Исследуйте типы станков с ЧПУ и их категории: подробное руководство

Станок с ЧПУ — одна из самых важных машин в производственной индустрии сегодня. Существует много типов станков с ЧПУ на рынке, и они отличаются режимом работы, режущим инструментом, материалами и количеством осей, которые они могут обрабатывать одновременно.

В этой статье мы дадим определение станка с ЧПУ, разные типы станков с ЧПУ и как выбрать лучший станок с ЧПУ. Читайте дальше, чтобы получить эту полезную информацию.

Что такое станок с ЧПУ?

Станок с ЧПУ — это компьютерно-контролируемое устройство, облегчающее производство деталей и продуктов. Аббревиатура ЧПУ означает Computer Numerical Control (Компьютерное числовое управление). Этот станок делает создание или модификацию деталей легче с материалами вроде металла, дерева, пластика и других материалов. Кроме того, это автоматизированная система с тремя основными компонентами: приводная/двигательная система, система обратной связи и функция команды.

Станок с ЧПУ зависит от цифровых инструкций, созданных ПО CAD и CAM, для оптимальной работы. ПО CAD создает дизайн, а CAM конвертирует дизайн ЧПУ в G-код, который станок с ЧПУ может прочитать.

Кроме того, их автоматизированная система обработки часто делает производство деталей быстрее и точнее, чем ручные станки.

Базовые элементы системы станка с ЧПУ

Ниже приведены элементы или части, обычно встречающиеся в системе станка с ЧПУ.

• Устройства ввода/вывода информации: дисковые накопители, специальные информационные устройства, клавиатуры и компьютеры.
• Интернет-соединение: Ethernet, HSSB (порт высокоскоростной передачи данных), Processing LAN, RS 232C порт и другие сети.
• Внешний блок управления механическими валами: обменный стол, разгрузочный и загрузочный робот, приводной вал магазина инструментов.
• Блок привода и двигателя подачи.
• Шпиндельный двигатель и блок привода.
• Блок управления ЧПУ (числовая часть управления).
• PMC контроллер.
• Блок обратной связи и измерения позиции станка.
• Блок ввода/вывода контрольного сигнала силового шкафа станка.

Разные типы станков с ЧПУ

Существуют разные типы станков с ЧПУ: от фрезерных, шлифовальных и сверлильных до плазменной резки. В этом разделе мы рассмотрим список типов станков с ЧПУ и их применение, а также их применение и ограничения.

1. Фрезерный станок с ЧПУ

Типы фрезерных станков с ЧПУ удаляют материал с заготовки и точно формируют его до требуемых спецификаций с помощью высокоскоростных режущих инструментов. Кроме того, типы фрезеров для фрезерных станков бывают в широком разнообразии и служат различным функциям. Несколько распространенных примеров: концевые фрезы, раскалы, лицевающие фрезы, резета и сверла.

Однако размер, который можно обработать, зависит от размера корпуса, охватывающего станок, и максимального расстояния, которое могут пройти режущие инструменты.

2. Токарный станок с ЧПУ

Способ работы станков с ЧПУ — вращение материала заготовки вокруг основной оси. Режущие инструменты токарного станка удаляют материал с заготовки и формируют его по необходимости.

Станки с ЧПУ для токарной обработки идеальны для различных задач, включая швейцарскую обработку, сверление, роллевание, токарную обработку и шлифовку. Станки с ЧПУ в этой категории применяются в производстве автозапчастей, распределительных валов, коленчатых валов, музыкальных инструментов, стволов ружей, бейсбольных бит и мебели.

Однако из-за способа, которым этот станок изготавливает продукты, лучше изготавливать симметричные детали.

3. Сверлильный станок с ЧПУ

Сверлильный станок — один из самых популярных станков с ЧПУ, встречающихся в большинстве цехов ЧПУ. Кроме того, сверлильный станок с ЧПУ использует специализированный режущий инструмент, называемый сверлами или сверла. Он идеален для сверления отверстий в материалах, которые держат винты, эстетические требования или цели вторичной сборки.

Сверлильные станки с ЧПУ применяются в автомобилестроении, астронавтике, судостроении, формообразовании, инженерном машиностроении, производстве мебели и других работах с деревом.

Одно главное ограничение станка — размер отверстия, которое он может создать. Трудно создавать отверстия, достаточно глубокие или большие, без специализированных сверл.

4. Шлифовальный станок с ЧПУ

Этот станок использует шлифовальный круг для удаления материалов с заготовки. Типы шлифовальных станков функционируют в основном для шлифовки, полировки или финишной обработки. Материал для изготовления шлифовального круга может быть керамической смесью или алмазом. Однако вы должны знать, что алмазные шлифовальные круги часто обеспечивают высококачественную вторичную финишную обработку.

Однако этот шлифовальный станок с ЧПУ удаляет материалы с заготовки очень медленно. Именно поэтому он находит применение в основном как финишная или сглаживающая машина.

5. Лазерный станок с ЧПУ для резки

Этот станок с ЧПУ формирует продукты или детали с помощью высокофокусированного лазерного луча. Лазерный луч режет через материалы независимо от их проводимости, чтобы создать желаемый продукт или форму. Кроме того, лазерные станки с ЧПУ для резки применяются в трех основных отраслях: авиакосмической, автомобильной и медицинской.

Однако одно из ограничений лазерного станка с ЧПУ для резки — максимальная толщина материала 2,75 дюйма (около 70 мм), которую можно резать им.

6. Плазменный станок с ЧПУ для резки

Устройство плазменной резки с ЧПУ производит очень точный разрез. Оно ионизирует воздух и плавит материал на своем пути, используя электрическую разрядную дугу (аналогично плазменному резаку). Процесс работает только с электрически проводимыми материалами, так как он включает электрическую дугу.

Плазменная резка — популярный станок, используемый в крупных промышленных предприятиях и любительских мастерских. Она помогает в промышленном строительстве, авторемонте и реставрации, и утилизационных операциях.

Однако эти станки производят огромное количество тепла при резке материалов путем плавления. Это тепло часто влияет на шероховатость поверхности резаного материала, приводя к зонам теплового воздействия.

Другое ограничение — у этого станка ограниченный диапазон материалов, которые он может резать, так как он режет только металлы и другие проводящие сплавы.

7. Водорезной станок с ЧПУ

Этот станок режет через материалы, используя тонкую струю воды. Водорезная резка с ЧПУ — один из самых адаптивных процессов благодаря своей способности резать через любой материал.

Водорезной станок довольно универсален, так как он может формировать резину, кожу, стекловолокно, подгузники, печатные платы, пену, бумагу, керамику, стекло, камень и листовый металл.

Один из крупнейших недостатков — скорость водорезной резки медленнее других альтернатив резки. Эта более низкая скорость особенно заметна на изогнутых резах и углах.

8. ЭРС (Электроэрозийный станок)

ЭРС использует электрическую дугу для удаления материалов с заготовки. Он функционирует аналогично плазменному резаку. Кроме того, этот станок производит детали через бесконтактный процесс и обрабатывает детали независимо от твердости.

Тем не менее, этот станок работает только на проводящих материалах, как плазменная резка. Другими словами, вы не можете использовать этот станок для изготовления керамики, дерева, пластиков и других материалов, не проводящих электричество.

9. Копиро-фрезерный станок с ЧПУ (CNC Router)

Копиро-фрезерные станки с ЧПУ могут резать разнообразные формы и узоры на плоских поверхностях любого материала. Копиро-фрезерный станок с ЧПУ используется для изготовления музыкальных инструментов, вывесок, резьбы по дереву на дверях, молдингов, внутренней и внешней декорации.

Однако общая работа копиро-фрезерного станка с ЧПУ может быть довольно шумной из-за его различных компонентов.

10. Многоосевой станок с ЧПУ

Этот станок с ЧПУ может двигаться в четырех или более направлениях или осях. По сравнению с двух- или трехосевым станком, многоосевая обработка более сложна и производит более точные детали. Она также предлагает наладчикам большую гибкость обработки. Кроме того, станки в этой категории варьируются от 4-осевых до 12-осевых станков.

Станки в этой категории довольно отличаются от 2- и 3-осевых станков и часто требуют экспертизы профессионала для оптимальной работы.

11. 3D принтер

3D принтер использует цифровой файл для создания 3D твердых объектов. В отличие от других процессов, обсуждаемых в этой статье, 3D печать — это аддитивный производственный процесс. Это процесс, который последовательно создает продукты, добавляя материалы друг к другу.

Однако стоимость закупки этого ЧПУ оборудования и производства компонентов с использованием этого процесса довольно высока. Также скорость 3D печати медленна, особенно при использовании для процессов массового производства.

12. Станок с ЧПУ с автоматическим сменой инструмента (ATC)

Также известный как ATC, это вариация разных типов станков с ЧПУ. Однако то, что делает этот станок — автоматически меняет режущий инструмент станка. Это увеличивает скорость производства и сокращает время подготовки.

ATC выполняет эту смену по двум основным причинам: замена сломанного или изношенного инструмента и замена неправильного инструмента на правильный.

Типы станков с ЧПУ по количеству координатных осей

Вот разные типы станков с ЧПУ в соответствии с количеством осей, по которым движется станок.

2-осевые станки с ЧПУ

Самые фундаментальные доступные ЧПУ системы — 2-осевые станки с ЧПУ. Станки в этой категории движутся по оси X (горизонтальная) и оси Y (вертикальная).

Обычно эти станки производят точные прямые резы, сверлят отверстия в пластинах или обрабатывают только одну поверхность заготовки без ее перемещения.

3-осевые станки с ЧПУ

Самый распространенный тип станка с ЧПУ — 3-осевой станок. Как и 2-осевые станки, станки в этой категории также работают с неподвижными заготовками. Эти станки могут работать с фундаментальными деталями в 2,5 измерениях. 3-осевые станки с ЧПУ движутся по обычным осям X и Y, с дополнительной осью Z для глубины.

4-осевые станки с ЧПУ

Этот станок имеет ось A, известную как ось вращения, и оси X, Y и Z. Эта ось позволяет вращению режущего инструмента вдоль оси X. Вырезы и дуговые резы также отлично подходят для этих станков.

5-осевые станки с ЧПУ

5-осевая ЧПУ обеспечивает режущему инструменту качающее движение вдоль оси, называемой осью C. Ось C — это ось, на которой происходят поворот и качание.

Эти станки могут обрабатывать пять поверхностей материала одновременно с неподвижной рабочей поверхностью, что позволяет им производить сложные и точные детали. Эти станки крайне полезны в изготовлении оборудования, используемого в медицинской отрасли, из-за их отличной точности.

7-осевые станки с ЧПУ

На станках с ЧПУ в этой категории семь осей: три обычные оси для вращения заготовки, три для движения режущего инструмента и одна для вращения манипулятора, известная как ось E.

Из-за сложности деталей, которые они могут делать, эти станки часто производят авиационное, медицинское и военное оборудование.

9-осевые станки с ЧПУ

Комбинированная ЧПУ система с 5-осевым фрезерным станком и 4-осевым токарным станком — это 9-осевой станок с ЧПУ. Токарный станок завершает внутренние особенности заготовки, в то время как фрезерный станок работает над поверхностью для достижения необходимой шероховатости поверхности.

По этой причине легче производить внутренние и внешние особенности деталей с использованием 9-осевого станка. Дентальные импланты, медицинские инструменты и сложное авиационное оборудование все могут быть произведены с использованием этих устройств.

12-осевые станки с ЧПУ

12-осевые станки имеют две режущие головки, которые могут двигаться по осям X, Y, Z, A, B и C. Эти станки увеличивают скорость производства, одновременно увеличивая точность на порядки.

Типы станков с ЧПУ по траектории движения

Ниже приведены типы систем станков с ЧПУ в соответствии с траекторией движения.

Поточечное управление (Point Control)

В системе поточечного управления движущиеся компоненты станков с ЧПУ контролируются точно только от одной точки к другой без обработки в процессе. Если одновременное позиционирование не требуется, это позиционирование является наиболее стоимость-эффективной системой, которую можно использовать для нарезки резьбы, сварки точечной, точечного сварки и сверления.

Линейное управление (Linear Control)

Наряду с точным укладанием движущихся компонентов станков с ЧПУ от одной локации к другой, системы линейного управления также регулируют темп и траекторию движения между двумя связанными сайтами.

С параллельной координатной осью, это управление обеспечивает линейное режущее движение. Именно поэтому они часто находят применение в простых фрезерных и шлифовальных станках с ЧПУ.

Контурное управление (Contouring Control)

Заготовка движется следуя запрограммированной траектории и скорости относительно резака под контролем системы контурного управления, которое также координирует движение множественных подающих валов одновременно. Это позволяет непрерывной резке происходить во время движения.

Контурное управление делает обработку плоских кривых или пространственных контуров поверхностей легче. Оно находит применение в шлифовальных, фрезерных и токарных станках с ЧПУ.

Типы станков с ЧПУ, разделенные по сервосистеме

Вот типы систем станков с ЧПУ в соответствии с сервосистемой.

Система открытого цикла (Open Loop Control System)

Устройство обнаружения и обратной связи отсутствует в системе открытого цикла. Цепь привода усиливает мощность перед инструкционным сигналом ЧПУ устройства, который передается в одном направлении, приводящий шаговый двигатель, который двигает стол станка.

Одно преимущество системы открытого цикла — ее низкая цена, делающая ее доступной. С негативной стороны, она имеет низкую точность и стабильность, снижая качество работы.

Полузамкнутая система (Semi-Closed Loop Control System)

Фактическое смещение стола рассчитывается с помощью углового устройства обнаружения смещения, установленного непосредственно на конце вала серводвигателя или шарнирно-винтового механизма.

Это устройство сравнивает вычисленное значение с исходным инструкционным значением смещения стола и затем управляет, используя разницу. Цена этой системы умеренная, но точность и стабильность высоки.

Замкнутая система (Closed-Loop Control System)

Замкнутая система управления использует линейное устройство обнаружения смещения, установленное на движущихся частях станка или столе. Компаратор ЧПУ устройства получает фактическое обнаруженное смещение и сравнивает его со значением программной инструкции.

Контроль стабильности замкнутой системы ЧПУ станка довольно сложен. Однако этот станок гарантирует высокую точность.

Как выбрать лучший тип станка с ЧПУ?

При выборе идеального станка с ЧПУ для вашей компании есть много вещей для рассмотрения. Подходящий станок с ЧПУ для ваших нужд зависит от типа бизнеса, который вы ведете, товаров, которые вы создаете, и объема производства. Ниже приведены факторы для рассмотрения при выборе станка с ЧПУ.

Тип бизнеса

Ваш тип бизнеса сократит доступные вам альтернативы. Например, если вы владеете небольшим цехом ЧПУ, вам нужно всего несколько копиро-фрезерных станков. С другой стороны, если вы управляете крупной производственной компанией, вам, вероятно, потребуются более крупные и многофункциональные станки.

Доступность запасных частей

Станок с ЧПУ может износиться или неисправен, как и любая другая машина. Так что убедитесь, что бренд или модель, которую вы покупаете, может быть быстро отремонтирована вашими специалистами и что запасные части доступны для замены перед покупкой. Причина в том, что легко доступные части определяют, как долго вам придется ждать, прежде чем вы начнете производство снова.

Требования к продуктам

Станок с ЧПУ, который вам понадобится, в основном будет зависеть от выполняемой работы. Токарный станок с ЧПУ или 3-осевой фрезерный станок могут быть достаточны для простых изделий. Однако когда сложность растет, становится дешевле иметь оборудование, которое может изготовить большинство деталей в одной установке. Лучшие станки для этого типа работы — 5-осевые станки с ЧПУ.

Также некоторые категории продуктов требуют специализированного ЧПУ оборудования. Например, целевой швейцарский токарный станок будет отличен для производства тысяч мелких, сложных, цилиндрических деталей.

Знайте требования к питанию

Эти станки требуют много энергии и часто используют трехфазное питание для оптимальной работы. Таким образом, обеспечение здания достаточной мощностью для работы нового оборудования критически важно. Подтверждение текущего потребления энергии также стоит того. Когда все текущие станки работают, может быть достаточное питание, поставляемое в объект, но добавление нового ЧПУ может увеличить использование выше объема поставки.

Материалы для обработки

Тип обрабатываемого материала — существенное соображение при выборе станков с ЧПУ. Станки должны быть достаточно надежными, чтобы фрезеровать точные детали из твердых сплавов. Точные станки, способные поддерживать необходимые допуски, могут рассматриваться для более мягких материалов, как мягкая сталь.

WayKen: Услуги ЧПУ обработки для каждого ЧПУ проекта

Пока станок с ЧПУ в основном простой процесс, выбор идеального для ваших нужд становится пугающей задачей. Также станки с ЧПУ довольно дорогие, так что даже если у вас есть один в виду, позволить себе высокие первоначальные инвестиции может быть сложно.

Но есть альтернатива. Вы можете аутсорсить вашу услугу ЧПУ обработки промышленным производителям, таким как WayKen. В Wayken у нас есть массив станков с ЧПУ: от простых 3-осевых станков до многоосевых для всех ваших нужд. Наша команда специализированных инженеров всегда доступна для обработки ваших потребностей продукта независимо от их сложности.

Так почему ждать? Свяжитесь с нами сегодня, чтобы мы могли начать работу над вашими ЧПУ проектами.

ЧАВО

Дорогие ли станки с ЧПУ?

Станок с ЧПУ — дорогая инвестиция. Однако станок оправдывает свою стоимость своей высокой точностью и уровнем допуска.

Каковы основные компоненты станка с ЧПУ?

Система компьютерного числового управления (ЧПУ) состоит из трех основных компонентов: обрабатывающего устройства, также называемого станком-инструментом, блока управления станком и ПО ЧПУ, которое является коллекцией инструкций.

Какой самый распространенный тип станка с ЧПУ?

Фрезерный станок с ЧПУ — один из самых распространенных типов станков с ЧПУ, так как у него множество применений: от нарезки резьбы до токарной обработки.