Что такое токарный станок с ЧПУ?
Токарный станок с числовым программным управлением (ЧПУ) — это универсальный станок, который можно использовать для изготовления различных деталей с помощью таких операций, как токарная обработка, торцевание и обработка канавок.
Это один из наиболее широко используемых станков в субтрактивном производстве.
Основной функцией токарного станка с ЧПУ является токарная обработка осесимметричных деталей с высокой точностью. Вы также можете использовать его для нарезания резьбы, сверления отверстий и фрезерования фигур.
Хотя традиционные токарные станки могут выполнять аналогичные функции, токарные станки с ЧПУ превосходят их по качеству, повторяемости и скорости.
Итак, какие элементы отличают токарный станок с ЧПУ от традиционного токарного станка? И какие этапы работы на токарном станке с ЧПУ?
Эта статья содержит подробное руководство по токарным станкам с ЧПУ, объясняя их рабочий процесс и проливая свет на их практическое применение.
Что такое токарный станок с ЧПУ?
Токарный станок с ЧПУ — это модификация, в которой традиционный токарный станок интегрирован с компьютерной системой. В этом станке заготовка вращается с высокой скоростью, а режущий инструмент с компьютерным управлением обрабатывает заготовку для производства осесимметричных деталей с высокой точностью. Его можно использовать для обработки различных металлов и неметаллов.
В основном они доступны в горизонтальной или вертикальной конфигурации. Оба могут иметь различную настройку оси.
Современные токарные станки с ЧПУ имеют 3, 4, 5 или более осей, что делает их идеальным выбором для обработки деталей сложной геометрии за короткое время цикла.
Они выполняют токарные операции с ЧПУ на материалах и используются для различных производственных задач, начиная от высокоточных деталей самолетов и заканчивая обычной кухонной утварью.
В зависимости от конфигурации токарные станки с ЧПУ могут использоваться для различных операций, таких как резка, сверление, формовка и токарная обработка.
Некоторые популярные токарные станки с ЧПУ — револьверные токарные станки, швейцарские токарные станки, токарные центры, комбинированные токарные станки и т. д.
Рабочий процесс токарного станка с ЧПУ: 4 шага
Работа на токарном станке с ЧПУ существенно отличается от работы на токарном станке по дереву, в котором используется ручной режущий инструмент.
Токарные станки с ЧПУ автоматизируют процесс, устраняя необходимость во взаимодействии человека в процессе выполнения.
Тем не менее, он предоставляет варианты карьеры, такие как программирование ЧПУ, с такими обязанностями, как понимание требований, интерпретация плана, проверка проекта и обработка файла проекта для окончательного исполнения.
От подготовки вашего проекта до его окончательного изготовления на токарном станке рабочий процесс на большинстве токарных станков с ЧПУ следующий.
Этап САПР (от планирования до проектирования)
Самым первым шагом в работе на токарном станке с ЧПУ является подготовка конструкции, которая точно повторяет конечный продукт.
Существуют различные программы САПР, такие как Blender, Catia, Autodesk Fusion 360 и т. д., которые можно использовать для создания 3D-проектов STL для токарных операций.
Хотя все форматы файлов САПР можно использовать для обработки, им может потребоваться некоторая постобработка, чтобы сделать их совместимыми с токарным станком с ЧПУ.
Как правило, формат файла IGES используется на токарных станках с ЧПУ, поэтому все файлы проекта должны быть преобразованы в формат IGES для выполнения процесса токарной обработки.
После того, как дизайн готов, вам нужно определиться с конфигурацией станка, который вы будете использовать для резки материала.
Этап CAM (от проектирования до кода)
Подготовка проекта САПР для токарного станка с ЧПУ — это процесс, который включает преобразование проекта в G-коды, формат, который может считывать машина.
Существует множество различных типов токарных станков с ЧПУ, и каждый из них имеет особые требования в зависимости от количества осей.
На этапе CAM проект преобразуется в код с использованием специального программного обеспечения или ручного программирования.
Некоторыми из популярных программ CAM, используемых многими машинистами, являются CamBam, MeshCAM, EstlCAM, Mach3 и т. д.
В то время как ручное программирование требует хорошего понимания чертежа детали и соответствующих G-кодов.
Существуют различные редакторы G-кода, которые можно использовать для написания кода или изменения существующего кода.
Эти программные коды похожи на упорядоченные команды, которые сообщают станку с ЧПУ, что и как делать.
Программирование ЧПУ обычно выполняется квалифицированным оператором ЧПУ, инженером или дизайнером, имеющим опыт работы с этими станками.
Подготовка конструкции к токарной обработке — это процесс, включающий множество различных этапов. Первым делом нужно определиться с желаемым материалом, обычно деревом или металлом.
В зависимости от материала и размера заготовки вы запрограммируете токарный станок с помощью индивидуальных G-кодов и M-кодов.
G-коды содержат настройки на основе смещения, которые используются для управления движениями токарного станка.
М-коды управляют дополнительными настройками станка, такими как включение/выключение подачи СОЖ, разжим патрона, подъем ловушки деталей и т. д.
Важные параметры для программирования токарного станка с ЧПУ
Обратите внимание, что токарный станок с ЧПУ определит местоположение и размер заготовки на основе координат, заданных в программе.
Ниже приведены некоторые важные программные коды для токарных станков, которые обычно используются при программировании токарного станка.
| G-код | Функция |
|---|---|
| Х0 | Центр детали |
| Z0 | Лицевая сторона детали Все, что вы уменьшите из детали, будет Z- (отрицательное) |
| G50 | Используется для ограничения скорости вращения шпинделя. |
| G96 | Автоматическая регулировка скорости в зависимости от размера запаса |
| G97 | Вращение с постоянной скоростью, заданной оператором |
| G71 | Постоянный цикл чернового точения |
| G70 | Завершить постоянный цикл поворота |
| U | Инкрементальный для X |
| W | Инкрементальный для Z |
Фаза управления (код для детали)
Этап контроля токарного станка с ЧПУ является одним из наиболее важных элементов его рабочего процесса, поскольку он определяет качество и точность конечного продукта.
Здесь мы контролируем как станок, так и его режущие инструменты. Режущие инструменты токарных станков включают различные типы инструментов с определенной геометрией, идеально подходящей для конкретного процесса обработки.
Ниже приведен пошаговый процесс настройки вашего токарного станка с ЧПУ для работы:
- Как только вы включите токарный станок с ЧПУ, первое, что нужно сделать, это установить инструмент на ноль. Здесь режущий инструмент возвращается в исходную точку по осям XY.
- Затем установите заготовку на шпиндель. Материал, который вы используете, должен быть длиннее и шире, чем деталь, которую вы планируете изготовить.
- Затяните патрон и зафиксируйте его на месте. Далее вы можете установить инструменты.
- Существует множество различных режущих инструментов для токарных станков. Тип режущего инструмента, который вам нужен, будет зависеть от материала, его твердости и области применения.
- Наиболее распространенными типами режущих инструментов являются быстрорежущая сталь (HSS), карбид вольфрама (TCT), кобальт и дисульфид молибдена (MoS2).
- Выбор инструментов также будет зависеть от операций обработки, которые вы хотите выполнить.
- Как только заготовка и инструменты будут на месте, вы можете загрузить программный файл в контроллер станка.
- Вы можете использовать встроенный файловый менеджер вашего токарного станка с ЧПУ, чтобы выбрать программу из локального каталога или отправить ее с компьютера.
- После того, как программа импортирована, вы должны настроить коррекцию заготовки и инструмента.
- Вы можете точно настроить ось Z, вручную развернув заготовку на токарном станке и записав координаты.
- Для установки оси X можно вручную повернуть внешний диаметр заготовки и записать конечные координаты.
- Теперь у вас есть нулевое положение заготовки.
- После того, как все вышеперечисленные шаги выполнены, вы можете запустить задание. Однако важно следить за процессом, чтобы избежать несчастных случаев.
Постобработка детали
Постобработка деталей, обработанных на токарном станке, состоит из черновой операции, за которой следует чистовая операция.
Черновые операции требуются только в том случае, если на детали есть лишний материал, который не удалось удалить во время токарной операции.
Вы можете использовать токарный станок для выполнения этой черновой операции вручную или с помощью шлифовального круга.
Отделочная операция выполняется для улучшения качества поверхности металлических деталей, чтобы получить более гладкую и блестящую заготовку.
Отполировать его можно одним из трех способов: наждачной бумагой, абразивной пастой или полировальными пастами.
После того, как вы завершите эти процессы, деталь будет готова к использованию или к дальнейшим покрасочным работам.
Типы токарных станков с ЧПУ
Токарные станки с ЧПУ можно в основном разделить на горизонтальные и вертикальные.
Вертикальные токарные станки с ЧПУ используются для обработки тяжелых деталей, а также оснащены приводными инструментами для фрезерования заготовки.
Горизонтальные токарные станки с ЧПУ используются практически для всех типовых задач. Они являются наиболее используемыми токарными станками и имеют простую операцию.
Помимо ориентации, токарные станки с ЧПУ также можно классифицировать в зависимости от их размера на мини-токарные станки, средние токарные станки и полноразмерные токарные станки.
Части токарного станка с ЧПУ
Основные части токарного станка с ЧПУ состоят из блока управления, станины, передней бабки, задней бабки, резцедержателя, рабочего держателя и т. д.
Передняя бабка
Чаще всего передняя бабка токарного станка располагается с левой стороны станка.
Шпиндель является основным компонентом передней бабки. Он поворачивает заготовку с помощью мощного шпиндельного привода.
Обычно на токарных станках с ЧПУ для привода шпинделя используются серводвигатели.
Задняя бабка
Задняя бабка используется в токарном станке с ЧПУ для осевой поддержки заготовки.
Она обеспечивает дополнительную поддержку при работе с длинными заготовками.
Удерживающее устройство
На токарных станках с ЧПУ обычно используются 3-х кулачковые гидравлические патроны для удержания заготовок.
Они могут удерживать полые и сплошные заготовки с помощью зажимных губок с внешним диаметром (внешний диаметр) и внутренним диаметром (внутренний диаметр).
Другие удерживающие устройства, такие как 4-кулачковый патрон, цанга, планшайба и т. д., также используются в зависимости от формы заготовки.
Револьверная головка или инструментальная башня
Револьверная головка — это часть токарного станка с ЧПУ, несущая инструмент. Он может хранить несколько инструментов, которые вы можете использовать для различных операций.
Его можно загружать инструментами для токарной обработки, обработки канавок, нарезания резьбы и т. д., а также внутренними инструментами, такими как расточная оправка, сверла и т. д.
Станина
Станина станка на токарном станке представляет собой прочную металлическую конструкцию, поддерживающую другие движущиеся компоненты, такие как резцедержатель, задняя бабка и передняя бабка.
Она в основном сделан из прочных, прочных материалов, таких как чугун.
Блок управления машиной (MCU)
MCU в токарном станке с ЧПУ включает в себя контроллер, экран, входные переключатели и т. д. Контроллер — это блок обработки любого станка с ЧПУ.
Система MCU работает с программным обеспечением. Распространенными программными системами, используемыми на токарных станках с ЧПУ, являются FANUC, Haas, Siemens, Hydro-Dyne и Mitsubishi.
MCU могут быть связаны с компьютером или использоваться независимо, в зависимости от их возможностей.
Ножные переключатели
Ножные педали или ножные переключатели — это элементы управления, которые операторы станков с ЧПУ могут использовать ногами.
Как правило, эти элементы управления позволяют быстро активировать и деактивировать заготовку и поддержку задней бабки.
Вещи, которые вы должны знать перед покупкой токарного станка с ЧПУ
Перед тем, как купить токарный станок с ЧПУ, следует обратить внимание на следующие моменты:
Использование машины по назначению
Учитывайте материалы и инструменты, с которыми вы планируете работать. Это будет зависеть от операций, которые вы хотите выполнить, и деталей, которые вы хотите изготовить.
Например, если вы хотите нарезать отверстия в точеных деталях, вам понадобится токарный станок с ЧПУ с приводными инструментами.
Рабочая зона
Рабочая зона является важным фактором, который необходимо учитывать, так как она сильно влияет на то, что вы можете сделать.
Обратите внимание, что по мере увеличения рабочей зоны площадь основания машины также увеличивается. Поэтому убедитесь, что у вас достаточно места для машины.
Вы умеете работать на токарном станке с ЧПУ?
Работа токарных станков с ЧПУ существенно отличается от традиционных токарных станков.
Эти токарные станки состоят из компьютерного программирования, которое управляет различными действиями машины.
Поэтому для работы на токарном станке с ЧПУ необходимо знать рабочий процесс и программное обеспечение, задействованное в его работе.
Вы можете либо учиться на ресурсах, предоставляемых производителями, либо получать помощь из учебных пособий, подготовленных профессионалами.
Ременный привод или шпиндель с прямым приводом?
Если вам нужен короткий рабочий цикл, выбирайте токарный станок со шпинделем с прямым приводом. Он позволяет изменять скорость вращения шпинделя с помощью поворотного переключателя.
Шпиндели с ременным приводом требуют ручного переключения ремня между разными шкивами для изменения скорости вращения шпинделя.
Шпиндель с ременным приводом подойдет, если в вашем приложении требуется только стабильная скорость вращения в течение всего процесса обработки.
Скорость, мощность и крутящий момент
Скорость, мощность и крутящий момент, необходимые для токарного станка с ЧПУ, зависят от диаметра заготовки.
Как правило, заготовки большего диаметра обтачиваются с низкой скоростью и высоким крутящим моментом.
Бюджет
Немаловажным фактором является и цена машины. Как правило, настольные и настольные токарные станки стоят дешевле, чем большие промышленные токарные станки.
Вы также должны учитывать дополнительные расходы, которые будут понесены в виде аксессуаров, инструментов, программного обеспечения, обслуживания и т. д.
Применение токарных станков с ЧПУ
Токарный станок с ЧПУ позволяет обрабатывать цилиндрические и нецилиндрические формы, такие как пазы, шпоночные пазы, шестигранники и т. д.
В основном они используются для токарной обработки дерева и металла.
С добавлением вращающихся инструментов на токарном станке с ЧПУ вы можете даже фрезеровать и сверлить отверстия на обрабатываемых деталях.
Токарные станки с ЧПУ можно использовать для создания различных предметов, таких как коленчатые валы, винты, стволы орудий, шпиндели, ножки стола, бейсбольные биты, инструменты для мастерских и другие подобные предметы.
Основным преимуществом токарных станков с ЧПУ перед другими станками является их высокое качество и быстрота цикла обработки осесимметричных деталей.
Это делает их идеальными для приложений массового производства, где желательны большие объемы производства с коротким временем цикла.
Последние мысли
Токарные станки с ЧПУ являются наиболее часто используемым оборудованием для токарной обработки металла. Они могут обрабатывать множество различных металлов и способны выполнять с ними самые разные операции.
Они обладают превосходной точностью и требуют меньше усилий оператора, чем другие станки, что сокращает время обучения и снижает стоимость одной детали.
Хотя они хорошо точат детали, также важно учитывать их ограничения.
Токарные станки, как правило, ограничены токарной обработкой предметов, которые можно удерживать между центрами. Это означает, что они не могут вырезать формы из плоских заготовок или вытачивать неправильные формы.
Они также не очень хорошо подходят для глубокого сверления или нарезания резьбы, но отлично подходят для неглубоких резов в круглой заготовке.
Ручные токарные станки по дереву и металлу идеально подходят для простых операций обработки, где не требуется высокая повторяемость, тогда как токарные станки с ЧПУ обеспечивают высокую повторяемость даже для самых сложных форм.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем разница между токарным станком с ЧПУ и токарным центром с ЧПУ?
Разница между токарными станками с ЧПУ и обрабатывающими центрами с ЧПУ заключается в том, что токарные станки с ЧПУ могут точить и формовать только цилиндрические заготовки. В то же время обрабатывающие центры можно использовать для токарных и фрезерных работ.
Чем отличается токарный станок с ЧПУ от ручного?
Токарные станки с ЧПУ — это машины с компьютерным управлением, которые используют программу для управления процессом резки. Они могут работать с металлом и другими материалами с высокой степенью повторяемости, поскольку их можно запрограммировать на выполнение определенного шаблона. Ручные токарные станки управляются оператором с помощью ручных инструментов. Они не такие точные и мощные, как токарные станки с ЧПУ, но они более гибкие, поскольку могут выполнять различные операции без необходимости программирования.
