Цифровое управление в станках с ЧПУ

Цифровое управление – одна из составляющих деталей любой техники. Станки в свою очередь одни из самых тяжелых технических исполняемых устройств. Одним из основных элементов всегда было управление станком.

Изначально по всему миру использовался ручной труд, в 19 веке, при индустриализации были созданы первые ручные станки, где оператору приходилось в основном только управлять манипуляторами, работа стала намного легче, возросла скорость обработки и создания деталей, увеличилась точность. Позже, в 20 веке начали появляться станки с числовым программным управлением. Эти системы способны работать сами, по введенным заранее командам.

Рисунок 1. Станок с ЧПУ

Станки с ЧПУ - новый этап в развитии средств производств. Эти команды передаются на определенные элементы станка, что позволяет:

• передвигать деталь
• подавать охлаждение
• осуществлять сверление
• осуществлять резку
• производить нагрев или охлаждение детали и т. д.

Основными проблемами и задачами, которые должно было решить новое оборудование, использующее преимущества электроники и вычислительной техники, являлись:

• Возросшие требования по обеспечению точности изготовления деталей.
• Недостаточно высокая производительность труда специалистов – станочников.
• Нестабильность размеров деталей, которые изготовлены при участии человека.
• Неизбежность брака вследствие неизбежных ошибок человека, и связанных с этим дополнительных затрат.
• Высокая себестоимость продукции, обусловленная низкой производительностью труда и наличием брака.
• Необходимость приобретения и содержания большого станоч­ного парка.
• Чрезмерные затраты на оплату труда большого количества станочников.

Для того, чтобы осознать важность цифрового управления станками, рассмотрим традиционный процесс резания. Сначала изучается рабочий чертеж детали, устанавливаются параметры процесса (такие как скорость резания, подача, глубина резания, подача смазки и др.), закрепляется заготовка и производится обработка детали. В зависимости от формы, поверхности детали и специфики установленных допусков, требуются квалифицированные сотрудники. Очень немаловажен и человеческий фактор, детали, изготовленные одним и тем же оператором, могут быть не одинаковыми. Таким образом, качество изделия может зависеть от конкретного оператора или даже от одного и того же оператора в различные дни или даже различные часы дня. В связи с нашим возрастающим интересом к качеству продукции и уменьшению производственной стоимости, такое разнообразие свойств продукта более недопустимо. Такая ситуация исключена при цифровом контроле производственного процесса.

При цифровом управлении, данные о процессе работы устройства, такие как позиция, скорости резания, подачи заготовки, смазка, записаны на магнитную ленту, диск, карту памяти или жесткий диск, бумагу или пластиковую ленту. Данные, записанные на прокомпости­рованной 25 мм (1 дюймовой) широкой бумаге или пластиковой ленте, положили начало этому развитию, и практически не используются. Понятие цифрового управления заключается в том, что отверстия в ленте представляют собой специальную информацию в форме буквенно-цифровых кодов, а именно последовательность Нулей(0) и Единиц(1). В будущем эти данные стали переписываться в оперативную память и благодаря прогрессу перфокарты заменились на карты памяти, теперь можно для одной детали записать намного больше операций и ими управлять. Самые современные станки уже оборудованы программами, которые не только могут обрабатывать детали, но и прямо на станке переделать электронную версию заготовки.

Рисунок 2. Программа для создания моделей для станка

Эти устройства управляют различными механическими и электрическими системами на станке. Этот метод исключает ручную настройку машинных позиций и путей движения инструмента или использования шаблонов или других механических предохранительных устройств. Могут выполняться и сложные операции, такие как точение детали сложного профиля и нарезание канавок на фрезерном станке.