным или комбинированным.

Сама фреза – это многолезвийный инструмент с зубьями. Они в свою очередь могут иметь различные формы (дисковые, угловые, со сферической головкой и пр.) и крепятся в шпинделе разными способами. Материал, из которого делают режущую часть – алмаз, твердый сплав, быстрорез. Многие производители, кстати, используют сплавы собственной разработки, которые держатся в секрете.

Существуют три больших группы фрезерных металлообрабатывающих центров: универсальные, горизонтальные и вертикальные.

Универсальные используются для обработки легких и небольших заготовок как в единичном, так и серийном производстве. Оборудование позволяет фрезеровать горизонтальные, вертикальные, винтовые и фасонные поверхности. Шпиндель при этом расположен горизонтально, а стол перемещается под разными углами.

Горизонтальные центры не оборудованы поворотным механизмом. Стол с заготовкой двигается только параллельно или перпендикулярно относительно оси шпинделя.

Вертикальные установки оборудованы вертикально расположенным шпинделем. Стол перемещается перпендикулярно к оси шпинделя. Некоторые модели оснащены поворотным механизмом, что расширяет технические возможности центра.

Установки этого типа крайне востребованы в отраслях, где первостепенное значение отдается производительности. Токарные центры – это металлорежущее оборудование для комплексной обработки различных поверхностей и разными способами: фрезерование, сверление, расточка и пр. На них изготавливают множество деталей из стали, алюминия, меди, бронзы, латуни и других металлов. Установка в базовой комплектации способна проводить обработку в трех координатах, но возможно расширение до четырех и даже пяти осей.

Принцип действия установок сводится к следующему: с установленной в патрон заготовки режущий инструмент снимает стружку. При этом деталь во время обработки имеет возможность вращаться как в одну сторону, так и попеременно (по часовой и против).

Для единичного производства используют универсальные токарные установки. В серийном же востребованы револьверные центры. У последних процесс обработки автоматический. Оператор лишь задает нужную программу и подбирает материал.

В новейших моделях всё чаще используются лазерные технологии. Такие установки обладают рядом преимуществ. Во-первых, большей скоростью обработки, а во-вторых, наивысшей безопасностью.

Токарные металлообрабатывающие центры подразделяются на ряд подтипов:

— с приводным инструментом, с контршпинделем, с приводным инструментом и контршпинделем, с осью Y, с задней бабкой и токарные автоматы.

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.

Читать еще:  Металлообрабатывающие станки виды

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.

Научно-технический прогресс не стоит на месте, и новейшие металлообрабатывающие центры всё чаще оснащаются так называемым бесконтактным методом обработки деталей: лазером, плазмой и т. д. Однако специалисты не спешат заявлять, что вскоре контактная резка полностью исчезнет. Проблема современной технологии в том, что все эти методы являются высокотемпературными. А это оказывает большое влияние на структуру любого металла.

Технарь. Какой выбрать контроллер для фрезерного станка ЧПУ?

В данной статье мы рассмотрим популярные системы управления (контроллеры) поставляемые заводами производителями фрезерных станков ЧПУ.

Фрезерные станки ЧПУ являются одним из популярных станков для обработки металла и не металлических материалов, с каждым годом популярность такого вида обработки возрастает все больше и больше, так как универсальность и простота управления, при обработки материалов, значительно упрощают выпуск, как индивидуальных изделий, так и серийных.

Фрезерные станки ЧПУ бывают:

  • для работы по металлу;
  • для работы по не металлам.

В этой статье мы составим рейтинг самых популярных контроллеров ЧПУ для фрезерных станков по не металлами, расскажем об особенностях и специфики работы.

6 Место. Mach3, Mach4

Является самым бюджетным контроллером. Управляется контроллер программным обеспечением созданным компанией ArtSoft c одноименным названием Mach. Контроллер обладает простым функционалом для работы на фрезерном станке ЧПУ .

Работает на основе G-Code, при помощи постпроцессора. Управление производится 3,4,6 осей, в зависимости от контроллеров. Оригинальный комплект Mach cтоит от 170 долларов (программное обеспечение+железо), за самую простую версию с минимальным функционалом.

Работает исключительно в тандеме с компьютером. Передача данных осуществляется по Usb или Ethernet.

5 Место. NCStudio

Является одним из самых распространенных контроллеров для фрезерных станков для обработки дерева с размерами от 400х400 до 1300х1300 мм. Работает на основе G-code, при помощи постпроцессора.

Управление осуществляется максимум тремя осями. Очень прост в монтаже и эксплуатации. Контроллер работает в тандеме с компьютером, и имеет возможность подключения беспроводного дистанционного пульта управления работающий по wifi каналу.

Загрузка управляющих программ происходит через персональный компьютер.

4 Место. Rich Auto.

Самый популярный дистанционный, проводной контроллер, среди систем управления фрезерным станком ЧПУ . Обладает широким функционалом возможностей, которые способны сильно «облегчить жизнь» оператору и ускорить производственные процессы. Перечислим некоторые из них:

  • Сохранение нескольких нулевых точек, до 8, удобно при серийном выпуске нескольких товарных групп. На рабочем столе устанавливаем упоры и маркируем по названию заготовок далее оператор не думая, укладывает заготовки в нужные нулевые точки и делает фрезеровку.
  • Сохранение координат при отключении электроэнергии. Если произошло отключение электроэнергии, не беда! При включении станка, контроллер спросит: Желаете ли Вы вернутся в точку где прервалась обработка? Можно согласиться можно отменить.
  • Сохранение координат при окончании рабочей смены. Некоторые управляющие программы, по времени могут занимать несколько суток, контроллер Rich Auto позволяет поставить на паузу обработку, сохранить координаты и полностью обесточить оборудование, далее, оператор может продолжить обработку при необходимости с того же места, где прервал обработку.
  • К контроллеру можно дополнительно установить защитные датчики, для безопасности (педаль, либо периметр).

Контроллер A11 поддерживает до 3 осей координат, А18 до 4 осей координат, А51(цветной дисплей) до 4 осей координат с визуализацией управляющей программы.

Загрузка управляющей программы осуществляется через Usb флешку. Станок полностью автономный, подключение компьютера к станку не требуется.

3 Место. Weihong NK105

Более продвинутый контроллер работает на станках с сервоприводами и микрошаговыми моторами. Обладает практически одинаковым функционалом настроек для обработки материалов, что Rich Auto, в дополнении есть функции:

  • Управление автосменой инструмента, револьверная смена, рейка;
  • Таймер работы станка. Общее время работы станка+таймер производства управляющей программы.
  • Сохранение LOG’ов и экспорт в текстовый редактор

2 Место. Weihong NK300

Один из самых популярных контроллеров для управления крупными промышленными фрезерными станками и обрабатывающими центрами.

Читать еще:  Технология изготовления из металла

На дисплее отображается полная картина обработки материала, а также осуществляется контроль за всей периферией станка, включая пневматические системы (для автосмены инструмента и зажима материала на рабочей поверхности), а так же автоматическое включение/выключение системы аспирации, подача СОЖ и многое другое.

Контроллер имеет очень большой функционал включая функцию уборки рабочей поверхности. Контроллер управляет 4-мя осями. Загрузка управляющих программ осуществляется Usb флешками, либо через Ethernet порт. Надежная и относительно доступная система управления.

1 Место. Syntec 6MB

Самый топовый контроллер для промышленных фрезерных станков, на серводвигателях, а также easyservo. Осуществляет контроль за всеми системами и периферией станка (СОЖ, автосмазка механики, автосмена инструмента, регулировка ускорения холостого хода, уборка, пневмозажим материала, смена рабочих столов, конвейерная подача материала и многое-многое другое).

Программируемый контроллер обладает пультом дистанционного управления, для высокоточных установок при обработки материалов.

Визуальный контроль осуществляется «run time».

Загрузка файлов осуществляется либо через Usb флешку, либо по средствам Ethernet.

Поддержка до 4-х осей одновременно.

Заключение.

Каждая из систем является достаточно надежным инструментом в умелых руках оператора, поэтому мы настоятельно рекомендуем перед началом работы, от начала и до конца прочитать инструкцию к контроллерам управления, не смотря на инструктаж и видео уроки.

Станок с ЧПУ по металлообработке

С помощью станка происходит технологический процесс, который на нем предусмотрен. Системой управления является одно или несколько устройств, осуществляющие такое действие. На станках с числовым программным управлением (ЧПУ) для металлообработки предусмотрена программа, которая установлена на электронный носитель, как набор данных. Сегодня управление производственными процессами в промышленности происходит с помощью программируемых логических контроллеров.

Особенности станков с ЧПУ

Фрезерные станки с ЧПУ по металлообработке помогают осуществлять обработку пространственных и плоских поверхностей, имеющих сложную конфигурацию, кулачков, пресс-форм, штампов, при этом используются концевые и торцевые фрезы. На таких агрегатах можно выполнять сверлильные и разверточные работы благодаря специальному инструменту, который монтируется в соответствующие рабочие головки.

По конструкции станок с ЧПУ по металлообработке почти ничем не отличается от обычных фрезерных агрегатов. Но установка числового программного управления на оборудование в несколько раз увеличивает его производительность, а также повышает надежность, точность при выполнении операций с большой скоростью резания, а также четкое позиционирование фрез и других режущих инструментов.

Классификация у станков с ЧПУ происходит по четырем аспектам:

  • Автоматическая или ручная подача рабочих инструментов для резки.
  • Координатные передвижения бабки устройства или его рабочей поверхности.
  • Шпиндельный узел может располагаться вертикально или горизонтально.
  • Станки могут быть одноинструментальными или многоинструментальными.

От компоновки оборудования зависит деление его на разные категории, а именно: широкоуниверсальное, продольно-фрезерное, консольно-фрезерное, вертикально-фрезерное. Последний вид обязательно снабжается крестовой формы столом.

Для осуществления металлообработки системы с ЧПУ могут быть:

  1. Разомкнутыми. Благодаря шаговому двигателю происходит четкое дозирование процесса передвижения рабочих узлов устройства, что исключает необходимость в использовании датчиков обратной связи.
  2. Замкнутыми. В агрегатах монтируют датчики, контролирующие в ходе работы станка операции по обработке, а также привод, перемещающий рабочие узлы по схеме.

Движущей силой в современных станках с ЧПУ по металлообработке являются электродвигатели постоянного тока и асинхронные двигатели. С помощью прямого привода, специального редукторного механизма или ременной подачи они направляют вращение на шпиндель.

Горизонтальный тип станков применяется для обработки корпусных и крупных изделий. Однако на производстве чаще применяются вертикальные устройства, так как признаются более эффективными и универсальными.

Основные узлы оборудования

Станину делают сварной или литой. Когда нужно получить конструкцию сложной формы ее выполняют сварной. Литая станина изготавливается во всех остальных случаях, так как она характеризуется жесткостью и высоким демпфирующим потенциалом.

Обязательным элементом широкоуниверсального станка являются направляющие скольжения. Их работа основывается на трении скольжения, которое уменьшает показатель точности их интерполяции и снижает скорость передвижения рабочих элементов. Однако они характеризуются повышенной жесткостью.

Отличную точность перемещений гарантируют линейные направляющие, ведь их работа базируется на трении качения, однако у них мал коэффициент жесткости.

Шпиндель станка с ЧПУ по металлообработке подразделяется на два типа:

  1. Электрический двигатель с ротором, который нужен для установки фрез и любых других инструментов по резке.
  2. Механизм, который соединен с приводом посредством муфты или ременной подачей.

Первый тип устанавливается на оборудование, работающее с пресс-формами и сложными штампами, ведь он способен работать со скоростью вращения до 100 000 оборотов в минуту. Не более 15 000 оборотов может развивать второй тип шпинделя, его цена намного меньше , поэтому он широко распространен. Шпиндельный механизм на современных станках с ЧПУ по металлообработке может иметь гидростатические, аэродинамические и обычные подшипники качения.

Другими важными узлами агрегатов с ЧПУ являются:

  • Электродвигатель.
  • Система ЧПУ.
  • Магазин для рабочих приспособлений.

Обработка заготовок

Технология и особенности

Программное управление фрезерного станка, если правильно настроено, дает возможность перемещать фрезы и другие инструменты по любой траектории в зоне действия станка. Благодаря этому можно обрабатывать изделие с разных сторон за его одноразовое закрепление. Большинство современных станков с ЧПУ способно производить следующие виды работ:

  • Зенкерование, развертывание, сверление отверстий.
  • Фрезеровку криволинейных, цилиндрических поверхностей и различных плоскостей.
  • Точение наружных поверхностей цилиндрической формы.
Читать еще:  Технология ковки металла

Станки с тремя координатными осями способны производить такую работу. Если оборудование снабжено четвертой и пятой осью, тогда можно осуществить более сложную обработку металлических заготовок. Например, на пятикоординатных устройствах выполняют работу, связанную с резкой фасонных поверхностей, причем это делается качественно и оперативно.

Оборудование с пятью координатами представляет собой станок, который делает возможным поворот детали вокруг заданного значения оси, что является дополнением к основному передвижению инструмента по отношению к обрабатываемой детали.

Обычно пятую координату заменяют углом наклона шпиндельной оси. Если в течение работы его изменяют, прибегая к программе управления ЧПУ, то за одно закрепление детали на агрегате может начаться обработка малых по радиусу галтелей (переходных поверхностей). Данную операцию выполняют посредством конических концевых фрез, имеющих характерное закругление в форме сферы.

Трехкоординатный агрегат можно легко превратить в четырехкоординатный или пятикоординатный. Нужно лишь добавить поворотную рабочую поверхность на стол. Однако при этом рабочая зона станка уменьшится.

Итак, современные станки с ЧПУ для обработки металла имеют широкие функциональные возможности, они выполняют качественно и быстро множество операций. Благодаря им сокращаются затраты времени на технологический процесс, что сказывается на уровне производительности.

Управляющий программно-аппаратный комплекс MNC

Управляющий программно-аппаратный комплекс MNC, разработанная в компании «Мехатроника», предназначена для управления металлообрабатывающими станками любых типов. Основным принципом, положенным в основу системы MNC, является интеграция на единой вычислительной платформе трех приоритетных задач управления станком: расчет траектории движения, управление приводами, контроль электроавтоматики. Все эти функции выполняются промышленным контроллером движения, предназначенным для отработки процессов в реальном времени. Такой подход позволяет достигнуть максимальной компактности построения всей системы, существенно уменьшить число интерфейсных связей, а также открывает принципиально новые технологические возможности.

На терминальном уровне в системе используется промышленный компьютер, обеспечивающий современный пользовательский интерфейс, совместимый с ОС Windows. Двухпроцессорная архитектура СЧПУ позволяет наиболее эффективно разделить выполнение задач управления и обработки терминальных задач. При этом надежность такой системы остается на высоком уровне, поскольку работоспособность КД не зависит от сбоев в работе ПК.

Комплектная поставка

В отличие от большинства отечественных систем УПАК серии MNC являются комплектными и включают поставку от производителя: блока управления, пульта оператора, электроприводов, а также электродвигателей с установлеными датчиками и электромагнитными тормозами, комплект соединительных кабелей. Это позволяет заказчику комплексно решать поставленную задачу по установке нового электрооборудования с максимальной эффективностью и минимальными материальными и временными затратами, при этом получая полноценную расширенную гарантию на всё электрооборудование от российского производителя.

Цифровая система ЧПУ

Сегодня некоторые производители систем ЧПУ указывают в своих характеристиках цифровое управление приводами, подразумевая при этом импульсное управление. Истинно цифровой является такая система управления, когда все расчёты контуров тока, положения и скорости для всех осей производятся контроллером ЧПУ, из цепи управления исключен помехозависимый аналоговый задающий канал, а также любые протокольные интерфейсы управления. Это даёт высокое быстродействие, отсутствие задержек в контуре управления, удобство и простоту настройки и отладки, высокую надёжность и технологическую гибкость (возможность изменения настроек электроприводов из технологической программы).

Универсальная система управления движением

Управление станками любых типов (в том числе специализированными станками), управление технологической ячейкой «станок + загрузчик» от одной системы ЧПУ, управление промышленными роботами-манипуляторами, управление автоматизированными технологическими установками (конвейеры, поточные и сборочные линии и т.п.).

Расширенная система диагностики

В следствие того, что расчёт траектории, управление электроприводами и алгоритмы электроавтоматики производятся на контроллере ЧПУ, диагностические возможности УПАК серии MNC практически не ограничены. Так, в режиме реального времени возможны сбор, отображение и запись в файл информации о токе, скорости, положении, ускорении, их рассогласований от заданных значений для всех осей и шпинделей станка, мониторинг входных и выходных сигналов, статистической информации. При этом отображение полученной информации возможно как в графическом, так и в текстовом виде.

Современная система ЧПУ

УПАК серии MNC обладают всеми характеристиками, присущими современным зарубежным системам: большое количество одновременно интерполируемых осей (3D, 4D, 5D обработка) с 2-х и 3-мерной коррекцией геометрии инструмента, истинно цифровое управление электроприводами, компенсация механических погрешностей, ПИД регулятор с упреждающими связями по скорости, ускорению и трению, возможность коррекции настроек электроприводов «на лету», высокая скорость обработки кадров, глубокий Look Ahead.

Широкие технологические возможности

Сопряжение кадров, глубокий предпросмотр, многомерная компенсация механических погрешностей, многоосевая интерполяция, 2- и 3-мерная коррекция инструмента, готовые алгоритмы управления синхронными осями и портальными механизмами, управление высокоскоростными шпинделями и линейными осями существенно расширяют технологические возможности системы управления, позволяя решать любые технологические задачи.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector