Узнайте все о станках с ЧПУ: возможности, виды, способы управления. Расскажем, как написать управляющую программу для станка с ЧПУ вручную, на стойке и с помощью CAD/CAM-систем.

Станки ЧПУ упрощают процессы производства, позволяя сменить тяжелый ручной труд на более точный и быстрый с использованием машин. Применение таких устройств позволяет снизить риски ошибок из-за человеческого фактора, делает производство деталей более безопасным для промышленного предприятия. Создание управляющей программы для станка с ЧПУ является обязательным условием работы. Ее можно задавать вручную или с помощью компьютера.

Настроенный прибор будет создавать однотипные детали, обрабатывать их одинаковым способом при минимальной погрешности. Правильно запрограммированный ЧПУ поможет выточить в сотни раз больше изделий без брака, в отличие от человека. Чтобы приобрести станок на производство или работать над его программой, следует детально изучить правила и способы взаимодействия с ним и распространенные ошибки, которые могут привести к незапланированным расходам.

Возможности программ для станков с ЧПУ

Станки ЧПУ используются в сферах производства, где требуется высокая точность. Чаще всего это токарное дело, фрезерное или сверлильное направление.  Производство таких деталей вручную потребует гораздо больше времени. Высокой точности без помощи машины добиться сложно. С помощью ЧПУ можно изготавливать изделия любой формы с изображением гербов, логотипов, барельефов и других объемных украшений. Разработка управляющих программ для высокоточных станков с ЧПУ выполняется по этапам:

  • Сбор информации по необходимой для изготовления детали, либо процессам ее изготовления.
  • Создание трехмерной модели детали на основе чертежей.
  • Запись очередности команд в виде программы.
  • Коррекция кодировки при необходимости.
  • Тестирование записанной программы при выпуске опытного экземпляра продукта.

На этапе сбора информации о процессе создания детали и ее свойствах определяется не только первичный список будущих команд, но и инструменты, необходимые для  производства. Необходимо учитывать следующие качества:

  • Тип поверхности детали.
  • Описание материала заготовки с учетом подходящего для него температурного режима и плотности.
  • Значения возможного припуска.
  • Дополнительные манипуляции, в которые могут входить шлифовка, разрезание, сверление, гравировка и многое другое.

Полученные сведения помогут понять, какие операции нужно будет выполнять станку ЧПУ во время создания детали. После того, как сбор информации завершится, нужно построить ее макет в 3D формате. Без нее можно изготавливать только детали низкой сложности без отверстий и переходов. В интернете доступны библиотеки с готовыми трехмерными моделями. Найденную фигуру необходимо тщательно проверить попараметрам и скорректировать их значения, при необходимости. После изготовления трехмерной модели вручную или с помощью программ задается алгоритм из нескольких строчек. Программа с 70 строками считается простой, со 130 — средней. Большее количество относится к категории сложных и требует специального программного обеспечения.

Виды станков с ЧПУ

ЧПУ станки различаются в зависимости от возможностей работать с разными инструментами, выполнять операции. Техника может поддерживать различные типы операций, выполнять определенные функции для изготовления одной детали или отдельные этапы ее производства. Единственное, что объединяет все ЧПУ станки – возможность программирования и автономной работы. Существуют несколько типов техники:

  • Сверлильная. Станок работает со сверлами, которые помогают создавать цилиндрические отверстия в детали. С изделий убираются отходы в виде металлической стружки. Для создания отверстий могут использоваться несколько видов сверл (для точения, долбления, работы без направляющего отверстия и др.).
  • Фрезерная. Включает инструменты для резки, которые могут работать горизонтально или вертикально, поскольку станки могут иметь несколько степеней свободы в виде осей для перемещения и заготовки инструментов. Фрезы могут быть концевые, в формате спирали, для фасовки и других видов;
  • Токарная. Как и во фрезерной технике применяются режущие инструменты, которые в отличие от нее могут быть только одноточечными. Их используют для черновой или чистовой работы, помогать в создании резьбы. Отдельные станки ЧПУ могут менять инструменты автоматически в процессе работы с деталью.

Станки ЧПУ изготавливают в полноценных стационарных или настольных вариантах. Первый формат применяется в масштабной промышленности. Второй может служить для небольшого производства. Как правило, настольные станки работают с легкими материалами (древесина, пенопласт или пластмасса). Они производят миниатюрные детали. Настольные ЧПУ оснащают граверами, резаками, плоттерами и другими механизмами для выполнения разного типа работ.

Разработка программ для станков с ЧПУ

Когда собрана вся информация по деталям, рассчитаны действия для работы ЧПУ, пишется программа станка. Описание доступных для оборудования команд, алгоритмы работы с программным обеспечением можно найти к инструкции. Наборы команд делятся на следующие виды:

  • технологические (запуск и окончание работы, определение инструмента);
  • геометрические (организация рабочих процессов);
  • заготовочные (взятие деталей с их подачей, определение режима функционирования);
  • вспомогательные (включение и выключение вспомогательных функций, очищение механизмов).

Управление станком может осуществляться через компьютер или с человеко-машинного профиля на стойке. ПК взаимодействует с контроллером через подключенную флешку. Большинство изготовителей ЧПУ предоставляют вместе со станком интерфейс для управления на основе кода, им можно пользоваться в готовом виде, либо подстроить под собственное производство с помощью новых программ.

Написание программы вручную

Чтобы написать программы ЧПУ ручным способом, необходимо рассчитать координаты точек опоры и установить последовательность действий для движения от одной к другой. Метод используется для деталей, которые имеют простую геометрию и применяется для втулок и колец. Написание управляющих программ для высокоточных станков с ЧПУ доступно в любом текстовом редакторе — например, обычном блокноте.

Плюсы такого подхода заключаются в следующем:

  • Скорость написания. В простых редакторах работать гораздо быстрее, чем использовать другие способы создания программ.
  • Каноничность.

Среди минусов можно выделить:

  • Требует много времени. Чем длиннее программа, тем больше времени займет процесс ее написания. При количестве строк более 70, лучше отказаться от ручного способа программирования.
  • Часто приводит к браку. Перед запуском готовую программу проверить невозможно, поэтому важную роль играет человеческий фактор. Неправильные команды могут привести к порче детали. При ручном программировании придется подготовить дополнительную опытную деталь и уделить время отладке ЧПУ.
  • Может вызвать поломку станка и применяемого инструмента. Неправильно написанный код может не только привести к порче детали, но и к поломке оборудования, неисправности инструментов.

Написание программы на стойке

Через стойку ЧПУ можно программировать станок в диалоговом окне. Наладчику необходимо ввести данные параметров детали, указать особенности ее геометрии, условия составления разреза, подходы, отходы, пространство безопасности и другие режимы, которые требуются для конкретного процесса. После получения данных стойка ЧПУ самостоятельно создает последовательность команд, которые помогут изготовить деталь с заданными параметрами. В отличие от ручного процесса, можно запустить процесс симуляции изготовления детали, чтобы проверить правильную работу программы.

Достоинства программирования через стойку:

  • Визуальное восприятие. Писать программу можно не отходя от станка, проверяя правильность ее работы за счет режима симуляции;
  • Возможность быстрого внесения корректировок. Отладку можно осуществить без использования компьютера сразу через диалоговое окно стойки.

Недостатки:

  • Простой станка и потеря времени оператора. Пока происходит создание программы станок не работает, поэтому появляется простой, который можно оценить как потерю денег. Написание программы с помощью стойки ЧПУ быстрее, чем вручную, но при 130 строчках действия и их большем количестве, рекомендуется применять другие способы.
  • Возможность барка. Режим симуляции не может показать разрез или наличие припусков, поэтому при запуске создания реальной детали могут потребоваться опытные образцы.
  • Невозможно работать с деталями, которые имеют сложную форму. Через введение параметров невозможно создать изделия, имеющие множество изгибов.

Написание программы в CAD/CAM- системе

Программы в CAD/CAM-системе создают с помощью 3D-модели или 2D-контура. После их загрузки которых можно приступать к написанию последовательности действий. Движение режущих элементов определяется в G-кодах после чего поступает в ЧПУ. Выведение последовательности происходит через постпроцессор, за счет есть схожесть с работой переводчика.

САПР или CAD – это ПО, которые позволяет проектировать алгоритмы работы ЧПУ станков автоматически без привлечения человека на основе заданных параметров. Они могут создавать чертежи, двухмерные и трехмерные модели. Данное программное обеспечение может использоваться не только для составления алгоритмов на основе чертежей, но и для определения свойств деталей и их оценке.

CAM – еще одно программное обеспечение, которое позволяет автоматизировать изготовление деталей на станках ЧПУ. Они помогают получать технические данные о производимых продуктах, формируя их в код, который используется в качестве набора команд для работы оборудования.

Плюсы создания программы через CAD/CAM- системы:

  • Короткие сроки создания программы. Период работы над последовательностью действий сокращается на 70%.
  • Отсутствует вероятность создания бракованных изделий, так как программа разрабатывается на основе трехмерной модели.
  • Отсутствует возможность поломки станка. За счет проверки написанной программы исключается порча инструментов и несвоевременная подача материалов.

Минусы:

  • Высокая стоимость. CAD/CAM- системы нужно приобрести, чтобы использовать. Производители, обычно предоставляют тестовый период, после его окончания нужно оплатить платную версию.
  • Необходимость обучить или нанять специалиста. Системами может пользоваться только квалифицированный сотрудник. Существуют ограниченные бесплатные и полноценные платные программы обучения.

Отладка программы, устранение ошибок

После разработки программы для управления следует выполнить отладку станка. Ее делают на ПК, либо при введении ЧПУ в эксплуатацию непосредственно на заводе во время производства опытной детали. В тех случаях, когда ПО содержит ошибки, корректировка необходима, иначе детали будут значительно отличаться от установленного стандарта и ожиданий. Ошибки могут быть двух видов:

  • Геометрические. Они могут возникнуть, если есть погрешность в определении параметров детали и плотности материала. Скорректировать их несложно. Достаточно заново измерить заготовку и ввести новые значения в программу. Менять последовательность действий не придется;
  • Технологические. Такие ошибки возникают в программе и для решения требуют подключения разработчика. Он проведет проверку действующей системы и выявит наличие проблем, скорректирует настройки.

Как только все корректировки выполнены, ошибки исправлен можно приступать к автоматическому выпуску продукции.

Полезные советы

Станок ЧПУ считается сложным механизмом, при работе с которым следует руководствоваться техникой безопасности. В нем содержится множество электронных систем и механических узлов, которые необходимо изучить перед тем, как приступать к программированию и изготовлению деталей. Специалисты советуют учитывать ряд факторов при работе с ЧПУ, которые помогут делать работу максимально эффективно:

  • При определении максимальной скорости, который может достигнуть станок следует учитывать температуру нагрева детали. Если она возрастает сверх нормы может произойти деформация, впоследствии на станке будут изготовлены некачественные детали, непригодные для эксплуатации.
  • Станок должен быть загружен максимально, чтобы не было простоев. Избежать их поможет грамотное программирование и своевременная отделка процессов.
  • Программируя станок, следует заранее предусмотреть наличия сопутствующих механизмов, которые могут вмешиваться в процесс работы, иначе могут возникать ошибки системы.
  • Всю необходимую по программированию и эксплуатации станков информацию можно получить в инструкции к ним и непосредственно у разработчиков.
  • Написать программу вручную самостоятельно можно даже без навыков программирования, если уделить этому вопросу время и детально изучить само устройство.

Умные станки ЧПУ позволяют сократить время работы и увеличить прибыль, но только при грамотном использовании и отсутствия ошибок в программировании. Чтобы избежать поломок, сократить количество брака следует строго следовать инструкции устройства и своевременно проходить обучение, курсы повышения квалификации.

Заключение

Станки ЧПУ — сложные многофункциональные устройства, которые могут применяться в любых промышленных отраслях. Устройства могут работать с разными типами инструментов для выполнения определенных задач, вытачивания не только целых деталей, но и отдельных элементов на них. Станки могут программироваться вручную, через стойки или современным способом на основе смарт-систем. После запуска программы важно протестировать ее работу, чтобы избежать ошибок, которые могут привести к браку или поломке устройства. Со станками ЧПУ на основе CAD/CAM- систем должны работать квалифицированные специалисты, прошедшие обучение, чтобы программировать их в соответствие с инструкциями устройства.