Обработка с ЧПУ — это технология, предполагающая резание оргстекла и многих других материалов. С помощью ЧПУ удается создавать детали из файла CAD с отличными свойствами.
Обработка на аппаратах с ЧПУ имеет доступную цену, как для штучных изделий, так и для малых тиражей, а также для других производств. Эта особенность обусловлена высокой степенью автоматизации.
Перечень материалов, которые могут обрабатываться с помощью ЧПУ-станка, большой. Однако первые места занимают металлы и пластмассы, композиты, а также деревянные заготовки.
Создание изделий на специальных аппаратах можно разделить на четыре этапа:
- Разработка проекта CAD-модели.
- Настройка программы для ЧПУ.
- Подготовка ЧПУ: монтаж заготовки, инструмента, запуск программы.
- Работа станка.
Немного истории
Первый предмет, прошедший механическую обработку, нашли в Италии и датировали 700 годом до нашей эры.
Стремление добавить механической обработке автоматизации появилось у людей в 18 веке. Машины того времени функционировали с помощью пара. Первая из них была спроектирована в конце 40-х годов в MIT. Движения отмечались с помощью перфокарт.
Первый станок с ЧПУ был сложным в применении и не подходил для условий производства. Серийный выпуск аппаратов начался в 1954 году. Его инициатором стала фирма Bendix Corp. Широкое распространение аппараты получали медленно. Первое время такая техника вызывала недоверие. Тогда Министерство обороны США выпустило 120 аппаратов на собственные средства и направило их частным фирмам.
С изобретением в 50-60-х годах компьютеров аппараты с ЧПУ продвинулись вперед. В ряду первых моделей отечественного производства отмечают токарно-винторезный станок 1К62ПУ, а также токарно-карусельная модель 1541П. Они вышли в свет в 1960-х годах. Работали вместе с управляющими системами ПРС-3К и другими. Далее были созданы станки с ЧПУ 6Н13 с управлением «Контур-ЗП». В дальнейшем в обиход вошли системы 2P22, а также «Электроника НЦ-31».
Предлагаемые сейчас станки с ЧПУ — это системы с многоинструментальной и многоосевой аппаратурой.
Станки с ЧПУ: типы
Посмотрим станки с ЧПУ, которые «убирают» материал режущим способом. Они имеют максимально широкую область использования.
Станки с ЧПУ с 3-мя осями
К таким можно отнести токарные и фрезерные. Режущий инструмент движется по трем линейным осям по отношению к заготовке. Такие модели — одни из самых распространенных. Это связано с простотой и удобством их использования. Добавим, что доступ инструмента к обрабатываемой поверхности может иметь определенные ограничения. Это можно объяснить тем, что имеется всего три оси для работы. Решить этот вопрос поможет переустановка/вращение заготовки. При этом, если во время производства требуется выполнить переустановку заготовки несколько раз, расходы на работы по пуску и наладке возрастут.
Преимущества:
- высокая точность;
- эффективность при выпуске деталей с несложной геометрией;
- жесткие допуски.
Недостатки:
- лимиты по конструкции;
- сокращение точности при ручном перемещении.
Токарные станки с ЧПУ
Токарная обработка подразумевает точение заготовок. Специализированное оборудование подходит для точения поверхностей конических, фасонных, цилиндрических (чернового, а также начистую). Также с ним можно нарезать резьбу, сверлить и выполнять другие манипуляции.
Обрабатываемый элемент фиксируется шпинделем при движении на большой скорости. Движение режущего инструмента осуществляется по поверхности внутри или снаружи, тем самым задавая форму изделия.
Токарные станки с ЧПУ применимы исключительно для деталей с профилем в форме цилиндра. В этом заключается их основное ограничение.
Преимущества:
- высокие показатели производства;
- минимальная стоимость за деталь.
Недостатки:
- выпуск элементов простых геометрических форм, с симметрией вращательного типа.
5-осевая
Выделяют 3+2-фрезерные аппараты с ЧПУ, а также 5-фрезерные станки с ЧПУ, токарно-фрезерные центры с приводным инструментом. У 5-ти осевых моделей имеется вращение и наклон стола или вращение стола и наклон шпинделя совместно с тремя линейными осями.
3+2 фрезы
Инструмент, предназначенный для резки, способен двигаться только по линейным осям. В промежуточном интервале может осуществляться позиционирование по двум осям, наклон, а также поворот столба или поворот столба с наклоном головы шпинделя. Это дает возможность смены угла.
К плюсам таких систем относят отсутствие необходимости смещения заготовки ручным способом. Это, в свою очередь, сокращает время выпуска деталей со сложной формой, по сравнению со станком с тремя осями.
Преимущества:
- отсутствие изменений положения заготовки ручным способом;
- выпуск деталей с элементами без совпадений с главными осями.
Недостатки:
- увеличение расходов по сравнению с обработкой с тремя осями.
Фрезерный станок с ЧПУ с 5-ю осями
Режущий инструмент движется по двум осям вращения и трем осям линейного типа. Все оси способны двигаться синхронно во время всего производства. Архитектура этих фрезерных систем соответствует архитектуре 3+2-осевым фрезерным станкам с ЧПУ. Одновременное перемещение всех пяти осей возможно. Это позволяет выпустить детали со сложной формой, такой, которую не удастся достигнуть ни одним другим способом.
Преимущества:
- выпуск деталей высокой сложности;
- предельная точность;
- качественная поверхность;
- обработка с небольшими усилиями.
Недостатки:
- цена;
- ограничения в геометрии, однако менее серьезные, чем для моделей 3+2 и 3-осевых.
Токарный станок с ЧПУ с 5-ю осями
Токарные станки с ЧПУ, имеющие фрезерные инструменты. Обладают высокой производительностью, а также геометрической гибкостью. Их выбирают для выпуска деталей с рыхлой симметрией по осям.
Преимущества:
- хорошие показатели производительности;
- невысокая стоимость.
Недостатки:
- ограничения по геометрической форме.