ЧПУ vs НУ: понимание ключевых различий в технологии числового управления

Как профессиональный машиностроительный инженер, вы могли слышать о ЧПУ-обработке, ЧПУ-фрезеровке, ЧПУ-точении. Но спрашивал ли кто, что такое НУ? Какова связь между ЧПУ и НУ? В чем разница? Статья ответит на разницу между ЧПУ и НУ простым и понятным текстом.

Что такое НУ?

НУ (Numerical Control — числовое управление) — использование дискретной цифровой информации для управления работой машин и других устройств, которое может быть запрограммировано только оператором.

Что такое ЧПУ?

С изобретения ЧПУ широко используется в производстве продукции, модельном производстве и др. Хотя появились новые технологии вроде аддитивного производства, ЧПУ-обработка, как наиболее зрелая, эффективная и стабильная по качеству метод обработки, всегда оставалась основным методом в производственной отрасли. Сначала нужно знать, что такое ЧПУ-технология.

Развитие ЧПУ-технологии в последние годы было очень быстрым, что сильно повысило производительность формообразования. Среди них ЦПУ с более высокой скоростью — ядро развития ЧПУ. Улучшение ЦПУ — не только скорость, но скорость также затрагивает улучшение ЧПУ в других аспектах. Именно потому, что ЧПУ-технология претерпела такие большие изменения, стоит пересмотреть текущее применение ЧПУ в формообразовании.

Время обработки блоков, и производительность ЧПУ значительно улучшилась из-за повышения скорости ЦПУ и внедрения высокоскоростных ЦПУ производителями ЧПУ в высокоинтегрированные ЧПУ-системы. Более отзывчивая система достигает не только более высокой скорости обработки программ. Фактически, система, способная обрабатывать программы деталей на относительно высокой скорости, может работать как низкоскоростная, потому что даже полностью функциональная ЧПУ-система имеет потенциальные проблемы, становящиеся узким местом скорости обработки.

Сегодня большинство формообразующих цехов понимают, что высокоскоростная обработка требует не только более короткого времени обработки программ. Во многом ситуация похожа на гонки на 레이синговых машинах. Самая быстрая машина всегда выигрывает? Даже случайный зритель знает, что многие факторы кроме скорости влияют на исход гонки.

Во-первых, знание водителем трассы важно: он должен знать, где острые повороты, чтобы своевременно снизить скорость для безопасного и эффективного прохождения. В процессе обработки форм с высокой подачей технология отслеживания траектории в ЧПУ может заранее получить информацию о появлении острых кривых, эта функция играет ту же роль.

Аналогично, отзывчивость водителя на действия других и неопределенности похожа на объем сервной обратной связи в ЧПУ. Сервная обратная связь включает обратную связь по положению, по скорости и по току.

Когда водитель едет по трассе, непрерывность действий и умение плавно тормозить и разгоняться критически влияют на результаты. Так же функции ЧПУ-системы колоколообразного ускорения/замедления и мониторинга траектории используют плавное ускорение/замедление вместо рывков для обеспечения плавного разгона станка.

Есть и другие сходства между гонками и ЧПУ-системами. Мощность гоночного двигателя похожа на привод и мотор ЧПУ, вес машины — на вес движущихся компонентов станка, жесткость и прочность машины — на прочность и жесткость станка. Способность ЧПУ корректировать ошибки траектории похожа на способность водителя держать машину в полосе.

Другой параллель с современным ЧПУ: машины, не самые быстрые, требуют более универсальных водителей. Раньше только высококлассные ЧПУ гарантировали высокую точность при высокоскоростной резке. Сегодня это возможно и на средних и низких ЧПУ. Хотя высококлассные ЧПУ имеют лучшую производительность, есть вероятность, что низкоуровневый ЧПУ имеет те же характеристики обработки, что средне-высокий в своем классе. Раньше ограничивающим фактором максимальной подачи при формообразовании был ЧПУ, сегодня — механическая структура станка. Даже лучшие ЧПУ не улучшат производительность, если станок уже на пределе.

Лучший метод ЧПУ-обработки — 5-осевое ЧПУ

5-осевая ЧПУ-обработка всё чаще используется в производстве сложных форм. Использование 5-осевой обработки снижает количество приспособлений и/или станков для обработки детали, минимизирует оборудование и сокращает общее время обработки. Растущие возможности ЧПУ позволяют производителям предлагать больше 5-осевых функций.

Функции, прежде доступные только в высококлассных ЧПУ, теперь используются в средних продуктах. Для производителей, никогда не использовавших 5-осевую технологию, применение этих функций делает 5-осевую обработку проще. Использование современной ЧПУ-технологии для 5-осевой обработки дает преимущества:

• Снижение потребности в специальных инструментах;
• Позволяет установить смещение инструмента после завершения программы детали;
• Поддерживает проектирование общих программ для взаимозаменяемости постобработанных программ между станками;
• Повышает качество чистовой обработки;
• Можно использовать для станков разных конструкций, не нужно указывать в программе, вращается ли шпиндель или заготовка вокруг центральной точки — параметры ЧПУ решат это.

Пример компенсации шаровых фрез иллюстрирует, почему 5 осей особенно подходят для формообработки. Для точной компенсации смещения шаровой фрезы при вращении детали и инструмента вокруг центральной оси ЧПУ должен динамически регулировать компенсацию инструмента в трех направлениях X, Y, Z. Обеспечение непрерывности контакта резания улучшает качество чистовой обработки.

Кроме того, 5-осевое ЧПУ используется для функций, связанных с вращением инструмента вокруг шпинделя, вращением детали вокруг шпинделя и функциями, позволяющими оператору вручную менять вектор инструмента.

Исходное смещение длины инструмента по оси Z делится на 3 компоненты по X, Y, Z при вращении вокруг оси инструмента. Смещение диаметра инструмента по исходным X и Y также делится на три компоненты. В резете инструмент может подаваться в направлении оси вращения, поэтому все эти смещения должны динамически обновляться для приспособления к меняющейся ориентации инструмента.

Другая функция ЧПУ — «программирование центра инструмента» — позволяет программисту задать траекторию и скорость центра инструмента. ЧПУ обеспечивает движение инструмента по программе через команды в направлениях вращательной и линейной осей. Эта функция делает центр инструмента неизменным при смене инструмента, что означает: в 5-осевой обработке смещение инструмента можно вводить напрямую как в 3-осевой, а изменение длины инструмента объясняется постпроцессором повторно. Это кинематическое поведение вала вращением шпинделя упрощает постобработку программирования инструмента.

Тот же функционал позволяет вращать деталь вокруг центральной оси, и станок также получает вращательное движение. Новейшие ЧПУ могут согласовать движение детали, динамически регулируя фиксированное смещение и вращательные оси. ЧПУ-система также играет важную роль, когда оператор использует ручной метод для медленной подачи станка. Новейшие ЧПУ позволяют двигать ось в направлении вектора инструмента и, не меняя позицию носа инструмента, менять направление вектора носа (см. иллюстрацию выше).

Эти функции облегчают операторам использование широко применяемого в формообразовании метода 3+2 программирования на 5-осевых станках. Однако с постепенным развитием и принятием новых 5-осевых возможностей настоящие 5-осевые станки могут стать более распространенными.

Означают ли НУ и ЧПУ одно и то же?

Из вышеизложенного известно: НУ использует дискретную цифровую информацию для управления машинами через инженерное программирование. ЧПУ относится ко всему процессу инженерного программирования для производства деталей на ЧПУ-станках.

С развитием промышленной глобализации производители во многих странах могут предоставлять нелокальные услуги ЧПУ-обработки. Например, JTR — профессиональный производитель услуг ЧПУ-обработки и кастомной ЧПУ-обработки. Изготавливаем режущие инструменты и детали, которые хотят клиенты во всем мире, в Китае. Низкая цена всегда имела много долгосрочных клиентов. Свяжитесь с нами, если хотите самые профессиональные услуги ЧПУ-обработки. Наши инженеры предоставят наиболее подходящее техническое решение.