Автоматизация производства при помощи станков с ЧПУ

Современное промышленное производство не в состоянии выполнить поставленные перед ним масштабные задачи дедовскими методами. Только автоматизация всех процессов способна принести реальный успех. А это означает, что в самых разных отраслях появляется все больше станков с ЧПУ. Что это такое и каков принцип действия одной из главных составляющих автоматизированного производства – разберемся вместе.

Принцип действия станков с ЧПУ

Само понятие «числовое программное управление» (то есть ЧПУ) вполне четко описывает принцип действия такого оборудования. Его суть в том, что управление станком осуществляется при помощи компьютера и соответствующего программного обеспечения. Так что подобные агрегаты даже можно назвать своеобразными роботами.

Однако было бы неправильным сказать, что техника работает совсем без участия человека. Ведь кто-то же должен написать ту программу, которая управляет компьютером и дает возможность с удивительной точностью обрабатывать детали.

Для написания такого ПО используется специальный язык программирования G-Code. В зависимости от того, какова задача, программа может быть создана путем написания кода с нуля либо с применением другого специализированного ПО (как правило, это CAM, преобразующее чертежи деталей в G-код). 

Алгоритм действия в этом случае выглядит следующим образом:

- создание электронного чертежа заготовки в любом профильном графическом редакторе;
- преобразование этого файла в подходящий формат (например, HPGL) и загрузка его в САМ (к примеру, CorelDraw);
- в специализированном ПО выбрать необходимые параметры (траектория движения сверла или резца, вариант обработки, скорость вращения и т.д.);
- получение программы управления с G- и М-кодами.

Основные компоненты станков с ЧПУ и их функции

Такое оборудование является весьма сложным, высокотехнологичным, а потому недешевым. Его сердцем  полным основанием можно назвать блок управления станком (БУС). Именно он распознает все поступающие кодовые инструкции, расшифровывает их и передает команды для управления механизмами станка. 

Кроме того, БУС получает сигналы обратной связи от всех составных частей станка и корректирует их работу в случае необходимости. Возлагаются на этот блок и дополнительные вспомогательные функции управления (например, замена инструмента).

Эти движения осуществляются за счет работы достаточно сложной системы привода. БУС подает на ее схемы сигналы, которые затем усиливаются и приводят в действие двигатели привода. Так рабочий стол занимает нужное расположение.

Важное значение имеет и система обратной связи, состоящая из преобразователей либо датчиков. Они осуществляют постоянный контроль и передают сигналы в БУС. Этот блок проводит сравнение двух сигналов – исходящего и входящего, после чего осуществляет корректировку.

Все данные отображаются на дисплее пульта управления, к которому имеет доступ оператор станка с ЧПУ. А вот программы обработки детали на станке поступают в оборудование через устройство ввода данных. 

Преимущества использования станков с ЧПУ

Поскольку данное оборудование изначально было слишком дорогим и сложным, оно использовалось только в определенных отраслях промышленного производства. Однако с развитием технологий стоимость оборудования снижалась, и оно становилось более доступным. Это привело к широкому распространению станков с ЧПУ. В этом нет ничего удивительного, поскольку у них масса достоинств. 

Одно из основных преимуществ – это высокая точность обработки деталей. Таких показателей невозможно достичь ни традиционной механической, ни ручной обработкой. Однако станки могут быть разными по этому показателю, что подчеркивается маркировкой: от Н — с нормальной точностью до А — модель с особо высокой точностью. За рубежом у станков своя маркировка (скажем, UP — это ультрапрецизионные станки).

Использование столь точного механизма дает возможность наносить сложнейшие рельефные декоры и вытачивать уникальные по конфигурации детали. При этом вероятность брака практически нулевая.

А это в свою очередь приводит к сокращению затрат на производстве. Во-первых, появляется возможность сократить штаты. А во-вторых, происходит оптимизация расходов на режущий инструмент. В-третьих, станки с ЧПУ, как правило, оснащены системами самодиагностики и автоматической настройки, что также снижает расходы на обслуживание.

Где применяют станки с ЧПУ

Для современных станков с ЧПУ доступны самые разнообразные операции – сверлильные, токарные, фрезерные и т.д. При этом для резки материалов могут применяться самые разные технологии – электронно-лучевая, электроэрозионная, ультразвуковая, электрохимическая и проч. Есть также оборудование с уникальными технологиями – например, станки для кислородной или плазменной резки материалов

Самое распространенное применение таких станков – в металлообработке (как в мелкосерийном, так и в промышленном производстве с высокой точностью повторений). Здесь возможны практически любые операции – от нарезания резьбы до изготовления сложных деталей с повышенной точностью. 

Тонкие операции в электронной промышленности также доступны для станков с ЧПУ. Без них не обойтись, например, при создании печатных плат. Столь же высокие требования к оборудованию и в аэрокосмическая промышленность, где необходимо создание не просто высокоточных деталей, но еще и из труднообрабатываемых материалов. 

Но станки с ЧПУ способны эффективно работать и с более мягкими материалами – например, с древесиной. Потому они так востребованы в деревообработке в целом и в мебельном производстве в частности. Им под силу создание даже самых сложных мебельных фасадов.

Такая техника – это будущее промышленности, и с развитием автоматизации всех процессов сфера ее применения будет только расширяться. Однако надо понимать, что ее использование требует особой подготовки квалифицированных кадров.