В последнее время на предприятиях и в мастерских занимающихся металлообработкой, станок ЧПУ по металлу пользуется особой популярностью. Это связано с тем, что на одном станке с программным обеспечением можно обработать широкий спектр деталей, как простой конфигурации, так деталей со сложной геометрией.
Станки с ЧПУ стремительно развиваются и существенно превосходят универсальное оборудование с ручным управлением по важнейшим техническим, технологическим и экономическим показателям. Их высокая точность, минимальные погрешности обработки, производительность и многофункциональность позволяют полностью изготовить качественную деталь за одну установку.
Еще одно важное преимущество - это то, что ЧПУ станок даёт возможность автоматизировать производство, он может работать практически автономно, день за днем, неделю за неделей, выпуская продукцию с неизменно высоким качеством.
Например, современный многофункциональный фрезерный станок с ЧПУ – это новый высокоэффективный вид оборудования, на котором можно выпускать самые сложные изделия, при этом он характеризуется производственной гибкостью, т. е. способностью быстро переналаживаться на обработку различных деталей. Такой станок может выполнять не только фрезерные работы, но и множество других операций (токарная обработка, гравировка, шлифовка, отрезные работы и многое др.).
ЧПУ станок обеспечивает более высокую геометрическую точность обработанных деталей. Повышение и стабильность качества обработки, обеспечение идентичности деталей всей партии - одни из главных преимуществ станков с ЧПУ по металлу.
Вместе с этим такой станок достаточно дорогое удовольствие и требуют затрат на установку и обслуживание, чем обычные станки. Тем не менее его высокая производительность, точность обработки может окупить все затраты при грамотном выборе соответствующего станка и правильном его использовании.
Для успешного применения станков с программным обеспечением на производстве необходимы как практические, так и теоретические знания, которые мы и предлагаем в данном разделе.
Если же Вы решили купить станок ЧПУ по металлу, но сомневаетесь в выборе наши инженеры с удовольствием ответят на Ваши вопросы и помогут с подбором оборудования. Вы можете связаться со специалистами нашей компании по телефону +7 952 043 14 60 или отправить сообщение через форму обратной связи.
Состав чпу станков по металлу
Металлорежущий станок c ЧПУ является основным видом технологического оборудования для размерной обработки деталей. Он представляет собой машину, обеспечивающую относительные перемещения металлорежущего инструмента и обрабатываемого изделия для придания изделию требуемой согласно чертежу формы с заданными производительностью и точностью.
Современный станок с ЧПУ по металлу - это автоматизированный комплекс, состоящий из различных подсистем, взаимодействующих между собой в процессе работы. Основными в составе чпу станков являются:
- механическая система - несущая система, направляющие, исполнительные механизмы приводов, вспомогательные устройства;
- электрическая система - устройство ЧПУ, приводы, устройства электроавтоматики, датчики обратной связи, преобразователи и т.д.;
- гидравлическая система - приводы, системы уравновешивания, натяга, смазки, охлаждения, стабилизации температурных дөформаций, гидростатические опоры и т.д.;
- оптическая (оптоэлектронная система для измерения и контроля - датчик, преобразователи;
- система резания - инструмент, заготовка и процесс их взаимодействия,
Металлорежущий станок с ЧПУ - сложная динамическая система с большим количеством внутренних связей как между подсистемами, так и внутри самих подсистем. Поэтому рациональное проектирование металлообрабатывающего станка с ЧПУ возможно только при системном подходе, учитывающем основные свойства различных подсистем и их взаимное влияние друг на друга.
Структурная схема станка с ЧПУ по металлу как замкнутой многосвязной системы (для случая многокоординатной обработки) приведена на рис. 1.
Рис. 1. Структурная схема станка с ЧПУ по металлу
Комплекс состоит из устройства ЧПУ (УЧТУ), главного привода, приводов подач по координатам ППX...ППY и т.д., приводов вспомогательных устройств ПВУ, исполнительных механизмов ИМ приводов и вспомогательных устройств ПВУ, несущей системы НС, а также информационно-измерительной системы с датчиками обратной связи ДОС, обеспечивающей формирование координат обратных связей. Обрабатываемое в процессе резания изделие также входит в состав станка.
Станок с ЧПУ при получении задающей информации от управляющей программы с помощью УЧПУ формирует управляющие воздействия на приводы. Приводы воздействуют на соответствующие исполнительные механизмы ИМ, перемещения которых замыкаются на процессе обработки и формируют требуемую поверхность изделия. При этом в замкнутой системе возникают обратные воздействия как внутри подсистем, так и между ними (на схеме условно показаны пунктирными линиями). В частности, процесс резания оказывает силовое воздействие на исполнительные механизмы и станину станка. А исполнительные механизмы влияют на соответствующие приводы (главный привод, приводы подач и т.д.). Информация о фактических значениях координат рабочих органов, скоростях перемещений и других параметрах через датчики обратной связи передается в УЧПУ, где используется для обеспечения процесса обработки в соответствии с заданными управляющей программой параметрами.
Проектирование чпу станка
В идеале при проектировании нового станка с ЧПУ следует иметь его полную динамическую модель в электронном виде, где варьируя рядом параметров различных подсистем, оценивать влияние их изменения на Основные выходные характеристики станка (т.е. точность и производительность). Однако ввиду сложности задачи и ограниченности ресурсов пока такая полная модель отсутствует, имеются только модели отдельных подсистем и некоторых в сочетаний.
Характерным примером влияния одной подсистемы на другую и необходимости учета этого влияния при проектировании является электромеханическая следящая система привода подачи станка с ЧПУ. Ее динамическая точность во многом определяется параметрами исполнительных механизмов станка.
На рис. 2 показана зависимость динамической ошибки при "подходе в упор" на скорости подачи 1000 мм/мин от частоты исполнительных механизмов fМ (для системы с тиристорным приводом при добротности 170c-1). Из рисунка видно, что при fМ≥ 60 Гц ( "идеальный" механизм) удается получить высокую динамическую точность Em≤0,08 мм; снижение fМ до 40 Гц приводят к потере точности в два раза, а при fМ=20 Гц ошибка составляет 0,4 мм.
Рис. 2. Зависимость динамической ошибки от fМ
Снижение динамической точности замкнутой системы при изменении параметров исполнительных механизмов (как звена системы) объясняется необходимостью изменения параметров корректирующих устройств для обеспечения устойчивости работы системы.
Техническая информация о станках с ЧПУ
Опоры винтов швп станка с ЧПУ
Воспринимают осевую и радиальную нагрузки
Должны быть точными, жесткими при умеренном предварительном натяге, иметь низкий момент холостого хода
Тип привода шпинделя
Привод шпинделя встроенного типа
Состоит из статора и ротора, от размеров которого зависят параметры технической характеристики двигателя
Гибкость станков с ЧПУ
Показатель технологического процесса
Способность к быстрому и без больших материальных затрат переналаживанию для изготовления других деталей
Автоматизированное проектирование станков по металлу
Взаимодействие человека и компьютера
Внедрение средств вычислительной техники и программного обеспечения на этапах проектирования станков
Инструментальная оснастка станков с ЧПУ
Варианты и требования к оснастке
Основными элементами системы инструментальной оснастки являются оправки, патроны и втулки, хвостовики
Система измерения инструмента
Датчики для контроля инструмента
Необходимы для измерения геометрии, контроля износа инструмента и обнаружения поломки режущей кромки
Устройство фундаментов под станок с ЧПУ
Технические условия на фундамент
Марка бетона, прочность, план заливки, методы крепления станка к фундаменту и о его выверке по уровню
Подготовка производства детали
Не простой, а многозадачный процесс
Для его автоматизации требуется комплексный подход, который можно обеспечить программными продуктами
Станкостроение в России
Станкостроительная промышленность России
Появление и совершенствование станков с ЧПУ открыли возможности автоматизации серийного производства
Современный конструктор-механик должен владеть основами смежных дисциплин и вопросами взаимного влияния и связи различных подсистем станка с ЧПУ по металлу. Системный подход должен присутствовать на всех этапах проектирования – от предпроектных исследований до корректировки на серию по результатам испытаний опытного образца.
