Как работать на станке с чпу. Какой принцип работы станков с ЧПУ? А как с учебой в режиме онлайн

В последнее время каждый третий человек имеет представление о том, что такое станок с ЧПУ. Все видели элементарный 3D-принтер. Принцип его работы аналогичен конструкции современного оборудования. Электронная начинка практически не отличается, у них разные механические узлы.

Тип оборудования

Ещё 10 лет назад мало кому было интересно, что такое станок с ЧПУ. Но в настоящее время практически каждое второе изделие для быта и промышленности производится при помощи программного управления: смартфоны, телевизоры, игрушки, металлические детали. Даже процесс производства пластиковых бутылок контролируется машинами.

Расшифровывается ЧПУ следующим образом:

• Ч — числовое. Внесение параметров в память станка производится в понятном оператору виде. Пересчёт значений в машинный код происходит автоматически.
• П — программное. Работа со станком производится через интуитивно понятные приложения. На некоторых моделях присутствует возможность 3D-реализации технологического процесса.
• У — управление. Весь цикл после загрузки программы осуществляется автоматически.

Один оператор станков с ЧПУ способен выпускать до нескольких сотен деталей в день. Ранее это было возможно только при слаженной работе целой команды. Посредством "человеко-машинного интерфейса" моментально загружаются управляющие коды в контроллер. Устанавливается заготовка, и далее участие человека не требуется до конца цикла.

Широко известны на основе ЧПУ плазморезы, станки фрезерные, токарные, для обработки дерева, координатно-прошивные прессы, плазменной резки. Существует огромный список станков, отличающихся по назначению, конструкции.

Станок под управлением ЧПУ — это наиболее универсальный варинат обработки материалов в автоматическом режиме. Аббревиатура расшифровывается как числовое программное управление. В конструкции станка заложен контроллер, отвечающий за перемещение инструмента и детали.

Виды оборудования

Токарные станки прошлого поколения управлялись вручную посредством маховичков. Ранее и не знали, что такое станок с ЧПУ. Многим это оборудование было просто не по карману.

По конструкции станки делятся на:

• Токарные.
• Фрезерные.
• Токарно-фрезерные.
• Координатные, портальные.
• Вертикальные и горизонтальные.

Рассматривая, что такое станок с ЧПУ, можно сказать — это всегда многоосевые системы. Присутствует вертикальное и горизонтальное перемещение. Также каждая установка оснащается мощным узлом — шпинделем.

Последовательность запуска

Создание кодов управляющей программы начинается с переноса размеров чертежа в окна стандартных циклов. Команды прописываются в процессе компиляции и сохранения введённых значений. Задача оператора - задать точку привязки инструмента. Это положение старта движения фрезы.

Более точное значение стартовой точки вымеряется датчиками бесконтактных систем. Известными производителями последних являются фирмы Heidenhain и Renishaw. После введения необходимых величин достаточно нажать кнопку пуска автоматического цикла.

В процессе реза оператор контролирует целостность инструмента и соответствие получаемой детали чертежу. Любой станок с ЧПУ по металлу имеет функцию паузы для удаления стружки и иных посторонних включений из зоны реза. Все управление интуитивно понятно. Изучив подробно одну систему, быстро осваивают работу на других.

Одинаковый принцип управления систем получился благодаря истории развития ЧПУ. Изначально существовало простейшее управляющее железо компании Fanuc. Идея первооткрывателей удобного способа работы со станками была доработана многими фирмами и усовершенствована. Такая компания, как Siemens, является последователем легендарных систем ЧПУ.

Работа с листовым материалом

При работе с листовым материалом требуются наиболее простые системы ЧПУ. Фрезерный станок по дереву может управляться от настольного компьютера. Но для контроля осей потребуется плата расширения. Стоимость последней невысока, диапазон цен начинается с 3 тысяч рублей.

Дешевизна конструкции и простота системы управления позволила многим пользоваться программами для ЧПУ-станков, которые имеются у многих в собственном гараже. Комплектующие заказывают через Интернет. Эту продукцию выбирают мебельные фабрики, мастерские. ЧПУ-система помогает получать оригинальные рисунки, разделывать листы с высокой точностью.

Металлообработка

Токарные и фрезерные станки для раскроя и обработки металла — это самая большая группа оборудования, построенная на базе ЧПУ. Пятиосевых систем движения инструмента оказывается вполне достаточно для получения самых сложных контуров детали. Остальные оси являются вспомогательными.

При обработке металлов контролируется скорость реза, глубина врезания инструмента, износ кромок. Автоматически вносятся коррекции при отклонении значений от установленных. Программно реализуется дробление стружки для оптимального её отвода из зоны обработки.

Подача охлаждающей жидкости осуществляется одновременно с врезанием в заготовку и заканчивается при отводе фрезы. Как минимум одна ось является вращающейся. В ней располагается сама деталь либо режущий инструмент.

Основные узлы оборудования

Общение оператора с машиной происходит через пульт управления. Вычислительные операции осуществляет плата с ЧПУ-процессором. На панели имеются разъёмы стандартных интерфейсов для загрузки и выгрузки программ, создания аварийных архивов.

Проводная техника устанавливается на радиаторе охлаждения совместно с модулем ЧПУ и электрически связана с ним по шине. Устанавливаются стандартные интерфейсы типа RS232, RS432, USB, может монтироваться разъём для SD-карты.

Жёсткий диск встраиваемого компьютера служит резервным местом для копирования оперативной памяти. В других случаях для этого используется флеш-карта. Чтобы обеспечивать высокую точность позиционирования, станки оснащаются современными серводвигателями со встроенными датчиками положения. Кроме того, добавляются ещё и линейные датчики с разрешением 0,01 микрона.

9 вещей, которые пригодятся новичкам в ЧПУ

Предположим, у вас есть рабочая машина с ЧПУ, вы только что ее приобрели, но вы мало что знаете о самом ЧПУ. Предположим также, что это фрезерный станок, и что в первую очередь вы будете заниматься резкой металла. Вероятно, вы готовы начать изготавливать детали для чоппера, конструировать устройство для смены инструментов или, может быть, с нуля собрать пистолет Colt 1911. С ЧПУ вы можете сконструировать почти все, и вы с нетерпением ждете начала работы над вашими любимыми проектами.

Не спешите! Помните, вы только что купили машину, и к тому же вы новичок. Вы еще не готовы к таким проектам.

Надо постараться максимизировать свои шансы на успех. Для этого примите к сведению 9 нижеследующих пунктов

1. Купите несколько приличных фрез

Не берите упаковку импортных китайских фрез различных размеров и неопределенного качества. Вам не нужны и зеленые космические фрезы из «Людей в черном», просто купите несколько приличных фрез у надежного поставщика по разумной цене. Можно начинать с быстрорежущей стали. В конечном во многих случаях будет необходим твердосплав, но быстрорежущая сталь дешевле и более устойчива к вибрациям. Купите себе несколько размеров:

Размеры меньше ни к чему на данном этапе, пока вы не потренируетесь на менее чувствительных фрезах. Купите 2-х или 3-заходные для алюминия и 4-заходные для стали . Чтобы лучше понять какие фрезы вам необходимы, прочтите статью Как выбрать фрезы . Вы однозначно сломаете несколько фрез, так что просто свыкнитесь с этой мыслью. На этом этапе следует не забывать надевать защитные очки!

Также купите полный набор спиральных сверл.

2. Купите стоящие тиски, комплект прихватов и набор параллелек

Закрепление заготовки - очень важный этап. Приобретите хорошие тиски для своего станка, и вы потратите деньги на ценный инструмент, который будет служить вам годами. Есть одна загвоздка, которая возникает, когда вы зажимаете заготовку в тисках . Если у вас плохие тиски, заготовка сдвинется, а вы будете гадать, что же произошло.

Вам следует закрепить ваши тиски в Т-образные слоты вашего стола, так что вы также можете приобрести комплект прихватов.

Наконец, вам понадобится набор параллельных подкладок.

3. Используйте СОЖ или туман! В работе с алюминием придется параноидально следить за отводом стружки.

Если машина не была оснащена СОЖ, подаваемой поливом, и не предназначена для такого, то вам необходимо установить генератор тумана. Можно взять качественный, например Noga, есть много разных брендов.

Перенарезка стружки вредна для фрез, а в худшем случае это приведет к поломке. «Быть параноиком» имеется в виду, что в начале надо очень пристально смотреть на область реза, и возиться с соплом вашего туманообразователя, чтобы освоить, как правильно располагать его для качественной подачи СОЖ.

4. Научитесь пользоваться вашим контроллером ЧПУ

Следующим шагом будет научиться управлять вашим ЧПУ, как если бы это был ручной станок с принудительной подачей и УЦИ на каждой оси. По ходу работы вы узнаете некоторые базовые коды G, дабы иметь представление о том, что ваша программа делает, когда вы в первый раз запускаете реальную программу в коде G (хоть это еще и далеко от правды!). Начните работать с фрезой в верхнем положении, и не пытайтесь делать какие-либо движения по оси Z, дабы не повредить режущий инструмент обо что-то. Практикуйте движения по оси X и Y до тех пор, пока шпиндель не будет двигаться туда, куда вы хотите, и вы не будете ошибаться. Еще один момент: не используйте G00, это заставляет машину двигаться в быстрых режимах на пределах ее возможностей. Используйте G01 и установите относительно низкую скорость подачи. В «G01 F20» машина будет двигаться со скоростью 20 единиц в минуту(миллиметров, метров, дюймов – в зависимости от настроек вашего контроллера). У вас будет намного больше времени на реакцию, если что-то пойдет не так.

5. Купите измерительный прибор для длины фрезы и научитесь ним пользоваться, чтобы калибровать ось Z. В придачу приобретите кромкоискатель и используйте его, чтобы забазировать шпиндель относительно детали.

Ваша машина должна знать, где находится кончик фрезы, в противном случае можно испортить оборудование. Так как вы новичок, задайте ей необходимую информацию, используя датчик длины фрезы. С его помощью машина будет точно знать, где конец фрезы относительно координаты Z. Первое, что надо сделать после установки заготовки в тиски и фрезы в шпиндель - это установить нули.

Подробнее о компенсации длины инструмента и нахождении базовых точек в статье Как найти нулевую точку станка с ЧПУ .

6. Научитесь регулировать ваш станок и тиски

Отрегулировать - отъюстировать с помощью часового индикатора. Это базовый навык, который необходим всем.

Выработайте привычку перед началом работы проверять положение ваших тисков. Позже будет понятно, действительно ли нужно делать это прям каждый раз, но поначалу придерживайтесь такй практики. К тому же, убедитесь, что знаете, как отрегулировать свои тиски, чтобы зажимные щеки были правильно выровнены с одной из осей.

7. Начните с алюминия, латуни и мягкой стали. Избегайте использования нержавеющей стали.

Поначалу следует избегать использования труднообрабатываемых материалов. Используйте алюминий или латунь.

Когда начнет получаться, можно попробовать мягкую сталь. Только после того, как вы почувствуете, что достаточно хорошо фрезеруете такие материалы, фрезы не ломаются и не изнашиваются слишком быстро, и обработанная поверхность больше не похожа на ту, на которую напала стая инфицированных бешенством бобров, лишь тогда переходите к труднообрабатываемым материалам, таким как нержавеющая сталь. Перед этим как следует изучите каталоги поставщиков металлов.

8. Сделайте себе несколько комплектов ступенчатых губок из алюминия

Возьмите пилу и вырежьте кусочки материала, размерами немного больше, чем щеки тисков. Теперь вам нужно обработать эти блоки на прямоугольник, т.е. делать фрезерные проходы до тех пор, пока все стороны не станут строго параллельны или перпендикулярны друг другу, т.е. до получения прямоугольного параллелепипеда.

Используйте концевые фрезы небольших диаметров. Несмотря на то, что для таких работ торцевые подходят лучше, их пока не стоит использовать, т.к. торцевая фреза развивает большое усилие. Шпиндель может завязнуть, заготовку может вырвать тисков и швырнуть ее через комнату, и т.п.

Обработав материал в виде квадрата, переходите к следующей задаче – обработайте его в соответствии с размерами, фрезеруя до тех пор, пока он не станет идеального размера для ваших тисков (вам понадобятся 2 прямоугольных куска, по одному на каждую зажимную губку). Последний шаг - просверлить и прозенковать монтажные отверстия.

Можно также поучиться делать Куб Тернера. Этот куб (его еще называют мета-куб), не так легко сделать, как это может показаться на первый взгляд. Говорят, что ранее, до появления станков с ЧПУ, такой хитрый кубик давали новичку токарю/фрезеровщику и предлагали аналогичный сделать. Это было тестом на владение станком. Этот куб выглядит как серия кубов с отверстиями, вложенных друг в друга, и касающихся внешнего только вершинами.

9. Изучите САПР и CAM

Итак, теперь вы знаете азы. Следующий шаг – изучить, как создавать G-код для станка. Для этого вам необходимо овладеть САПР и CAM. По возможности выберите те программы, с освоением которых вам могут помочь. В идеале, попросите вашего друга, который уже использует программное обеспечение и опытен в нем, помочь вам. Если у вас нет такого друга, рассмотрите вариант курсов. Если вам некому помочь вживую, вам придется вернуться и искать помощи в Интернете. Начните с просмотра нескольких видеороликов. По возможности, постарайтесь смотреть ролик и изучать программное обеспечение одновременно. Найдите онлайн-форумы, на которые люди обращаются за помощью в использовании этих программ.

Если вы хоть раз задавались вопросом «что можно сделать на ЧПУ фрезерного станка», тогда эта статья для вас. На сегодняшний день интересные товары ручной работы очень высоко ценятся и пользуются большим спросом.

Изделия на продажу, или для собственного пользования могут быть качественно и быстро изготовлены с помощью .

На выходе можно получить разнообразную продукцию из дерева:

• предметы декора;
• мебель;
• сувениры и другие изделия.

Также на сайте у нас выложена статья о , которая может быть полезна при производстве такого вида изделий. Для данного производства необходимо лишь определенное оборудование и некоторый опыт работы на нем.
И, кстати, это довольно хороший способ заработка. Ведь такие изделия всегда пользуются спросом и имеют высокую цену.

Подготовка сырья для продукции

В качестве сырья можно использовать почти все твердые материалы:

• древесину (включая фанеру, ДВП, ДСП, МДФ);
• различные виды пластика (акрил, ПВХ);
• металлы;
• поликарбонаты;
• пенопласт;
• полистирол и другие материалы, поддающиеся механической обработке.

Очень популярна сейчас , так как с ее помощью делают модные детали интерьера, предметы быта и многие другие изделия для дома.

Древесина – это наиболее распространенное сырье для обработки на станках с числовым программным управлением.

Оптимальным вариантом будет использование таких пород:

• Ясень: имеет много общего с дубом. Однако степень сопротивления к деформации, вязкость, ударная стойкость выше у данного вида древесины. Ясеневая порода высоко ценится в производстве мебели, там ее приравнивают к красному дереву.
• Сосна : отличается смолистостью, прочностью и твердостью, стойкостью к гниению и поражению грибком, отлично подходит для обработки. Высоко ценится из-за малого количества сучков и небольшого изменения диаметра по длине ствола.
• Лиственница: для нее характерна высокая прочность, стойкость к внешним воздействиям, приятный цвет и структура.

Выбор породы зависит от изделий. Особое внимание следует обратить на такие характеристики дерева, как влажность и прочность. Поскольку они сильно влияют на качество готового продукта.

Преимущества работы с фрезерным станком ЧПУ

У фрезеров достаточно большое количество плюсов, среди которых:

• возможность изготавливать самые разнообразные изделия из совершенно непохожих между собой материалов (которые невозможно обработать другим путем);
• точность и ровность реза, благодаря чему изделие получается аккуратным и красивым;
• возможность делать нужную форму, глубину и даже фасонные резы;
• работа может проводится как на вертикальной, горизонтальной, так и наклонной поверхности;
• высокая скорость работы;
• большое разнообразие деталей: плоские, объемные, и даже 3D;
• повторяемость большего количества изделий, что практически невозможно при других методах обработки;
• возможность резать, делать черновую калибровку, фрезеровать пазы и другие виды соединений, используемых при сборке изделия.

Основные изделия

На сегодняшний день существует огромное количество предметов, которые можно сделать с помощью станка ЧПУ, таких как:

1. Уникальная мебель из различных материалов, включая ценные породы дерева.
2. Сувениры: различные шкатулочки, рамочки для фото, статуэтки и прочее.
3. Рекламная продукция: красивые массивные буквы, таблички и т.д.

Давайте более детально разберем каждый из предложенных вариантов.

Дизайнерская мебель. Она окружает нас повсюду: спальные комнаты, кухня, детская. Современное мебельное производство очень продумано и имеет высокую точность.

Шаги для создания изделия на станке ЧПУ:

1. Разработка эскиза. Для данного пункта существует большое количество программ, которые помогают виртуально моделировать обстановку. Для того, чтобы создать 3х мерный макет рисунка используйте вычислительные программы, такие как САПР. Подготовленные компьютерные файлы дадут возможность получить мебельное изделие на фрезерном станке ЧПУ.
2. Подготовка модели для станка. Готовый эскиз в 3D – базисе для изготовления любого комплекта деталей. К данному эскизу необходимо добавить функцию луча (вектор, который будет отвечать за направление фрезы относительно заготовочной детали). Существует также автоматическая формировка модели, которая является достаточно удобной и поможет сэкономить ваше время. Современное оборудование упрощает процесс изготовления, и передает даже самые маленькие и трудные линии.
3. Подборка типа режущих инструментов, настройка мощности и режима обработки.
4. Загрузка файлов в память машины, установка инструмента для резки, закрепление заготовки и запуск производства. Дальнейшую работу фрезерный станок ЧПУ делает самостоятельно по уже заданной программе.
5. Окончательная сборка. Займет незначительное количество времени, нет надобности подгонки деталей.

Сувенирная продукция. Это могут быть следующие сувениры:

• шкатулочки из дерева, которые можно украсить орнаментом;
• коробки для бисера или швейных принадлежностей;
• ящички для украшений;
• иконы и многое другое.

Наиболее популярными продуктами среди сувениров являются те изделия, которые изготовлены по 3D или 2D векторным рисункам.

Также сейчас массово внедряются в производство многошпиндельные станки (2-16 шпинделей).

Рекламная продукция. Ее создание – это актуальный на сегодняшний день вид деятельности, в котором большую популярность имеет применение фрезерных станков с числовым программным управлением. Такие машины отлично справляются с такими задачами, как производство световых коробов, стендов, панна, фигурных надписей и наружных рекламных вывесок, а также с приготовлением конструкций для выставок.

ЧПУ станок помогает выполнять следующие операции, которые связаны с рекламной продукцией:

• раскрой дерева, акрила и прочих материалов;
• гравировка/вырезка массивных надписей;
• создание логотипа, эмблемы;
• изготовление табличек, подставок и др.

Подводя итоги, можно сказать, что количество изделий, который можно сделать на фрезерном ЧПУ станке огромное количество. От вас лишь требуется оборудование, желание работать и небольшой опыт.

Каждая компания, открывая новое предприятие, заботится о кадровом потенциале. За последние годы рабочие профессии не стали популярными. Это связано с тем, что обладателю корочки о получении профессии не всегда удается найти работу, особенно с достойной оплатой. Поэтому все больше внимания руководители предприятий уделяют обучению персонала работе на станках с числовым программным управлением.

Почему нужно обучать операторов

Современные производственные мощности оснащают высокоточными станками с ЧПУ. Рабочих, которые стояли у станка десять-двадцать лет назад, к ним не поставишь.

Многие отрасли современной промышленности, в том числе металлообработка, остро нуждаются в операторах-наладчиках станков с ЧПУ. И заработную плату предлагают неплохую. Например, оператор станков с ЧПУ (СПб) получает от 40 до 70 тыс. руб. Эти специалисты настраивают и контролируют работу этих приборов, задают им программу действий, набор операций, указывают их последовательность. А обслуживать станок поручают оператору, который тоже должен разбираться в особенностях процесса.

Те же, кто обучался рабочим профессиям, не всегда готовы работать на современном оборудовании. Программы обучения в профессиональных училищах не всегда отвечают уровню технической оснащенности современного производства. Слабая материально-техническая база не дает возможности получить нужные знания и приобрести навыки. Да и опыта работы на высокоточных станках с ЧПУ зачастую у них нет.

Это касается не только рабочих, но и специалистов среднего звена.

Поэтому руководители стараются обеспечить свои предприятия рабочими, обученными за их содействием.

Роль операторов и наладчиков

Использование станков с числовым программным управлением резко изменило характер процессов, выполняемых людьми, которые их обслуживают. На их роли в технологическом процессе отразилась высокая автоматизация, возможности быстрой переналадки оборудования.

Современные станки работают в автоматическом цикле. Программы для их работы разрабатывают технологи. Поэтому последовательность операций и перемещение рабочих частей инструмента не зависит непосредственно от станочника.

Что зависит от оператора

Инструкция оператора станка с ЧПУ четко регламентирует их обязанности:

• установка заготовки и снятие ее после обработки;
• периодически нужно проверять размеры деталей на соблюдение стандартов;
• наблюдение за сходом стружки в нужном направлении;
• контроль за состоянием систем станка;
• наблюдение за сигнальными устройствами.

Оператор производит наладку станка и запускает его в работу. Обычно машина обрабатывает одну деталь длительное время. Поэтому оператор может обслуживать несколько станков или выполнять другие функции с различными инструментами. Это делает работу более интересной. Но вместе с тем требует умений планирования работы.

Своевременно обнаружив неполадки в работе системы или брак, он сообщает о них. Этим он помогает сохранить оборудование и предотвратить выпуск некачественных изделий. Его наблюдения помогают технологам внести необходимые изменения в программу.

Чтобы каждый раз не сталкиваться с одной и той же проблемой, как с новой, оператор станков с ЧПУ должен запоминать и изучать признаки различных неполадок и неисправностей, чтобы быстро исправлять их или препятствовать их возникновению.

Устройства ЧПУ

Сейчас на рынке представлено достаточное количество устройств числового программного управления зарубежного и русского производства.

Из первых можно назвать немецкие Siemens и Heidenhein, японский Okuma, Mitsubishi, Fanuc Automation (или Fanuc), испанский Fagor.

Во вторую группу входят санкт-петербургский «Балт-Систем», «Модмаш» (Нижний Новгород), московский «Альфа-Систем», ижевский «Ижпрэст», «Микрос» (Ногинск).

Самыми популярными и распространенными считаются Siemens и Fanuc.

Обучение в производственных центрах

Обучающие центры создают для того, чтобы получить единую образовательную систему, включающей теорию и практику. Оператор станка с ЧПУ должен понять и осмыслить весь процесс создания готового изделия, начиная с разработки чертежей и программ, заканчивая образованием навыков работы операторов различных станков с программированием.

В качестве экзамена или зачета будущий оператор станка с ЧПУ сам обрабатывает деталь, а специалисты центра следят за качеством его работы.

Обучение

Как обучается в таких центрах оператор станков с ЧПУ?

Обучение проводят в классах, оснащенных симуляторами стоек. Программа рассчитана на то, чтобы новые знания можно было сразу реализовать на практике. Это позволяет значительно сократить время на обучения непосредственно в цехах, возле оборудования. Студенты изучают азы программирования, такие понятия, как система координат, оси координат и управление ими, знакомятся со строением программы управления, интерполяцией, постоянными циклами, подготовительными и вспомогательными функциями.

В результате оператор станка с ЧПУ, который попадает на производство, уже готов работать.

Непрерывное обучение

Специалисты высокой квалификации ценятся на любом предприятии. Для того чтобы они могли идти в ногу со временем, им нужно постоянно расти и обучаться. Поэтому подготовка операторов станков и других специалистов должно быть непрерывным.

Если в составе обучающего центра есть сервисный центр, то его специалисты помогают наладить станки, которое устанавливают на предприятии, и обучают сотрудников не только своих, но и заказчиков. В дальнейшем оператор-наладчик станков с ЧПУ будет производить обслуживание этого оборудования.

Это выгодно и руководителям, и самим наладчикам. Первым не нужно будет искать специалистов, вторые смогут консультировать операторов дистанционно или выезжать на предприятие в любое время суток.

Что нужно знать, чтобы стать наладчиком

Молодые люди, которые хотят стать наладчиками станков с числовым программным управлением, должны:

• хорошо знать математику, в том числе геометрию;
• знать механику и электротехнику;
• читать чертежи и техническую документацию;
• программировать процессы обработки.

В профессионально-технических училищах подготовка операторов станков с ЧПУ проводится на базе среднего образовании в течение 2 лет.

Формы обучения:

• стационарная;
• вечерняя;
• заочная.

Но только поработав на предприятии, молодой специалист может утверждать, что он освоил профессию, и теперь он - оператор станков с ЧПУ.

Требования к операторам-наладчикам

Современные станки с ЧПУ - сложные механизмы. Определение причин допущенного брака и устранение их требуют технического образа мышления у оператора-наладчика. Он должен интересоваться машинами и различными механизмами и устройствами. Только таким людям эта работа будет интересной, только они смогут достичь в ней успеха.

Оператор станка с ЧПУ должен:

• понимать устройство и принцип действия станков;
• знать способы правильной установки, закрепления обрабатываемых деталей и их качественной обработки;
• уметь настраивать станки;
• вводить программы;
• доводить и затачивать инструмент;
• изготавливать детали высокого качества;
• уметь измерять полученные детали.

Самообразование

Сейчас несложно найти массу литературы, которая может помочь разобраться в тонкостях работы на станках с числовым программным управлением. Многие специалисты пользуются ею для повышения своих знаний. Но это под силу далеко не каждому представителю профессии. А подрастающему поколению невозможно освоить профессию только по книжкам. Поэтому и нужна гибкая система образования, позволяющая каждому желающему освоить профессию и получить нужные ему навыки.

Рассмотрим работу станков с системой ЧПУ по упрощенной схеме (рис. 7.1), включающей основные блоки систем ЧПУ и основные элементы кинематической схемы станка. Система ЧПУ состоит из устройств ввода информации, блока запоминания информации БЗИ, блока интерполяции БИ, блока управления приводами подач в виде цифроаналоговых преобразователей ЦАП и двух следящих приводов по осям X и V станка. Следящие приводы состоят из усилителей мощности УМ Х и УМ У, сравнивающих устройств УС Х и УС У , датчиков обратной связи в виде вращаю­щихся трансформаторов ВТ Х и ВТ У , кинематически связанных с ходовыми винтами станка, и двигателей подач М х и М у , которые приводят во вращение ходовые винты станка. В результате вра­щения винтов перемещаются стол станка и его ползун с фрезой, совместное движение которых определяет конфигурацию изготовляемой детали согласно заложенной программе.

Все современные устройства ЧПУ выполняются на базе ка­кой-либо микроЭВМ или микропроцессоров (одного или несколь­ких), позволяющих значительно увеличить степень автоматизации станка, т.е. обеспечить: индикацию большого числа параметров на экране дисплея, быстрое диагностирование неисправностей и удобное редактирование программ, запоминание большого объема управляющих программ и т.д.

7.1. Состав системы чпу

Все устройства ЧПУ имеют развитую цикловую автоматику с большим числом входов-выходов, а также связь с ЭВМ высшего уровня, необходимую при создании гибких производственных систем.

Вместе с тем наблюдается разделение устройств ЧПУ по числу управляемых координат, связанное с их назначением: для токар­ных станков обычно требуется две координаты; для обычных фре­зерных – три; для фрезерных станков, предназначенных для объемной обработки, – пять; для многооперационных станков – от четырех до восьми. В настоящее время созданы устройства ЧПУ на 10–12 координат для управления ГПМ. Число координат весьма существенно влияет на конструкцию и стоимость устрой­ства ЧПУ.

Функциональная схема типовой универсальной системы ЧПУ (рис. 7.2) состоит из двух основных устройств: устройства число­вого программного управления, конструктивно оформленного в виде отдельного шкафа или пульта и исполнитель­ных устройств с приводами и датчиками обратной связи, разме­щенными на станке. Основные блоки системы ЧПУ описаны ниже.

Рис. 7.1. Упрощенная схема станка с ЧПУ

Устройство ввода информации вводит числовую информацию с программоносителя.

Блок запоминания считанной информации. Помимо запоминания входной информации в этом блоке выполняются ее контроль и формирова­ние соответствующего сигнала в момент обнаружения ошибки. Этот блок, как правило, имеет возможность получать информацию от ЭВМ верхнего уровня, что необходимо при объединении стан­ков в ГПС.

Пульт управления и индикации служит для связи человека-оператора с системой ЧПУ. С помощью этого пульта проводится пуск системы и ее останов, переключение режимов работы с авто­матического на ручной и т.д., а также коррекция скорости подачи и размеров инструментов и изменение начального положения инструмента по всем или некоторым координатам. На этом пульте находится световая сигнализация и цифровая индикация о со­стоянии системы.

В современных ЧПУ индикация обычно осуществляется с помощью встроенного дисплея, позволяющего выводить значительно большее число параметров, а также проводить отработку про­грамм непосредственно на станке.

Блок интерполяции формирует частичную траекторию движе­ния инструмента между двумя или более заданными в программе точками. В большинстве случаев используют линейную и круговую интерполяцию, хотя иногда применяют винтовую или цилиндри­ческую интерполяцию.

Приводы подач, чаще всего следящие, служат для обеспече­ния перемещения управляемых элементов станка (столов, суппор­тов, кареток и т.п.) с необходимой скоростью и точностью при заданном моменте. Под следящим приводом будем понимать систему, состоящую из двигателя (электрического, гидравличе­ского), усилителя мощности, снабжающего этот двигатель не­обходимой энергией, которая регулируется в широких пределах, датчика обратной связи по положению, служащего для измерения фактического перемещения (или положения) управляемого объ­екта, и сравнивающего устройства, сравнивающего фактическое положение объекта с заданным и выдающего сигнал ошибки, по­ступающий на вход усилителя мощности, в результате чего угло­вая скорость вала двигателя оказывается пропорциональной ошибке системы. В процессе работы эта система перемещает управ­ляемый объект таким образом, чтобы поддерживать минимальное значение ошибки. Если ошибка по каким-либо причинам превы­шает заранее установленный допустимый предел, то система ЧПУ автоматически отключается с помощью специальных устройств защиты.

Блоки управления приводами подач служат для преобразования информации, получаемой с выхода интерполятора, в форму, пригодную для управления приводами подач, так, чтобы при поступлении каждого импульса управляемый объект перемещался на определенное расстояние, называемое ценой импульса, кото­рая обычно составляет 0,01 или 0,001 мм. В зависимости от типа приводов (замкнутые или разомкнутые, фазовые или амплитуд­ные), применяемых на станках, блоки управления существенно различаются.

В разомкнутых приводах, использующих шаговые двигатели, блоки управления представляют собой специальные кольцевые коммутаторы, на выходе которых включены мощные усилители, питающие обмотки шаговых двигателей, которые служат для циклического переключения обмоток ШД, что заставляет вра­щаться его ротор. В замкнутых приводах фазового типа, исполь­зующих датчики обратной связи в виде вращающихся трансфор­маторов (ВТ) или индуктосинов в режиме фазовращателей, блоки управления представляют собой преобразователи импульсов в фазу переменного тока и фазовые дискриминаторы, которые сравни­вают фазу сигнала на выходе фазового преобразователя с фазой датчика обратной связи и выдают разностный сигнал ошибки на усилитель мощности привода.

В этом же блоке обычно расположены усилители для питания датчиков обратной связи, а также устройства защиты, отключаю­щие приводы при превышении допустимой ошибки слежения.

Датчики обратной связи ДОС являются измерительными устройствами, служащими для определения фактического поло­жения (абсолютного значения координаты) или перемещения (от­носительного значения координаты) управляемого объекта в пре­делах шага системы. При этом суммирование шагов производит система ЧПУ. Перемещения объекта определяют как непосредственно с помощью каких-либо линейных измерительных устройств, например, индуктосинов, так и косвенно, измеряя, например, угол поворота вала двигателя подач с помощью какого-либо углового измерительного устройства, например, обычного ВТ или резольвера (точный ВТ синусно-косинусного типа, применяемый в счетно-решающих устройствах).

Помимо индуктосинов, для непосредственного измерения ли­нейных перемещений иногда используют и другие измерительные устройства, например, прецизионные зубчатые рейки с много­полюсными ВТ, или для достижения особо высокой точности – оптические штриховые измерительные шкалы с соответствующими импульсными датчиками. Обычно одно и то же устройство ЧПУ может работать с раз­личными типами ДОС.

Рис. 7.2. Функциональная схема системы ЧПУ

Блок скоростей подач обеспечивает заданную скорость подачи, а также разгон и торможение в начале и конце участков обработки по заданному закону, чаще всего – линейному. Скорость подачи задается либо номером скорости соответствующего ряда скоростей, составляющих геометрическую прогрессию со знаменателем по­рядка 1,25, либо непосредственно в миллиметрах в минуту через 1 или даже через 0,1 мм/мин. Помимо рабочих скоростей подач, составляющих обычно 5–2000 мм/мин, этот блок выполняет, как правило, и установочное движение с повышенной скоростью, на которой производится установка координат при позиционной обработке или переход инструмента из одного участка заготовки в другой при контурной обработке. Эта скорость в современных системах ЧПУ составляет 10–15 м/мин.

Блок коррекции программы вместе с пультом управления слу­жит для изменения запрограммированных параметров обработки, т.е. скорости подачи и размеров инструмента (длины и диаметра). Изменение скорости движения (обычно 5–120 %) сводится к руч­ному изменению частоты задающего генератора в блоке подач. Изменение длины инструмента (обычно от 0 до 100 мм) сводится к изменению заданного значения перемещения вдоль оси инстру­мента, без изменения его начального поло­жения.

Блок технологических команд предназначен для управления цикловой автоматикой станка, включающего поиск и смену до­статочно большого числа инструментов (до 100), смену частоты вращения шпинделя, зажим направляющих при позиционирова­нии и разжим их при движении, различные блокировки, обеспе­чивающие сохранность станка. Цикловая автоматика станка со­стоит в основном из исполнительных элементов типа пускателей, электромагнитных муфт, соленоидов и других электромагнитных механизмов, а также дискретных элементов обратной связи типа концевых и путевых выключателей, реле тока, реле давления и других элементов, контактных или бесконтактных, сигнализи­рующих о состоянии исполнительных органов. Часто эти элементы с дополнительными устройствами типа реле реализуют местные циклы (например, цикл поиска и смены инструмента), команды, на исполнение которых подаются из устройства программного управления. Современные устройства ЧПУ, как правило, осу­ществляют эти циклы внутри, выдавая сигналы на исполнитель­ные элементы станка через согласующе-усилительные устройства, которые могут находиться как в станке, так и в устройстве ЧПУ. Для этого часто используют программируемые контроллеры в виде отдельного блока, размещаемого внутри или вне устройства ЧПУ.

Блок стандартных циклов служит для облегчения программи­рования и сокращения длины программы при позиционной обра­ботке повторяющихся элементов заготовки, например, при свер­лении и растачивании отверстий, нарезании резьбы и других операций.

Помимо этих блоков, применяют блоки адаптации, которые служат для увеличения точности и производительности обработки при изменяющихся по случайному закону внешних условиях (например, припуск на обработку, твердость обрабатываемого материала, затупление инструмента). Это объясняется тем, что любая система ЧПУ является разомкнутой системой управления, так как она не «знает» результата своей работы. В системе ЧПУ с обычной обратной связью заготовка ею не охвачена; задается только перемещение инструмента относительно заготовки. В то же время на точности размеров детали сказывается, например, де­формация инструмента, которая в обычных системах ЧПУ может учитываться при программировании только тогда, когда она по­стоянна или изменяется по заранее известному закону, чего на практике нет.