Что означает станок с ЧПУ?

Что такое станок с ЧПУ: устройство и принцип работы

На большинстве производственных заводов и цехов, где нужно точное и быстрое выполнение задач, используют автоматизированную технику, которая по своим характеристикам и набором функций отличается от классических установок. В статье мы поговорим о станках с ЧПУ, расскажем, что это такое и как они работают.

Числовое программное управление – о чем речь

В условиях высокой конкуренции производители обязаны поставлять на рынок высококачественные изделия большими объемами. Сделать их вручную, когда человеческий фактор влияет на скорость и производительность труда, на возможность ошибки и неровностей, а в ряде случаев не позволяет осуществить задуманное, сложно. Но с применением компьютерных технологий процесс происходит намного продуктивнее. В частности, увеличиваются показатели темпа производства, а также повышенной точности.

Классическое оборудование в цехах управляется человеком. Он отвечает за направление движений основных частей машины. Но станки с ЧПУ оснащены компьютеризированной системой, которая сама регулирует все передвижения, а также позволяет производить мельчайшие корректировки. Управляющая команда дает числовые коды-команды всем элементам. Программирование происходит на программном обеспечении, с ним работают инженеры, дизайнеры мебели, проектировщики.

Один язык программирования обеспечивает точную передачу требований. Так как задача остается в памяти системы, то можно в любой момент выбирать один из командных наборов, чтобы переходить с производства одной детали на другую.

Дадим расшифровку термина: станки с ЧПУ – это «умное» заводское оборудование с числовым программным управлением. Они постепенно вытесняют классические агрегаты на больших производственных цехах, но из-за своей дороговизны и трудностей в обращении (необходимы знания и основы программирования, проектирования в софте типа «Автокад») они не распространены в частном использовании.

Принцип работы и краткое описание системы

Это линейная последовательность действий, которая состоит из следующих промежуточных действий:

  • человек задает основные параметры, проектирует изготавливаемую модель в графическом редакторе, отвечает за правильность чертежа и характеристик изделия;
  • компьютерная программа обрабатывает графику и текстовые данные, расчеты, систематизирует их, переводит в читаемый станками формат;
  • система управления сохраняет математические формулы и числовые значения, вырабатывает последовательность действий и подает команды всем элементам оборудования;
  • рабочие инструменты производят механические действия по заданному алгоритму, гарантируя точность и скорость движений.

В результате получается выполненная цель, над достижением которой работал искусственный разум вместе с человеком. За аппаратурой постоянно смотрит операционист, он может внести коррективы в деятельность машины, приостановить ее, увидеть и исправить неполадки, а также переоснастить ее под новые задачи.

В основном программой задаются следующие параметры:

  • мощность двигателя;
  • скорость произведения функции;
  • моменты ускорения и замедления для получения нужных качеств заготовки (очень характерно для манипуляций с металлом);
  • вращение цилиндрических и круглых элементов;
  • направление движения, особенно важно в случаях художественной резки – каждый изгиб определяется точной математической формулой.

Конструкция и устройство станка ЧПУ

Классические элементы агрегата (они могут незначительно изменяться в зависимости от специфики производственного процесса):

  • станина, то есть крепкое основание в виде стола или вертикальной установки для распиловки;
  • коробка подач – она отвечает за все вращения, прямолинейное движение и изгибы, сколько возможностей есть у всего аппарата, генерирует скорость и направление;
  • передняя и задняя бабки, одна из которых управляется шпинделем, то есть, меняет свое расположение (может устанавливаться как механически, так и машинизированно);
  • суппорты – отвечают за крепление и смену инструментов, они принимают команды передвижения от коробки подач, отвечают за прочность обрабатываемого элемента;
  • стержневые механизмы – инструменты, выполняющие сами действия, то есть различные сверла, ножи, развертки.

В одной из бабок находится система с переключением скоростей, это позволит вращать заготовку с нужным ускорением. Вторая необходима только для прочной фиксации и связана с инструментарием.

Принцип работы станков с ЧПУ – автоматизированное управление всей этой конструкцией. Команды подаются прямо на коробку подач, откуда уже происходят механические силы, оказывающие воздействие на все остальные детали.

Характеристика

Особенность работы на таком оборудовании состоит в том, что все действия производятся с точностью и минимальным влиянием человека. Это обусловлено факторами:

  • В основном ЧПУ-оборудование располагают вертикально, потому что так оно занимает меньше места, стружка (металлическая, деревянная, пластмассовая) легче удаляется с рабочей поверхности, меньше риск засорения, а также проще под углом производить манипуляции над габаритными изделиями, которые сложно погружать на горизонтальную столешницу.
  • Несущие конструктивные части создаются из очень крепких веществ, металлических сплавов, которые дополнительно укрепляются ребрами жесткости. Такая необходимость выходит из-за возможности длительной непрерывной эксплуатации с тяжеловесными заготовками.
  • Токарный вид станка с ЧПУ обычно оснащается автоматическим сменным магазином с резцами и наконечниками, которые меняются сами по ходу износа или в момент смены нужного инструмента.

Основы числового программного управления

Вся система разделена на три подсистемы:

  • Управление – это центр, именно отсюда отдаются команды, происходит расшифровка языка программирования, здесь происходит контакт оператора и установки. Процессор находится внутри стойки, а снаружи – экран и кнопки. С помощью пользовательского интерфейса возможна наладка. Есть закрытые системы и открытые, первые имеют узкий набор функций, в них нельзя внести коррективы, зачастую только специальные программы могут обеспечить новый тип работы. Вторые легче управляются, тестируются на совместимость с командами и компьютерным программным обеспечением.
  • Приводы – здесь сосредоточена механика и электроника, которая приводит в действие все остальные детали. Двигатель дает энергию ходовым винтам, которые запускают процессы вращения заготовки, движение резцов и пр. Если быть точными, то в приборе присутствует сразу несколько электродвигателей, каждый из готовых отвечает за один узел.
  • Обратная связь. Это ряд датчиков, которые собирают информацию о положении, скорости движения составляющих частей и передают эти сведения в виде математических формул в блок управления для обработки целостного цикла, корректировок.

Особенности станков с числовым программным управлением

Первая уникальная характеристика – это большое значение компьютерного проектирование. На этом уровне происходит основная деятельность инженера, затем он может только проверять правильность выполнения команд и передать всю последующую деятельность наладчикам и операционистам. Оцифровка графической модели в язык программирования, поддерживаемый системой ЧПУ, происходит автоматически.

Два основных действия специалистов – это наладка (переналадка) оснащения и присмотр за деятельностью станка.

Сферы применения

Фактически можно сделать большинство операций, которые подвластны классическим агрегатам с ручным управлением. Можно производить обработку:

  • дерева, деревянного массива или брусков, фанеры, ДСП и прочих разновидностей спрессованных стружек;
  • металлических конструкций – от мельчайших подшипников до крупногабаритных листов и массивных автомобильных запчастей;
  • камней (гранит, мрамор) и других пород, образованных естественным путем;
  • пластмасса и прочих синтетических материалов различной жесткости.

Для каждого представленного типа изделий необходимо производить переоснастку. Основные отличия – то, как будет закрепляться заготовка, и то, какими резцами и инструментами будет оснащен механизм.

Программа дает множество команд, в числе которых:

  • резка, распиловка, срезание верхнего слоя или торцевой стороны;
  • фрезерование (вращающийся элемент цилиндрической формы подвергается полностью симметричной обработке);
  • изготовление отверстий и полостей;
  • гравировка;
  • резьба и многое другое.

Так как станок с ЧПУ работает по различным материалам, то и применяют его в разных промышленных зонах – от лесопилки до ювелирного дела и машиностроения.

Преимущества

Достоинств множество, среди них:

  • высокая скорость;
  • повышенная производительность;
  • длительный износ деталей;
  • отсутствие риска воздействия человеческого фактора;
  • уменьшенные вибрации и шум при производстве;
  • возможность выпилки изделий нелинейной конфигурации;
  • способность переоснастки и деятельности с различными материалами;
  • упрощенная задача сотрудников.

При большом количестве заказов, потребности в постоянной, многочасовой работе оборудования, а также при внедрении дизайнерских решений покупка станка с ЧПУ – экономически выгодна. Но для мелкосерийного производства часто затраты превышают прибыль.

Некоторые ограничения

Если операции происходят на старом оборудовании, то в их код не заложены многие возможности, например, движение может происходить только поступательное или вращательное, но не фигурное. Это обусловлено ограниченностью координатных осей.

Чем старше и бюджетнее модель, тем меньше у нее скорость обработки информации, подачи команд, а вместе с тем и полного завершения цикла. Лучше приобретать современные агрегаты, если вы не хотите скудного функционала. Также обр с ними смогут не все инженеры, а только специально обученные люди.

Общепринятые термины, используемые при описании станков с ЧПУ

В станкооборудовании есть слова, обозначающие узкие понятия. Разберемся с ними:

  • двухосевой проект – движение может происходить только в двух плоскостях, не затрагивая вертикаль;
  • 2,5-осевой – ось Z (вверх – вниз) присутствует, перемещение по ней возможно, но не одновременно с двумя другими;
  • 3-осевой – все измерения в одно время;
  • 4-осевой – к вышеперечисленным прибавляется возможность поворота.
Читайте также  Двуокись углерода для чего используется?

В статье мы рассказали, что такое станки с ЧПУ, как расшифровывается аббревиатура. Будьте аккуратны при работе с этой техникой.

Классификация станков с ЧПУ

1. По характеру выполняемых работ: токарные, фрезерные, сверлильные, координатно-расточные, шлифовальные, электроэрозионные, листогибочные, дыропробивные и др.

2. По степени универсальности: универсальные (для обработки деталей широкой номенклатуры), специализированные (для обработки однотипных деталей в определенном диапазоне размеров), специальные (для обработки одной определенной детали, реже — нескольких однотипных деталей).

3. По степени точности: нормальной точности (Н), повышенной точности (П), высокой точности (В), особо высокой точности (А), особо точные (С) станки. Зарубежная градация: обычный (без обозначения), высокой точности (H), прецизионный (P), суперпрецизионный (SP), ультрапрецизионный (UP).

4. По массе: легкие (до 1 т), средние (до 10 т), тяжелые (до 100 т) станки, уникальные (более 100 т).

5. По расположению шпинделя: горизонтальные, вертикальные, наклонные и комбинированные.

6. По степени автоматизации: полуавтоматы (станок, работающий с автоматическим циклом, для повторения которого требуется вмешательство рабочего), автоматы (производит все рабочие и вспомогательные движения цикла технологической операции и повторяет их без участия рабочего, который лишь наблюдает за работой станка, контролирует качество обработки и, при необходимости, подналаживает станок).

7. По типоразмерам (по наибольшему размеру обрабатываемой детали, по размерам стола и тд.)

8. По назначению: одноцелевые и многоцелевые

Система координат станка (правило правой руки)

Стандартная система координат представляет собой правую прямоугольную декартову систему координат. Положительные направления осей координат определяются правилом правой руки: большой палец указывает положительное направление оси абсцисс X, указательный — оси ординат Y, средний – оси аппликат Z. Ось координат Z обычно принимают параллельной оси главного шпинделя станка, независимо от того, как он расположен – вертикально или горизонтально. Ось X – в основном всегда горизонтальна.

Вращательные движения вокруг осей обозначают латинскими буквами А (вокруг оси X), В (вокруг оси Y) и С (вокруг оси Z). Положительные направления вращений вокруг этих осей определяется следующим образом: если расположить большой палец правой руки вдоль оси в положительном направлении, то другие согнутые пальцы покажут положительное направление оси вращения.

Дополнительные движения, параллельные осям X, Y, Z, обозначают соответственно U, V, W (вторичные) и P, Q, R (третичные). Для вторичных угловых перемещений вокруг осей используются буквы D и Е.

Конструктивные элементы станков с ЧПУ

Станины, колонны, основания являются базовыми элементами. Их изготавливают с повышенной жесткостью и виброустойчивостью, за счет введения дополнительных ребер жесткости. Станины бывают: литые чугунные, сварные стальные, бетонные, гранитные и керамические.

Направляющие станков с ЧПУ имеют высокую износостойкость и обеспечивают малое трение, что позволяет снизить мощность следящего привода, увеличить точность перемещений. Они бывают нескольких видов: направляющие скольжения, качения и комбинированные. Направляющие скольжения для уменьшения коэффициента трения создают в виде пары скольжения «сталь (или чугун) — пластиковое покрытие». Направляющие качения имеют высокую долговечность и характеризуются небольшим трением. В таких направляющих используют стальные закаленные планки, по которым перемещаются роликовые опоры.

Привод главного движения должен иметь возможность бесступенчатого регулирования скорости, воспринимать большие перегрузки и работать в загрязненной среде. Обычно в качестве приводов служат асинхронные электродвигатели, реже — регулируемые электродвигатели постоянного тока и электродвигатели совместно с гидроусилителями.

Привод подач является одним из важнейших элементов станка, определяющий суммарную погрешность обработки. Привод движения подач характеризуется минимально возможными зазорами, малым временем разгона и торможения, плавностью хода, небольшими силами трения, повышенной жесткостью кинематических цепей, расширенным диапазоном регулирования подач. В качестве привода используют синхронные (вентильные) двигатели на постоянных магнитах, их оснащают датчиками обратной связи и тормозами. Реже применяют асинхронные двигатели.

Шпиндель станков должен иметь повышенную жесткость, высокую точность вращения, повышенную износостойкость посадочных и базирующих поверхностей. Конструкция шпинделя значительно усложняется из-за встроенных в него устройств автоматического разжима и зажима инструмента, системы теплоотвода, датчиков.

Вспомогательные элементы станков с ЧПУ включают в себя устройства смены инструмента (магазины, автооператоры, револьверные головки), систему смазывания, загрузочные устройства, зажимные приспособления, устройства для уборки стружки и т.д.

Токарные станки с ЧПУ

Токарные станки с ЧПУ предназначены для наружной и внутренней обработки резанием заготовок деталей типа тел вращения, где вращательное движение заготовки является главным движением, а движение режущего инструмента — поступательным движением подачи.

На токарных станках выполняют традиционный комплекс технологических операций: обточку и расточку цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, нарезание резьбы, подрезку и обработку торцов, сверление, зенкерование и развертывание отверстий и т. д. Токарные станки с ЧПУ составляют самую значительную долю в парке станков с ЧПУ.

Токарные станки с ЧПУ имеют две управляемые координаты: Z- перемещение каретки вдоль оси шпинделя; X- перемещение салазок перпендикулярно этой оси. На поперечных салазках установлен либо резцедержатель, либо револьверная поворотная инструментальная головка, ось вращения которой может располагаться параллельно оси шпинделя, перпендикулярно или наклонно. Револьверные головки бывают четырех-, шести- и двенадцатипозиционные, причем на каждой позиции можно устанавливать по два инструмента для наружной и внутренней обработки заготовки. Иногда станки оснащают двумя револьверными головками, в одной закрепляют инструменты для наружной обработки, в другой — для внутренней.

Токарные станки с ЧПУ оснащают магазином инструментов (вместимостью до 20 инструментов), но их применяют редко, так как практически для токарной обработки заготовки требуется не более 10 инструментов. Использование большего числа инструментов целесообразно при обработке труднообрабатываемых материалов, когда инструменты имеют малый период стойкости и при обработке сложных деталей с большим количеством операций.

Многоцелевые станки (обрабатывающие центры)

Многоцелевой станок — это металлорежущий станок, предназначенный для выполнения нескольких различных видов обработки резанием, имеющий систему числового программного управления и оснащенный системой автоматической смены инструментов.

Многоцелевые станки являются универсальным оборудованием и делятся на две группы:
— токарно-сверлильно-фрезерно-расточные, предназначенные для обработки заготовок деталей типа тел вращения (компоновки таких станков аналогичны компоновкам традиционных токарных станков с ЧПУ);
— фрезерно-сверлильно-расточные, предназначенные для обработки заготовок корпусных и плоских деталей (компоновки этих станков схожи компоновкам фрезерных станков с ЧПУ);

Многоцелевые станки для обработки деталей типа тел вращения отличаются от обычных токарных станков с ЧПУ тем, что могут производить обработку вращающимся инструментом, имеют возможность точного углового позиционирования шпинделя, и вращения шпинделя в режиме круговой подачи. Поэтому на этих станках можно выполнять все виды токарной обработки, а также фрезерные, сверлильные, расточные и другие операции (обработку внецентровых отверстий, фрезерования лысок, шпоночных пазов, фасонных пазов, продольных и поперечных плоскостей, профильных канавок и т.д.)

Фрезерно-сверлильно-расточные станки с ЧПУ предназначены для обработки плоских и фасонных поверхностей, тел вращения, зубчатых колёс и т.п. Главное движение является вращательным и сообщается инструменту, закрепленному в шпинделе станка, а заготовка, закреплённая на столе, совершает поступательное движение подачи. На данных станках выполняют следующие технологические операции: фрезерование, сверление, расточку, нарезание резьбы, зенкерование, развёртывание, контроль качества обработки и др.

Фрезерно-сверлильно-расточные станки с ЧПУ комплектуются системой автоматической смены инструмента манипуляторного или безманипуляторного типов. Необходимый запас инструментов создается в револьверных головках или инструментальных магазинах барабанного или цепного исполнений. Некоторые станки имеют поворотные конструкции шпиндельной головки и стола с возможностью движения по одной, двум или трем координатам, что позволяет обрабатывать самые сложные поверхности с минимальным количеством установов. Многие станки оснащаются системами автоматизированной смены заготовок. При этом во время работы станка заготовка устанавливается (или снимается деталь) на сменном столе-спутнике, и вместе с ним она попадает на основной стол станка.

Компоновка обрабатывающего центра любой модели, помимо обычных параметров, определяется его технологическими возможностями. К ним относятся: размеры рабочего пространства, характеристика инструментального блока, емкость инструментального магазина, время смены инструмента, количество столов-спутников, их размеры, время смены столов-спутников, тип системы управления, число одновременно управляемых координат, дискретность и точность перемещений по координатам и др.

Что означает станок с ЧПУ?

Работа на станках с ЧПУ — это не сложно, но интересно, перспективно и денежно
Работа на токарных и фрезерных станках с ЧПУ является востребованной, перспективной и неплохо оплачиваемой в Канаде, США, странах Евросоюза. Высококлассных станочников очень ценят на многих российских предприятиях. Приобретя станок в собственность, можно начать выгодное производство. Работать на станке с ЧПУ не сложно. Было бы желание освоить эту профессию. Главное, понять принцип работы программируемой системы и технологию изготовления деталей.
Оператор станков с ЧПУ — быстрое начало самостоятельной работы
Станок с числовым программным управлением функционирует по предварительно написанной программе обработки деталей или используется последовательность из нескольких программ. Современные станки с ЧПУ обрабатывают металл, дерево, пластик, камень. Производственный процесс полностью автоматизирован, что позволяет оператору изготавливать изделия сложной конфигурации и заданных размеров в точном соответствии с исходными чертежами. Опытный оператор может работать с группой обрабатывающих станков с программным управлением.
Оператор станка с ЧПУ:
устанавливает заготовки;
снимает обработанные изделия;
периодически проверяет размеры деталей;
следит за работой станка, сигнальных средств программной системы и состоянием инструмента; обо всех замеченных неполадках сообщает мастеру или технологу.
Оператор должен освоить выполнение операций по черновой и чистовой обработке деталей. Знать устройство всех узлов и механизмов станка, изучить все операции, которые на нем можно выполнять, понимать, как работать с инструментом.
Профессия оператора востребована на рынке труда, обеспечивает стабильный заработок и гарантирует карьерный рост. Как быстро начать работать на станке с ЧПУ? Можно пройти обучение в колледже или специализированном учебном центре. Можно устроиться учеником оператора на предприятие с мелкосерийным производством. Все познается на практике. Если учиться у хорошего станочника и выполнять все его установки, то уже через месяц вам не понадобится искать наладчика при обнаружении неполадок. Вы изучите технологические возможности своего станка, научитесь читать чертежи и обслуживать станок самостоятельно.
Наладчик станков с ЧПУ
У человека, любящего работать с техникой, как правило, развито пространственное мышление, хорошие зрительно-моторная координация и глазомер. Все эти качества, необходимые для успешной работы на сложном оборудовании, развиваются в процессе практической деятельности. Настоящим мастером можно стать в самый короткий срок. Важно, любить технику и стремиться осваивать новые приемы работы.

Читайте также  Можно ли полировать машину болгаркой?

Наладчик станка с ЧПУ:
устанавливает и устраняет причины сбоев в работе станка с ЧПУ и погрешности в обработке деталей, если это необходимо, привлекает специалистов;
при внедрении новых деталей налаживает станок для работы с программами, определяет последовательность обработки;
устанавливает и выверяет оснастку;
осуществляет замену программного носителя;
настраивает и корректирует работу программного устройства, следит за его нормальным функционированием;
инструктирует операторов.

Качество и эффективность работы на станке с ЧПУ во многом зависит от наладчика. Специалист, претендующий на высокую заработную плату, должен знать все узлы и детали обрабатывающего станка, разбираться в чертежах и технологической документации, иметь представление о работе программных систем. Опытные наладчики ценятся на современном производстве. Их труд высоко оплачивается во всех промышленно-развитых странах мира.

Квалифицированными наладчиками станков с ЧПУ становятся по-разному. Одни, заканчивают учебные заведения, где получают рабочий разряд. Другие обучаются профессии, осваивая новые навыки в процессе работы. Придя на производство учеником оператора и накопив практический опыт работы на станке, талантливые ребята становятся высококлассными наладчиками, осваивают азы компьютерного моделирования и начинают сами писать управляющие программы, по которым выполняются операции обработки. Для обучения профессии наладчика станков с ЧПУ созданы многочисленные курсы. Выбирая учебную программу, обратите внимание на то, сколько времени уделено практической подготовке. Без практики освоить эту профессию невозможно.
Инженер-программист
Профессия инженер-программист является чрезвычайно востребованной и хорошо оплачивается. Программирование на станке с ЧПУ осуществляется посредством набора функций, которые способен выполнять конкретный обрабатывающий станок, и определенных алгоритмов, понятных его цифровой системе. Программы загружаются с внешних носителей, посредством числового кода, они могут записываться на перфолентах, перфокартах, магнитных или лазерных дисках. При изменении программы нет необходимости существенно перестраивать станок. Этим и объясняется высокая эффективность высокотехнологичных обрабатывающих центров. Современное оборудование с числовым программным управлением способно выполнять множество различных операций по обработке. Соответственно, программист должен разработать для такого станка множество различных команд, а также подготовить чертежи и технологическую документацию для его наладки.
Чтобы стать хорошим инженером-программистом станков с ЧПУ, желательно получить инженерную подготовку, разбираться в математике, ориентироваться в механике, электротехнике и метрологии. Потребуется научиться читать и грамотно составлять чертежи, осваивать языки программирования. Так самым популярным языком для металлорежущих станков с ЧПУ является «G-код» (ISO 6983). Разобраться с G-кодом и его получением подготовленному человеку будет не сложно.
От программиста во многом зависит эффективность производственного процесса на промышленном производстве. Ведущие предприятия предлагают высокую заработную плату не только опытным инженерам, но и персептивным молодым программистам.

Как устроены и работают станки с ЧПУ

Нынешний уровень развития технологического прогресса, вкупе с высоким потреблением и соответствующим спросом, ставит различным производствам все новые и новые планки относительно количества и качества выпускаемой ими продукции. Требуемые сегодня объемы уже невозможно обеспечить не прибегая к всесторонней автоматизации.

В результате одним из главных новшеств за последнее десятилетие стало широкое внедрение станков с ЧПУ — станков с числовым программным управлением.

Задача повышения эффективности машиностроения может быть решена на основе комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, улучшения структуры парка металлообрабатывающего оборудования, за счет внедрения станков с программным управлением, промышленных роботов, автоматических линий и комплексов, т. е. возможности быстрой переналадки оборудования при переходе на различные виды продукции.

Промышленный робот (автоматический манипулятор с программным управлением) является автоматической машиной (стационарной или передвижной), состоящей из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего несколько степеней подвижности, и перепрограммируемого устройства программного управления для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций.

Подробнее про роботов:

Автоматизация управления любым объектом заключается в подчинении движения этот объекта определенным требованиям, обеспечивающим наилучшее выполнение им своего целевого назначения. Такая организация движения объекта реализуется посредством устройств автоматического управления — управляющих машин, к которым относятся и системы программного управления.

Программное управление заключается в том, что требуемые режимы движения какого-либо управляемого объекта заранее рассчитываются и фиксируются в соответствующих хранителях информации — органах памяти. Процесс управления сводится к воспроизведению объектом движений, зафиксированных данной программой.

Программное управление – управление с помощью систем, обеспечивающих быстрый переход на любую программу работы путем набора ее или записи условным кодом на программоносителе, с помощью которого она вводится в устройство управления.

Числовое программное управление станком – управление обработкой заготовки на станке по управляющей программе (УП), в которой данные заданы в цифровой форме.

Системы числового программного управления (ЧПУ) строятся на базе аппаратных и программных средств, ориентированных на применение микропроцессоров и современных микро-ЭВМ с периферийным оборудованием, на применении быстродействующего автоматизированного электропривода, обеспечивающего воспроизведение программных траекторий движения, а также системах автоматизированного проектирования, подготовки и отладки системного и прикладного программного обеспечения.

Внешний вид УЧПУ модели WinPCNC

Итак, ЧПУ (числовое программное управление) представляет собой по сути компьютеризированную систему управления механизмами станка, использующую для выполнения тех или иных поставленных задач определенные машинные команды. Данная технология позволила многим предприятиям резко повысить их производственные мощности и параллельно понизить себестоимость выпускаемой продукции.

Программирование порядка и режима работы станка с ЧПУ осуществляется при помощи наборов специальных функций и алгоритмов, понятных цифровой системе управления. Количество и качество подаваемых системе управления команд, а также особенности программирования каждого станка, зависят как от профессионализма оператора, так и от возможностей конкретного станка, которые могут быть изначально ограничены его конструкцией.

Многие фрезерные станки, например, допускают программирование движения рабочего инструмента, но при этом вовсе не допускают движения рабочего стола. Другие станки допускают выполнение большего количества программируемых действий, поэтому и у оператора простор для управления оказывается шире. Иногда все что нужно от оператора — вовремя менять заготовки и следить за износом рабочего инструмента, а со всем остальным справится программа.

Устройство станков с ЧПУ

В конструкцию станка с ЧПУ входит несколько узлов, каждый из которых, будучи частью целого, имеет свое функциональное назначение. Могут присутствовать дополнительные узлы, вносящие в систему агрегата индивидуальные особенности. Допустим, токарный станок с ЧПУ имеет следующие основные узлы: основание, станина, шпиндельная бабка, задняя бабка, резцовая головка, приводы передач, датчик нарезания резьбы, панель управления.

Основание — это литая прямоугольная деталь, на которой установлена станина, и которая обеспечивает станку прочность и вибростойкость. Станина — главная деталь токарного станка, объединяющая все его узлы и механизмы. Она состоит из пары стенок, жестко соединенных поперечными элементами.

На станине есть направляющие, кроме того здесь закреплена коробка передач и задняя бабка. По направляющим могут перемещаться задняя бабка и суппорт с фартуком, в зависимости от вида рабочего инструмента. В шпиндельной бабке находится подшипниковый узел, благодаря данной конструкции заготовка фиксируется и вращается.

Резцовая головка автомат предполагает последовательную установку режущих инструментов в рабочее положение. Привод передач главного движения, поперечной и продольной передачи.

Читайте также  Инструмент для резки фанеры в домашних условиях

Электродвигатели предают вращение ротора, которое, благодаря шарико-винтовым парам, преобразуется в линейное перемещение узлов. Задняя бабка удерживает центр обрабатываемой заготовки. Датчик нарезания резьбы располагается на шпиндельной бабке. Панель управления предназначена для комфортной работы оператора и для контроля за процессом. Панелей управления может быть несколько.

Программирование нерегулируемых приводов шпинделей сводится к включению, выключению и переключению соответствующих контакторов. Для этого достаточно записать сигнал команд «включено» и «выключено».

Регулирование скорости главных шпинделей оказывается необходимым чаще всего для того, чтобы обеспечить обработку металла с оптимальной скоростью резания. В этом случае необходимо регулировать угловую скорость так, чтобы окружная скорость, с которой происходит резание, имела постоянное оптимальное значение.

Программирование управления приводами подач является значительно более важной и сложной задачей, так как оно обеспечивает выполнение главной функции станка — образование формы изделия.

Стандартная система координат станков с ЧПУ

Функциональная схема управления станком с ЧПУ

Схемная реализация алгоритмов УЧПУ класса NC (SNC)

Архитектура системы ЧПУ класса PCNC-1 фирмы Allen Bradley

Преимущества станков с ЧПУ

Главное и очевидное достоинство станка с ЧПУ, по сравнению с обычным станком, заключается в высочайшем уровне автоматизации производства, что позволяет минимизировать вмешательство человека в процесс изготовления детали.

Станок с ЧПУ по определению способен работать автономно и практически непрерывно, не уставая, круглосуточно, причем качество продукции не будет от этого падать. Если бы работу выполнял человек, он бы устал, потребовалось бы сменять токаря, вездесущий человеческий фактор, ошибки и т. д. Здесь этого нет. Оператор только подготавливает станок к работе, ставит и снимает детали, налаживает инструмент. Один человек способен обслуживать таким образом несколько станков.

Далее следует отметить высочайшую гибкость станков с ЧПУ. Для изготовления разных деталей от оператора требуется лишь изменить рабочую программу станка. Причем программа всегда готова к исполнению неограниченное число раз, при этом программу не нужно каждый раз редактировать.

Высокая точность и повторяемость зависят уже не от подготовленности оператора, а от качества применяемой программы. Это огромный плюс, по сравнению с обычными станками, позволяющий выпускать тысячи идентичных по форме и качеству деталей, причем без снижения этого качества.

Некоторые детали невозможно изготовить вручную на обычном станке в силу сложности или дороговизны, а на станке с ЧПУ — это только вопрос подбора соответствующей программы. В результате станки с ЧПУ предоставляют человеку возможность качественно и быстро получить деталь практически любой сложности и принципиально в любом количестве. Только есть одно условие — изготавливаемая деталь должна быть предварительно спроектирована при помощи компьютера.

Профессия Оператор станков с программным управлением: суть его работы

Станки с числовым программным управлением широко применяются во всех сферах производства от машиностроения до деревообработки. К примеру, если взять любой современный автомобиль, то больше половины деталей в нем (коробки передач, карданные и коленчатые валы и т.д.) будут выточены именно на фрезерно-токарных станках с ЧПУ. Обработка металлов – наиболее распространенная область для такого рода машин.

Современные станки с ЧПУ могут проводить сложный цикл обработки, затратив вдвое меньше времени и на порядок снизив себестоимость продукции.

Однако управлять такими агрегатами могут только высококвалифицированные специалисты, хорошо разбирающиеся в электронике.

Суть обязанностей оператора станков с ЧПУ

Designed by pch-vector/Freepik

Станок с программным управлением представляет собой некий гибрид компьютера и фрезерного, токарного, столярного станка. Есть также модели, которые проводят весь комплекс по выточке сложных объемных деталей, чередуя несколько различных операций.

В общих чертах, как работает станок с ЧПУ: внутрь закрытой камеры, либо на стол помещается заготовка, которая обрабатывается инструментом. Её позиционирование задается специальной программой. Человек при этом не участвует в процессе, за него всё делает автоматика.

Изготовление изделия происходит по заранее написанному алгоритму, который прописан в программном коде компьютера станка ЧПУ (на жестком диске, магнитной ленте, перфокартах и т.д.).

Оператору станков с программным управлением, как уже было сказано выше, нет необходимости вручную обтачивать деталь. Его работа сводится к нескольким функциям:

следить за исправностью работы станка;

вводить нужные команды с пульта управления;

помещение заготовки в камеру, извлечение готовой детали;

подналадка, подстройка отдельных узлов и соединений станка.

Опытные специалисты также имеют право управлять группами станков, а также руководить работой подчиненных. При этом высококвалифицированные операторы могут обслуживать универсальные станки, проводящих несколько технологических операций за цикл.

Также квалифицированные работники помогают наладчикам станков с ЧПУ в настройке оборудования и составлении программ обработки. Нередко при этом оператор совмещает две эти должности.

Опытный специалист может за раз обслуживать несколько станков с ЧПУ, следя за непрерывностью цикла производства. Это требует большой внимательности и навыков, а также умения грамотно рассчитывать время обработки.

Плюсы и минусы профессии оператора станков с программным управлением

К профессии оператора станков с программным управлением предъявляются весьма высокие требования. Он должен знать:

устройство и назначение различных станков с ЧПУ;

правила наладки станков и составление программ;

код и правила чтения программ для станка;

способы установки и выверки деталей перед началом производственного цикла;

систему допусков и посадок для изделий различного типа;

правила чтения чертежей для различных деталей;

методы использования контрольно-измерительных приборов.

Работник высокой квалификации должен уметь разбираться во всех видах станков с ЧПУ, включая наиболее сложные, производящие детали сложной формы и требующие большого количества переходов.

Для подобной работы требуется внимательность, технический склад ума и умение разбираться в компьютерной технике, высокая дисциплинированность, аккуратность. Работодатели крайне приветствуют навыки программирования (знание параметрического программирования), познания в электротехнике, полупроводниковых схемах.

Где учат на операторов станков с программным управлением

Обучение по данной специальности производится на базе средних профессиональных учебных заведений. Как правило, это машиностроительные колледжи и техникумы. Всего по России действует порядка 160 таких учебных заведений.

Готовят операторов и в вузах технической направленности – в этом случае возможности для карьерного роста существенно увеличиваются.

Также пройти обучение можно на курсах профессиональной переподготовки, однако, при этом нужно обладать базовой рабочей специальностью, либо высшим образованием.

Квалификационные разряды для операторов станков с ЧПУ по ЕТКС

В Едином тарифно-квалификационном справочнике работ и профессий рабочих перечислены четыре разряда таких рабочих (со 2 по 5).

Оператор станков с программным управлением 2 разряда

Умеет управлять заранее налаженными станками с обработкой несложных деталей (12 – 14 квалитет точности).

Оператор станков с программным управлением 3 разряда

Обрабатывает детали по 8 – 11 квалитетам с большим количеством переходов, проводит обмер готовой детали. Может проводить подналадку отдельных несложных узлов станка.

Оператор станков с программным управлением 4 разряда

Работает на станках, обрабатывающих детали по 7 – 10 квалитетам. Умеет обслуживать многоцелевые станки с ЧПУ и манипуляторы, перемещающие деталь на рабочее место. Может управлять группой станков, ставить рабочий инструмент в блоки и т.д.

Оператор станков с программным управлением 5 разряда

Проводит те же операции, но уже по 6 – 7 квалитетам обработки деталей. При этом может заниматься обработкой деталей особо сложной формы (коробки скоростей, корпуса двигателей и т.д.)

Средняя заработная плата и вакансии на рынке труда

Designed by pch-vector/Freepik

Специальность оператора станков с ЧПУ весьма востребована на рынке труда. Такие специалисты стабильно пользуются спросом у работодателей, что не удивительно – всё высокотехнологичное производство (авиастроение, автомобилестроение, производство поездов и подвижного состава) сегодня требует точной обработки деталей. А их могут обеспечить только станки с ЧПУ.

При этом зарплата оператора станков с ЧПУ сильно колеблется – в зависимости от отрасли. Менее всего она в мебельном производстве и деревообработке – порядка 30 – 45 тысяч рублей.

Специалисты в машиностроении с опытом работы до 3 лет могут рассчитывать на стабильные 50 тысяч рублей. Более опытные работники – на 70 – 80 тысяч рублей. Потолок по зарплате – 145 тысяч рублей.

Плюсы и минусы профессии оператора станков с программным управлением

Очевидные плюсы профессии:

достойная заработная плата;

официальное трудоустройство и полный соцпакет;

возможность карьерного роста на предприятии.