Все, что нужно знать о станках с ЧПУ для металлообработки

Станки с ЧПУ — это электромеханические устройства, которые управляют инструментами в цехах с помощью компьютерного программирования. Название "ЧПУ" на самом деле означает компьютерное числовое управление. Оно представляет собой один из двух стандартных методов (другой - технологии 3D-печати, такие как SLA, SLS/SLM и FDM) создания прототипов на основе цифрового программного файла. Инженерные компании и компании по созданию прототипов могут использовать станки с ЧПУ для фрезерования и обработки различных материалов, включая дерево, металлы и пластмассы.

Максим Шалугин, директор Артель: «Первые станки с ЧПУ были разработаны в 1940-х и 1950-х годах и основывались на распространенной телекоммуникационной технологии хранения данных, известной как "перфолента" или "перфорированная бумажная лента". Технология перфоленты давно устарела, так как в 1950-х и 1960-х годах носитель данных быстро перешел на аналоговую, а затем на цифровую компьютерную обработку. По мере внедрения новых технологий и повышения мощности цифровой обработки станки с ЧПУ продолжают повышать свою эффективность».

Как работает станок?

В целом, механическая обработка — это способ преобразования исходного материала, такого как блок пластика, и получения готового продукта (обычно прототипа детали) с помощью контролируемого процесса удаления материала. Подобно другой технологии создания прототипов, FDM (3D-печать), ЧПУ опирается на цифровые инструкции из файла автоматизированного производства (CAM) или автоматизированного проектирования (CAD), например, Solidworks 3D. Хотя CAM или CAD не управляют самим станком, они предоставляют "дорожную карту" для изготовления конструкции. Станок интерпретирует проект как инструкции для резки прототипов деталей.

Возможность программирования компьютерных устройств для управления станками быстро повышает производительность цеха за счет автоматизации высокотехничных и трудоемких процессов. Автоматизированная резка повышает как скорость, так и точность создания опытных образцов деталей, особенно когда материал является критическим (как в случае с полипропиленом).

Часто процессы механической обработки требуют использования нескольких инструментов для выполнения необходимых разрезов (например, сверл разного размера). Станки с ЧПУ обычно объединяют инструменты в общие блоки или ячейки, из которых станок может черпать информацию. Базовые станки перемещаются по одной или двум осям, в то время как современные станки перемещаются в поперечном направлении по осям x, y, в продольном направлении по оси z и часто вращаются вокруг одной или нескольких осей.

Многоосевые станки способны автоматически переворачивать детали, позволяя удалять материал, который ранее находился "под ним". При этом процессе изготовление деталей из металла на заказ избавляет рабочих от необходимости переворачивать материал прототипа заготовки и позволяет выполнять резку со всех сторон без необходимости ручного вмешательства. Полностью автоматизированная резка, как правило, более точна, чем та, которая возможна при ручном управлении. Тем не менее, иногда отделочные работы, такие как травление, лучше выполнять вручную, а простые резы, которые потребовали бы большой конструкторской работы, программировать на станке для автоматизации.

Типы станков с ЧПУ

Когда вы решаете, какие станки с ЧПУ добавить к вашей работе, необходимо принять во внимание некоторые соображения. Станки обычно относятся к одной из двух общих категорий: традиционные технологии обработки и новые технологии обработки. Каждый тип имеет свои преимущества и недостатки. При выборе типа станка с ЧПУ для своей мастерской необходимо учитывать конкретные потребности вашего проекта.

Традиционные технологии многосерийной обработки:

1. Дрель-сверло: Дрели работают за счет вращения сверла и перемещения сверла относительно неподвижного блока материала. Сверла с ЧПУ помогают делать точные отверстия там, где они нужны.
2. Токарный станок: Токарные станки, во многом обратные сверлам, вращают блок материала против сверла (вместо того, чтобы вращать сверло и вводить его в контакт с материалом). Токарные станки обычно обеспечивают контакт с материалом путем бокового перемещения режущего инструмента до постепенного соприкосновения с вращающимся материалом. Токарные станки используются в основном для обработки металлов и дерева, они удаляют ненужный лишний материал и оставляют после себя красивую и в конечном итоге более полезную деталь.
3. Фрезерные станки: Фрезерные станки, вероятно, являются наиболее распространенными станками с ЧПУ, используемыми сегодня. Они предполагают использование вращающихся режущих инструментов для удаления материала из заготовки. Они могут выполнять различные функции, включая сверление, расточку, нарезание зубчатых колес и создание пазов в заданном куске материала.

Новые технологии в обработке изделий:

1. Электрическая и/или химическая обработка: существует ряд новых технологий, которые используют специализированные методы для резки материала. Примерами являются электронно-лучевая обработка, электрохимическая обработка, электроэрозионная обработка (EDM), фотохимическая обработка и ультразвуковая обработка. Большинство из этих технологий являются узкоспециализированными и используются в особых случаях для массового производства с использованием определенного типа материала.
2. Другие средства резки: существует ряд других новых технологий, которые используют различные среды для резки материала. В качестве примера можно привести станки лазерной резки, кислородной резки, плазменной резки и гидроабразивной резки. В последние годы эти машины приобрели популярность в различных отраслях промышленности, однако они по-прежнему являются узкоспециализированным оборудованием.