Почему выгодно внедрять агрегаты с ЧПУ в технологический процесс

Инвестиции в оборудование с системой числового программного управления обеспечивает целый ряд преимуществ на производстве:

• точность – автоматизация обеспечивает изготовление продукции с минимальными допусками, минимизирует количество брака за счет отсутствия воздействия человеческого фактора;
• эффективность – использование подобного оборудования ускоряет производственные процессы, сокращая сроки производства продукции;
• гибкость – системы автоматизированного управления станками можно быстро перепрограммировать для изготовления деталей желаемой формы и размера;
• экономическая эффективность – такая техника способна работать 24/7 при минимальном участии оператора.

Компьютеризованное управление инструментами обеспечивает стабильно высокое качество и повторяемость производимой продукции. Каждая деталь, изготовленная на программируемом станке, соответствует всем требованиям спецификаций.

Скорость выполнения операций имеет решающее значение в современном промышленном секторе. Агрегаты могут работать непрерывно и с большой скоростью, что значительно уменьшает время производства.

Числовое программное управление: структура системы

ЧПУ — это аппаратно-программный комплекс, который управляет инструментами для обработки материалов в соответствии с инструкциями управляющей программы, содержащейся в файле CAD/ CAM. Следуя цифровым командам, агрегаты способны производить геометрически сложные изделия без малейших отклонений от заданных параметров.

Структура системы ЧПУ станка выглядит следующим образом:

• цифровые инструкции;
• микропроцессорный управляющий блок;
• исполнительные механизмы.

Цифровые инструкции представляют собой запрограммированный алгоритм действий, который нужно выполнить для обработки заготовки, чтобы получить необходимую деталь. Программа хранится в памяти станка.

Основным компонентом ЧПУ является микропроцессорный блок, который выдает управляющие сигналы на сервоприводы и двигатели в соответствии с выполняемой программой. Он контролирует перемещение и позиционирование исполнительных механизмов, при необходимости вносит корректировки в реальном времени.

Виды исполнительных механизмов зависят от назначения металлорежущего станка. Наибольшее распространение получили фрезерные, токарные, сверлильные, шлифовальные агрегаты, станки для лазерной, плазменной, водоструйной резки.

Разновидности

Классификация систем ЧПУ производится по следующим параметрам:

• способ управления инструментом (позиционные, контурные и комбинированные);
• вид обратной связи (замкнутые и разомкнутые);
• число управляемых осей.

По способу управления инструментом

Принцип управления инструментом определяет функциональные возможности и область применения систем ЧПУ. 

Позиционные

В позиционной системе инструмент последовательно перемещается из одной дискретной точки (позиции) в другую для выполнения технологических операций. Обработка осуществляется только после позиционирования инструмента в требуемой точке, поэтому к траектории перемещения не предъявляется высоких требований.

Контурные

Контурная система обеспечивает обработку заготовки в процессе движения режущего механизма. Инструмент следует заданной траектории (контуру), при этом система мгновенно вычисляет и корректирует его положение, чтобы обеспечить получение детали требуемой формы и размера.

Устройство системы ЧПУ контурного типа намного сложнее по сравнению с позиционными моделями. Позиционная ЧПУ управляет только конечными точками перемещения, а контурная система контролирует всю траекторию движения инструмента для обработки детали в процессе перемещения. В управляющей программе для позиционной системы числового программного управления станками задаются только координаты позиций, в которых необходимо выполнить операцию. Информация о траектории движения между этими точками отсутствует, поскольку ее не нужно контролировать.

Комбинированные

Комбинированная позиционно-контурная структурная схема сочетает возможности как позиционных, так и контурных ЧПУ. Она обеспечивает выполнение обработки как в дискретных точках, так и в процессе движения по заданной траектории. Благодаря сочетанию обеих функций, такие агрегаты способны производить сложную обработку заготовки за один сеанс.

По типу обратной связи

В замкнутых ЧПУ предусмотрено два информационных потока – от управляющего блока к исполнительному механизму и в обратном направлении. Это дает возможность системе отслеживать реальное местонахождение инструмента, сравнивать его с заданными координатами и вносить коррективы.

В разомкнутых схемах есть только один информационный поток – от микропроцессора к инструменту. В таких агрегатах отсутствуют датчики, позволяющие получать мгновенную обратную связь, поэтому невозможно корректировать местоположение инструмента непосредственно во время обработки.

По количеству осей

Число осей определяет возможности управления траекторией движения исполнительного механизма. Большинство программируемых станков имеют от двух до пяти осей, но наиболее сложные модели способны управлять дополнительными осями для выполнения более сложных движений.

Самый простой вариант – двухосевая система числового программного управления, которая способна перемещать инструмент или заготовку в двух направлениях. Такие станки используются для выполнения операций в одной плоскости. В качестве примера можно привести систему ЧПУ для токарного станка базовой модели.

Трехосная схема – наиболее распространенный тип многоосевого управления станком. Она управляет перемещением одновременно по трем линейным осям координат (X, Y и Z). Управляющая программа задает координаты (X, Y, Z) для каждой точки траектории движения инструмента или заготовки. Она одновременно координирует работу исполнительных механизмов, связанных с каждой из осей, чтобы инструмент достиг заданной точки в трехмерном пространстве.

Четырехосевая схема является эволюцией трехосевой, она добавляет ось вращения к трем стандартным линейным осям (X, Y, Z). Это позволяет инструменту или заготовке вращаться вокруг одной из линейных осей, что значительно расширяет возможности обработки и позволяет создавать более сложные детали.

Пятиосевая ЧПУ представляет собой высокотехнологичную многоосевую систему управления станком. К трем линейным осям добавляются еще две оси вращения для обработки деталей самой сложной геометрии. Комбинация линейных и вращательных движений дает возможность инструменту достигать практически любой точки на поверхности детали без необходимости ее переустановки.

Обзор основных систем числового программного управления

Рассмотрим самые популярные системы, которые используются на современном оборудовании.

Siemens

Системы управления ЧПУ Siemens серии Sinumerik, являются одними из наиболее высокотехнологичных в мире. Они используются для управления широким спектром станков, от простых токарных и фрезерных агрегатов до многоосевых обрабатывающих центров и специализированных машин.

Sinumerik отличается интуитивно понятным управлением и предоставляет мощные функции программирования. Программы обеспечивают высокую точность позиционирования и обработки, что дает возможность производства изделий со сложной геометрией.

Основные модели из серии Sinumerik – 808D (808D ADVANCED), 828D (828D BASIC), 840D sl, ONE, MC.

Серия 808D относится к начальному уровню. Ее представители используются в простых токарных и фрезерных станках базовой производительности.

Руководства по программированию и работе 808D ADVANCED на русском языке

Sinumerik 828D – надежная ЧПУ, обеспечивающая стабильную работу с высокой скоростью и точностью. Она предназначена для комплектации оборудования компакт-класса, доступна в модификациях для горизонтального и вертикального монтажа. Системы могут применяться не только на токарных и фрезерных станках, но и на шлифовальном оборудовании.

Скачать руководство по эксплуатации Sinumerik 828D на русском языке

Линейка 840 – флагманская разработка бренда, поддерживающая управление максимально по шести осям. Она позволяет успешно решать самые сложные задачи обработки прямолинейных и криволинейных поверхностей. Система имеет открытую архитектуру и обладает высокими вычислительными возможностями.

Системы Sinumerik ONE работают на базе многоядерной архитектуры, в них используются самые современные микропроцессоры. Их применение гарантирует высокую скорость обработки деталей самой сложной формы с максимально возможной точностью.

Скачать комплект документации (руководство) для Sinumerik ONE на русском языке

Линейка Синумерик MC была разработана для специальных технологий обработки деталей, включая резку листового металла, лазерную и гидорабразивную шлифовку, но может использоваться и на традиционных фрезерных и токарных станках высокой производительности для работы с наиболее ответственными изделиями.

Fanuc

Японские системы ЧПУ Фанук появились на рынке в 1960-х годах, а на сегодняшний день занимают одно из ведущих мест на мировом рынке. Они используются в широком спектре оборудования, от простых токарных и фрезерных агрегатов до высокопроизводительных многоосевых обрабатывающих центров.

Система Fanuc на токарном станке с ЧПУ или на фрезерном агрегате позволяет вращать и перемещать заготовку и инструмент, автоматически менять оснастку для выполнения разных операций. Она также может управлять направляющими, что обеспечивает возможность изготовления изделий со сложным профилем.

Функциональные возможности Fanuc позволяют минимизировать время на программирование описания траекторий движения исполнительных механизмов. Чтобы не тратить время рутинное прописывание однообразных операций, можно использовать стандартные циклы Фанук, например, G-коды для токарной и фрезерной обработки заготовок.

Скачать руководство по эксплуатации Fanuc 0i-Model F plus на русском языке

Скачать руководство оператора ЧПУ Fanuc 0i-TF-PLUS на русском языке

ЧПУ Фанук гибко настраиваются под различные задачи, обеспечивают высокую скорость, точность и качество обработки поверхности. Они имеют интуитивно понятный и настраиваемый пользовательский интерфейс, поддерживают различные промышленные протоколы для интеграции в производственные сети, обеспечивают оптимизацию выполнения технологических операций за счет интеграции искусственного интеллекта.

Mitsubishi

Компания Mitsubishi является одним из ведущих поставщиков контроллеров, сервоприводов и серводвигателей для систем ЧПУ. Бренд регулярно обновляет линейку продукции, внедряя технологические инновации и расширяя функциональные возможности.

Системы ЧПУ Mitsubishi обеспечивают скоростную обработку и демонстрируют исключительную точность. В линейку входят бюджетные модели с базовым функционалом, серии среднего класса и флагманские варианты с поддержкой многоосевой обработки для изготовления деталей со сложной геометрией поверхности.

GSK

Китайская компания GSK работает на рынке систем числового программного управления уже свыше трех десятилетий. Она выпускает полный спектр оборудования, включая контроллеры, сервоприводы и другие комплектующие.

ЧПУ GSK могут контролировать до 6 осей в зависимости от модели, опционально возможно расширение до 10 осей. Они обеспечивают высокоскоростное и высокоточное перемещение исполнительных механизмов по самым сложным траекториям.

Скачать руководства оператора и программиста GSK980TDa на русском языке

Линейка GSK включает несколько серий для станков разного типа, от простых токарных и фрезерных моделей до многофункциональных центров. Это позволяет подобрать оптимальную систему под конкретные задачи и бюджет.

Syntec

Тайваньские ЧПУ системы Синтек появились на рынке в 1995 году. Они широко используются для автоматизации токарного, фрезерного и прочего металлообрабатывающего оборудования.

Контроллеры Sintec оснащены расширенными функциями, которые обеспечивают широкий спектр технологических операций. Они поддерживают одновременный контроль до пяти осей в зависимости от модели, имеют множество возможности настройки в соответствии с конкретными спецификациями.

Fagor

Системы ЧПУ Fagor считаются одними из лучших в своем классе. Они позволяют создавать мощные и гибкие алгоритмы управления за счет мощных микропроцессоров и поддержки большого объема памяти. Все компоненты Фагор взаимодействуют через цифровые протоколы, что обеспечивает управление в реальном времени и высокую помехоустойчивость.

KND

Китайские системы ЧПУ KND – это высокопроизводительные решения для разных промышленных сфер. Линейка включает контроллеры для токарных и фрезерных станков, многофункциональных центров, специализированного оборудования. ЧПУ KND предоставляют простой и удобный интерфейс для диалогового программирования.