ЧПУ-обработка 101: освоение основных операций фрезерных центров

Прецизионная обработка, особенно ЧПУ (компьютерное числовое управление) обработка, жизненно важна в современной экономике, особенно для отраслей, нуждающихся в деталях с бесподобной точностью и сложностью.

Какие отрасли? Аэро, авто, медицина, оборона, промышленное машиностроение, электроника и многие другие. Компании в этих отраслях опираются на ЧПУ-обработку за ее способностью надежно и эффективно производить высокоточные компоненты, что критично для их специализированных применений.

Станки с ЧПУ выполняют невероятные задачи, эффективно производя сложные компоненты, превосходя традиционные методы обработки и по точности, и по стоимостной эффективности. В этой статье мы возьмем высокоуровневый взгляд на детали и функции ЧПУ-станков. Ссылки, которые вы видите, дадут больше деталей по теме.

Что такое станок с ЧПУ?

Станок с ЧПУ использует компьютерное программирование для управления функциями инструмента и движениями станка. Эти программы, либо предварительно написанные, либо автогенерируемые, содержат закодированные программные инструкции (узнайте больше о G-коде и M-коде здесь), которым станок следует для выполнения правильных операций для производства детали.

Компьютер движет инструментом или заготовкой и контролирует скорость подачи, глубину резания, скорость и подачу СОЖ. Пока станок работает, он точно удаляет материал слой за слоем для формирования заготовки. Станки с ЧПУ могут работать с различными материалами, включая металлы, пластики, дерево и композиты.

Существует много разных типов станков с ЧПУ, каждый выполняющий разные функции. Стандартные процессы ЧПУ-обработки включают эти техники:

• Фрезерование — Вращающийся режущий инструмент контактирует с фиксированной заготовкой
• Токарная обработка — Вращение заготовки, пока режущий инструмент формирует её; обычно делается на токарных станках
• Сверление — Вращающийся режущий инструмент режет отверстия в заготовке
• Растачивание — Создание точной внутренней полости в заготовке удалением материала
• Сверление шлицем (Broaching) — Последовательное удаление материала с мелкими резами
• Пиление — Распил заготовки возвратно-поступательным движением пильного диска

Хотя типы станков ЧПУ довольно сильно варьируются, независимо от задачи, станок с ЧПУ явно превосходит в двух вещах: повторяемость (способность делать десятки тысяч идентичных деталей) и точность (попадание в позиционные допуски +/- 0.001 дюйма или жестче).

Каковы детали станка с ЧПУ?

Столешница (Bed): Обычно изготовленная из чугуна для повышенной долговечности и прочности, столешница — фундамент станка, поддерживающий все компоненты.

Шпиндель (Spindle): Внутри зоны обработки электрически приводной шпиндель вращает инструменты, режущие и формирующие детали. Внутренность шпинделя конусна для совпадения с коническим углом держателя инструмента для максимизации поверхности контакта, необходимой для удержания инструмента в месте при резании. Тяговая штанга (drawbar) внутри шпинделя хватает и тянет упорный гайку (retention knob) на держателе инструмента для фиксации инструмента в шпинделе. Шпиндель горизонтального станка держит инструмент горизонтально, а вертикального — вертикально, отсюда названия каждого.

Паллет (Pallet): Паллет на горизонтальной фрезе используется для монтажа приспособлений для конкретных деталей для удержания деталей, обрабатываемых в данный момент. Приспособления (Fixtures) прочно держат деталь в точном местоположении и позиции. Паллеты имеют выравнивающие блоки на двух сторонах, используемые для позиционирования приспособления в локацию до закрепления болтами. Горизонтальный центр обработки имеет две паллеты. Оператор может обрабатывать детали на паллете на станции загрузки, пока вторая паллета на станке обработки обрабатывает детали.

Панель управления (Control Panel): Панель управления включает устройство ввода, дисплей, клавиатуру и кнопки управления. Обычно смонтированная на выдвижной руке для легкого позиционирования, она играет ключевую роль во вводе программных инструкций в станок, дополняя функции блока управления станком.

Дисплей (Display): Различающийся по размеру и разрешению, этот экран показывает важную информацию для взаимодействия оператора: G-код, настройки и статус работы станка. Представляя программы, инструкции и статус станка в реальном времени, этот блок обеспечивает эффективное управление и контроль станка с ЧПУ.

Блок управления станком (Machine Control Unit / MCU): MCU интерпретирует G-код и обрабатывает операции вроде инициации задачи, скорости шпинделя, смены инструмента и управления скоростью подачи. Он переводит G-код в инструкции для драйверов инструментов, координируя движения сервоприводов по осям и обеспечивая точность инструмента с датчиками обратной связи.

Защитные чехлы (Waycovers): Расширяющиеся и сворачивающиеся металлические листы, закрывающие механизм движения шпинделя или рабочего стола, называются waycovers. Их цель — держать стружку и другие загрязнители вне прецизионных деталей станка, которые могут быть легко повреждены, если не должной смазке и чистоте. Они закрывают направляющие и шариковые винты.

Система смазки направляющих (Waylube System): Система смазки направляющих смазывает направляющие, по которым скользит traverser-стол, и шариковый винт, который его двигает.

Стружкоудавитель (Chip Conveyor): По мере обработки детали создаются металлические стружки, которые могут накопиться и мешать движению инструмента, станка или детали и/или вызывать затор СОЖ. Стружкоудавитель — механизм для удаления стружки из зоны обработки и их сегрегации от СОЖ для обеспечения правильного потока СОЖ, критичного для успешной обработки. Он отправляет стружку в контейнер и позволяет чистому СОЖ течь обратно в бак СОЖ.

Система СОЖ (Coolant System): Для улучшения качества обработки станок ЧПУ использует СОЖ для множества целей, каждой с отдельным насосом СОЖ. Шланг типа садового распыляет зону обработки СОЖ, обеспечивая тщательное охлаждение шпиндельного инструмента в то время как промывает стружку в стружкоудавитель, и направляет струю на инструменты для смазки.

Гидравлическая система (Hydraulic System): Гидравлические насосы подают масло под высоким давлением для подъема паллета, зажима паллета, работы тяговой штанги и зажима на приспособлении удержания детали. Есть отдельные насосы для каждой задачи, один для станка и один для приспособления. Насос ниже для функций станка, с стеклом обзора на резервуаре, показывающим текущий уровень гидравлического масла.

Станочный инструмент (Machine Tools): Станочный инструмент выполняет задачи на заготовках, обычно резание. Эти инструменты варьируются по типам ЧПУ (токарные, фрезерные и т.д.) как упоминалось выше. Несколько режущих инструментов держатся в станке; 60 ленточных позиций инструментов — обычно, есть опции держать больше или меньше. Инструменты меняются автоматически сменщиком инструментов. Основные компоненты вроде подвижных столов, шпинделей и их приводов и моторов контролируются через оси X, Y и Z. Для деталей о том, как работает станок ЧПУ (включая 2-осевые до 5-осевых станки), ознакомьтесь с этой статьей.

Приводная система (Driving System): Движение контролируется электрическими приводами, сервоприводами, шариковыми винтами и линейными направляющими, обеспечивающими точную точность. В ЧПУ-фрезе паллет движется горизонтально в Z-направлении, а режущий инструмент горизонтально и вертикально в X- и Y-направлениях.

Ножная педаль (Footswitch or Pedal): Операторы ЧПУ используют ножные педали для открытия и закрытия патрона, позволяя легкую загрузку и разгрузку деталей.

Дополнительная информация о ЧПУ-станках, которую должен знать новичок

Мировой класс ЧПУ-обработки — не только детали станка. Станки ЧПУ требуют правильного обслуживания для поддержания эффективной работы. Смотрите советы здесь. Подобно этому, режущие инструменты станков ЧПУ должны быть полностью управляемы и доступны когда нужны.

Как и во многих производственных дисциплинах, некоторые мифы дают людям неверное впечатление о ЧПУ-обработке. В реальности рабочие среды чистые, безопасность работников приоритетна, новичков приветствуют, и ЧПУ-обработка — твердый карьерный выбор.

Станки ЧПУ используют передовые технологии для обработки сложных деталей, но это не экстремально трудно выучить и понять. Фактически, многие старшеклассники и недавние выпускники прыгнули прямо в карьеру ЧПУ-обработки. Однако, как и с любой ремесленной профессией, опыт имеет значение, и обычно требуется два-три года обработки, чтобы стать компетентным оператором станка.

Наконец, работа с опытным, надежным цехом ЧПУ — необходимость, независимо от их размера. Этот ресурс помогает определить, подходят ли отношения с высококлассным цехом для ваших производственных потребностей.

Теперь, когда вы знаете о деталях и функциях станка ЧПУ, исследуйте нашу страницу ресурсов, посвященную обмену информацией о ЧПУ-обработке, обязанностях операторов и отраслевых трендах: Руководство по ЧПУ-обработке. Нажмите ниже для мгновенного доступа.

Об авторе

Тейлор служит менеджером по развитию персонала в SMC, где курирует обучение и инициативы безопасности. С практичным, hands-on подходом он адаптирует программы обучения под индивидуумов, обеспечивая, что все новые сотрудники должным образом обучены для своих ролей. Тейлор также возглавляет команду безопасности компании, выступая за культуру безопасности во всей организации.