на чем программируют станки с чпу

Как программируют станки на заводах

От токарных до лазерных

Программисты востребованы везде, даже на производстве. Дело в том, что изготавливать каждую деталь вручную долго, поэтому нужна автоматизация. А где автоматизация, там программы и алгоритмы. Сегодня покажем вам направление в ИТ, о котором мы ещё не говорили: программирование станков с ЧПУ.

Токарный станок с ЧПУ, который вытачивает детали из металла.

Что такое станки с ЧПУ

Чтобы понять, что такое станок с ЧПУ, нужно сначала понять, что такое обычный станок, например токарный. У тебя есть некая металлическая заготовка, например цилиндр. Ты закрепляешь его на станке. Место закрепления начинает вращаться (это место называют шпинделем), вместе с ним вращается закреплённая заготовка, а токарь с помощью специального резца может вырезать из заготовки деталь нужного размера и формы. Пока что всё вручную.

Теперь берём этот же станок, но делаем так, чтобы резцы ездили сами в разных плоскостях. Вешаем всевозможные датчики — скорости вращения, температуры и нажима. И делаем так, чтобы деталь вытачивал не токарь, а сам станок.

Чтобы управлять таким автоматическим станком, нужен некий управляющий модуль — который заставит заготовку вращаться, а резцы ездить в нужные стороны. Вот этот блок и называют блоком ЧПУ — числового программного управления.

Каждый блок ЧПУ соединён со всеми основными частями станка, чтобы ими можно было управлять или контролировать их состояние. Например, в токарном станке ЧПУ будет следить:

Блоки ЧПУ нужны для того, чтобы автоматизировать работу станка. Ты программируешь, что куда должно ездить и как вращаться, а станок это исполняет.

Что на производстве можно запрограммировать

Запрограммировать можно всё, в чём есть блок ЧПУ — хоть станок для работы по дереву, хоть установку для лазерной резки, хоть манипулятор с точечной сваркой. Главное, чтобы нужные части производственного агрегата были снабжены приводами и датчиками.

Привод — это то, что заставляет что-либо двигаться. Например, чтобы сделать роборуку, н​​ужно 5–6 приводов, которые будут приводить в движения сочленения роборуки. Приводу можно сказать: «Разогнись на столько-то градусов» или «Повернись так-то», и он будет приводить в движение то, что к нему присоединено.

Датчик — это штука, которая собирает какие-то данные. Например, скорость вращения, температуру, нажим, угол сгиба. Благодаря датчикам можно сказать: «разгибай привод такой-то, пока не почувствуешь датчиком нажима такую-то силу нажима».

Как пишутся программы для ЧПУ

Есть два варианта: автоматически создать программу из макета детали или написать её с нуля.

Чаще всего используют первый вариант — сначала рисуют в деталь в 3D (для этого есть специальный софт), а потом программа сама формирует нужный код для станка, чтобы получилась нарисованная деталь. Минус такого подхода в том, что код может получиться неоптимальным: будет выполняться слишком долго или в процессе получается много отходов.

Второй подход — написать программу вручную с нуля. Для этого нужно идеально знать все параметры станка и возможные состояния каждого датчика. Это сложнее, зато даёт больший контроль над тем, как изготавливается деталь.

На практике обычно делают так: рисуют трёхмерную модель, выгружают на основе неё код для ЧПУ, а потом дорабатывают его, если требуется.

Программа сгенерировала код для станка, который можно сразу поправить, если нужно.

На чём пишут такие программы

Код для станков с ЧПУ пишут на языке программирования G-code. Это относительно общий стандарт для всех станков с ЧПУ, но детали, коды и последовательности у разных производителей отличаются. Проще говоря, нельзя просто так перенести программу со станка одной фирмы и запустить на станке другой фирмы — команды могут не совпасть.

Язык G-code так называется потому, что в нём почти все команды начинаются с буквы G, за которой идут числа — команды для станка. Ещё есть буква M — она используется для обозначения дополнительных кодов и O — для подпрограмм. Но это деление условно и может меняться у каждого производителя станков.

Как выглядит программа для ЧПУ

Если мы заглянем в код, то увидим такое:

N1 G17 G20 G34 G40
N2 T1 M16
N3 S8600 M2
N4 G54
N5 M8
…

N-код отвечает за номер строки — они могут пригодиться, если нам нужно перепрыгнуть на какую-то определённую строку или пропустить часть команд. M отвечают за детали, например, команда N3 S8600 M2 означает, что нужно раскрутить рабочий шпиндель (за него отвечает M2) до скорости 8600 оборотов в минуту (команда S8600).

Так команда за командой станок выполняет определённые действия, и на выходе получается нужная нам деталь.

Особенность программирования станков

В отличие от компьютера, где для каждой программы и переменной выделяется новый и пустой участок памяти, в станках всё по-другому. Дело в том, что программа в момент запуска не знает, в каком положении находятся резцы, закреплены ли направляющие и так далее. Если просто запустить программу без подготовки, ЧПУ, например, может подвинуть ещё левее резец, который и так находится в самом левом положении, и тогда может сломаться привод или крепление резца.

Чтобы такого не было, перед каждым запуском в программу встраивают команды обнуления и инициализации, чтобы каждый элемент вернуть в исходное положение. Это лучше, чем просто проверить, что где находится — после обнуления мы точно будем знать, что все элементы станка находятся в известной нам позиции и программа сможет с ними правильно работать.

Также важно понимать, что станки работают с живым материалом: металлом, деревом, акрилом, камнем и т. д. Материал несовершенен, может иметь внутренние дефекты, может плавиться и трескаться. Резцы и шпиндели тоже сделаны из каких-то материалов, у которых есть пороги нагрева, прочности и скорости. Если в компьютерном коде ошибиться и вызвать переполнение памяти, то компьютер просто зависнет. Ты его перезагрузишь, и всё. А у станка можно сломать резец или повредить шпиндель. А стоит это хозяйство будь здоров.

Получается, это такое же программирование и алгоритмы, как и на других языках?

Независимо от того, программируем ли мы сервер или станки на заводе, в основе всего лежат алгоритмы: логика работы, переменные, циклы, подпрограммы и проверки условий. Поэтому если вы знаете, как устроены алгоритмы и можете программировать на любом языке программирования, то и освоить программирование для ЧПУ будет намного проще.

Источник

ПО для управления станком с ЧПУ. Что выбрать?

ПО для управления станком с ЧПУ — это мост, который соединяет вашу модель с реальностью. Это то, что вам нужно, чтобы объединить ваши моторы, рельсы и 3D-модель. Все фрезерные станки с ЧПУ и практически все другие типы станков с ЧПУ используют программное обеспечение для управления процессом преобразования чертежа или модели в движение двигателя.

В общих чертах, мы можем разделить процесс обработки с ЧПУ на четыре этапа: сначала пользователь проектирует или получает модель, затем генерируется G-код. Импульсы шага и направления определяются из G-кода, и, наконец, шаговые двигатели машины управляют последовательностями.

Этап проектирования часто завершается с использованием программного обеспечения САПР и является самостоятельным предметом. Он генерирует и интерпретирует G-код, с которым обычно работает специальное программное обеспечение для ЧПУ.

Некоторые программы позволяют вам редактировать и вводить ваш G-код и создавать всю математику, все импульсы шага (направления) и отправлять их точно по времени на драйверы шагового двигателя. Другие делят работу и просто отправляют G-код, а остальные вычисления оставляют на усмотрение прошивки машины (на отдельной плате).

Исключением из этих двух методов является программное обеспечение Mach, которое является промежуточным вариантом. Mach интерпретирует G-код на вашем компьютере, но отправляет специальные низкоуровневые команды на внешнюю плату, вместо того, чтобы пытаться рассчитать время импульсов шага (направления).

ЛУЧШЕЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ СТАНКА С ЧПУ

Здесь мы составили список лучших вариантов программного обеспечения для ЧПУ. Из-за разнообразия машин и способов использования, способ создания и интерпретации G-кода станками с ЧПУ может быть разным. По этой причине мы разделим наш выбор на основе различных подходов.

Мы выбрали множество программ, но позаботились о том, чтобы все они соответствовали следующему:

Хотя разные варианты могут соответствовать этим критериям лучше, чем другие, мы уверены, что вы найдете то, что вам нужно. Итак, теперь давайте посмотрим, что там есть!

Для начала, разберем тот тип ПО, который пытается все сделать сам. Другими словами, программное обеспечение, которое принимает G-код и генерирует импульсы шага и направления для драйверов шагового двигателя (обычно через параллельный порт).

Aspire

Aspire от Vectric — это многофункциональная программа для ЧПУ. Его легко освоить, и он может управлять сложными задачами по созданию деталей с помощью станка с ЧПУ. Его инновационные инструменты 3D-моделирования, полный набор 2D-дизайнов и возможности редактирования делают его идеальным выбором для новичков.

Особым бонусом для новичков является неограниченная бесплатная пробная версия Aspire, которая включает в себя различные бесплатные проекты, чтобы вы узнали, как их использовать, прежде чем совершить покупку.

LinuxCNC

LinuxCNC — популярный выбор среди любителей ЧПУ. Это один из старейших и наиболее надежных вариантов.

Чтобы осуществить мечту об универсальном устройстве, он работает под управлением ядра Linux с расширением реального времени (RTAI). Устанавливая его таким образом, LinuxCNC может генерировать необходимые импульсы через параллельный порт с точной синхронизацией.

LinuxCNC существует уже некоторое время, поэтому стали популярны и другие установки. Например, также возможно использование карт Ethernet и Mesa (внешних плат), и некоторые пользователи даже экспериментировали с запуском LinuxCNC на Raspberry Pi. В конце концов, вы можете выбрать простую или углубленную настройку при использовании LinuxCNC.

В частности, LinuxCNC имеет открытый исходный код и имеет очень большое активное сообщество. Учитывая эти два условия, неудивительно, что программное обеспечение в значительной степени настраивается, особенно графический интерфейс, и имеет множество дополнительных функций.

HeeksCNC

HeeksCNC от Heeks — это программное обеспечение CAD / CAM для Windows. Заплатив около 14 долларов, вы получите легкую установку Windows и обещание помощи от разработчика, если она вам понадобится. Кроме того, исходный код доступен на GitHub, что означает, что вы можете изменить программное обеспечение в соответствии с требованиями вашей установки.

Обратите внимание, что для установки бесплатной версии HeeksCNC (путем ее сборки из исходного кода) вам сначала необходимо установить HeeksCAD, OpenCASCADE / OCE и wxWidgets 2.8.

Machinekit

ECam — еще одна универсальная программа для станков с ЧПУ. Он упрощает создание G-кода для детали и предназначен для ускорения процесса для простых моделей.

ECam объединяет функции, обычно встречающиеся в системах CAD / CAM, с диалоговым программированием. Он поставляется с 14-дневной полностью рабочей пробной версией, поэтому вы можете поэкспериментировать с программным обеспечением, прежде чем совершить покупку. Более того, что необычно, это программное обеспечение можно бесплатно использовать по выходным для всех в некоммерческих целях.

TurboCNC

TurboCNC от Dak Engineering работает под DOS (да, MS-DOS). А за небольшую плату в размере около 60 долларов вы получаете доступ к исходному коду и дополнительную поддержку. Хотя сначала вы можете подумать, что это любопытный выбор, TurboCNC работает под DOS, чтобы иметь точное время, подобно LinuxCNC. Это старая программа, но вокруг нее все еще есть активное сообщество.

Пара недостатков заключается в том, что он не такой настраиваемый, как другие параметры, и его графический интерфейс архаичен. Тем не менее, автор выразил это лучше всего: «[это] качественное, серьезное программное обеспечение».

Easel

Easel — это генератор G-кода и инструмент управления ЧПУ, который работает во всех основных операционных системах. Это программа на основе браузера, с помощью которой вы можете легко создавать свои проекты и выполнять разрезы на своей машине.

Easel популярен среди любителей и новичков благодаря удобному интерфейсу, набору встроенных инструментов и совместимости с различными вариантами прошивки ЧПУ.

Программное обеспечение Mach, пожалуй самое популярное в промышленности и существует уже долгое время. Он фокусируется на вычислении движения изнутри программного обеспечения и отправке низкоуровневых команд на совместимые платы.

Mach 3

Mach 3 — это многофункциональная программа, которая обычно используется любителями, которым нужен пакет управления ЧПУ. Он популярен и разрабатывался долгое время. Помимо множества функций, графический интерфейс Mach 3 полностью настраивается.

На смену этому зрелому программному обеспечению приходит его младший брат, Mach 4, о котором мы поговорим позже. Благодаря заметно более низкой цене, отличным функциям и активному сообществу Mach 3, он по-прежнему является хорошим выбором для любого любителя.

Mach 4

Mach 4 — это полная перезагрузка Mach 3. Он решает многие проблемы, связанные с устаревшим программным обеспечением. В частности, он модульный и гибкий. Он не построен с идеей использования параллельного порта, хотя есть еще способы пойти по этому пути. Он может похвастаться полной настраиваемостью благодаря своей модульности и использует свое оригинальное ядро ​​для вычислений.

Излишне говорить, что у Mach 4 достаточно функций и возможностей настройки для любителя. Хотя он относительно новый, он прошел долгий путь и имеет многообещающие перспективы на будущее. Все это говорит о том, что это достойный выбор для любой настройки.

200 долларов (хобби),

ОТПРАВИТЕЛИ G-КОДА

Отправители G-кода — это более простые программы, чем другие в этом списке. Их основная функция — передать ваш G-код на внешние платы для остальной части процесса обработки с ЧПУ.

UCCNC

UCCNC — это программное обеспечение контроллера ЧПУ, которое работает с контроллерами движения CNCdrive. Поддерживаемые контроллеры движения: UC400ETH, UC300ETH, UC300, UC100 и AXBB-E.

UCCNC без проблем работает с машинами с числом осей до 6, а использование C # в качестве языка делает его эффективным, а также полностью изменяемым.

Программа также поставляется с программой просмотра трехмерных траекторий в реальном времени, оптимизацией экрана OpenGL и некоторыми базовыми модулями CAM, включая импорт файлов DXF. Не говоря уже о встроенном визуальном редакторе экрана, позволяющем полностью настраивать экран.

Важно отметить, что это программное обеспечение разрешено для каждого контроллера движения, что означает, что один лицензионный ключ будет работать только с указанным контроллером движения.

PlanetCNC

PlanetCNC поставляется с гибкими параметрами конфигурации и функциями моделирования. Это, наряду с его интуитивно понятным дизайном, делает его исключительным программным обеспечением.

ChiliPeppr

ChiliPeppr — это хост G-кода на основе браузера, который работает так же хорошо, как и программные контроллеры ЧПУ. Это платформа, которая позволяет без труда создать рабочее пространство для управления оборудованием с помощью программного обеспечения.

Он работает как с TinyG, так и с GRBL, и доступно несколько других предварительно настроенных рабочих пространств. Заставить его работать с вашим станком с ЧПУ очень просто: вам просто нужно установить простой драйвер, который подключается к станку через ваш браузер.

Universal Gcode Sender

Универсальный отправитель Gcode (UGS) имеет открытый исходный код и прост в использовании. Он написан на Java для поддержки нескольких платформ и хорошо работает с пользовательскими настройками.

UGS имеет все необходимые функции для большинства любителей, а также некоторые приличные манипуляции с G-кодом. Добавьте к этому простоту исполнения, и вы получите идеальную установку для новичка. Обратите внимание, что вам необходимо связать это с прошивкой для вашей платы, которая принимает G-код. Взгляните на варианты ниже, чтобы получить некоторые идеи.

OpenCNCPilot

Подобно ChiliPeppr, эта программа только управляет машиной, но отлично справляется с этой задачей. Изюминкой OpenCNCPilot является его способность проникать в определенные пользователем области для деформации, а также обертывать траекторию инструмента по изогнутой поверхности. Это очень удобно при фрезеровании изоляционных печатных плат, где деформация приводит к повреждению или короткому замыканию дорожек.

Кроме того, для работы не требуются дополнительные датчики. Это, в сочетании с автоматическим выравниванием и автоматическими картами высоты, делает OpenCNCPilot очень функциональным вариантом.

GRBL Candle

GRBL Candle — это бесплатное программное обеспечение с открытым исходным кодом для управления вашим станком с ЧПУ на базе GRBL. Его можно бесплатно скачать со страницы Github и установить на компьютеры с Windows или Linux. Пользовательский интерфейс минималистичен и прост в использовании. Кроме того, вы можете назначить клавиши на клавиатуре для управления осями. Вы можете импортировать, просматривать и редактировать G-код. Кроме того, вы можете просмотреть траекторию, пройденную инструментом до и во время резки.

Связь с контроллером осуществляется через USB. Однако он может поддерживать не более 3 осей. Он подходит для любителей и энтузиастов DIY. Кроме того, у GRBL Candle есть большое онлайн-сообщество пользователей и форумы, которые могут помочь вам с GRBL Candle.

ПРОШИВКА

Мы больше не говорим о программном обеспечении в самом строгом смысле этого слова, но без прошивки отправители G-кода не будут очень продуктивными. Обычно они являются проприетарными в приобретенном программном обеспечении, но если вы любитель, эти два варианта — хорошее место для начала.

Marlin

Поскольку Marlin широко используется, существует широкая поддержка целого ряда плат. Добавьте к этому его гибкость и большое сообщество, и это делает Marlin одним из лучших вариантов для любой настройки ЧПУ.

GRBL — это очень простая прошивка с открытым исходным кодом для трехкоординатных ЧПУ. Да, он ограничен тремя, поэтому он не предназначен для 3D-принтеров; это было сделано для того, чтобы удовлетворить потребность в системе, не зависящей от параллельного порта.

Источник

Программировать для станков

Программирование для станков с ЧПУ – как научиться. Начать производство, купить станки – это одно дело, а заставить их работать и изготавливать детали – другое.

Программирование для станков с ЧПУ – как научиться.

Станки с числовым программным управлением – это будущее нашего производства. Получать современные конструкции и сложные детали без них невозможно. Это и качество, и взаимозаменяемость деталей, и скорость выполнения поставленных задач. Программирование для станков с ЧПУ – как научиться.

В основе всего лежит чертеж. Программирование для станков с ЧПУ – как научиться.

Эти программы на самом деле являются системами автоматического проектирования и черчения. Используя их, создаются разработки новых изделий. С помощью 3D получаются объемные изображения, сборочные единицы с соблюдением всех необходимых размеров и правил. Легко меняя отдельную цепочку, вы добьетесь получения необходимых форм деталей.

Но чертежи создают конструктора, а нас интересует программирование и изготовление деталей на станках с ЧПУ.

Какие бывают станки с ЧПУ

Станки с ЧПУ делятся на следующие группы.Программирование для станков с ЧПУ – как научиться.:

В зависимости от требований чертежа, вы станете использовать в своей работе необходимый вам станок. Небольшие производства покупают для себя два станка – токарный и фрезерный. С их помощью можно получить основные чертежные формы.

На фрезерных станках, как правило, возможно сверлить, фрезеровать и растачивать детали, создавать объемные конструкции. Любые, которые можно описать геометрическими фигурами.

Разработка управляющих программ для станков с ЧПУ

Для начала установите на свой персональный компьютер одну из вышеперечисленных конструкторских программ. Для начала этого будет достаточно. Необходимо понять простые принципы построения в этой программе чертежа, хоть он у вас уже, возможно, и есть.

Обработка на станках с ЧПУ делится на:

Начнем с контурной. Т.е., с ее помощью мы получим плоскую деталь любой конфигурации. Ну, представьте себе сложное лекало или выкройку платья, красивые узоры или лепесток цветка. Любое растровое изображение, фото или картинку возможно описать линиями, окружностями, дугами – превратить в векторное. Программирование для станков с ЧПУ – как научиться.

Все графические программы оснащены такой возможностью. Вот мы и проделаем эту процедуру. Вставим изображение в поле чертежа и обрисуем его прямыми линиями, дугами. Например, программа Corel Draw имеет возможность автоматически перевести изображение из растрового в векторное. Есть файлы, с помощью которых можно перенести чертеж из одной программы в другую – более сложную или более простую.

Т.е., если чертеж построен, вы нажимаете опцию «сохранить как» и сохраняете его в нужном вам формате.

Когда у вас есть обычный плоский чертеж, вы приступаете к созданию управляющей программы.

Управляющая программа (УП) Программирование для станков с ЧПУ – как научиться.

УП состоит из набора цифр – геометрической информации и функций.

Вспомогательные функции — M коды

Это функции, которые дают команды станку сменить инструмент, включить движение шпинделя по часовой или против часовой стрелки, включить систему охлаждения.

Обозначаются они латинской буквой М

Подготовительные функции — G коды

У каждого станка есть свой набор подготовительных функций, они похожи, чаще – одинаковые, но сводятся к описанию геометрии детали, включению коррекций.

Например, функции, описывающие геометрию, сообщают станку, по кругу или по линии совершать обработку, по часовой стрелке или против нее. Так, двигаясь от точки к точке, по вашей программе будет осуществляться обработка детали.

Технологические функции — FS коды

Это функции, которые задают станку информацию, какое число оборотов он должен включить в данный момент, с какой подачей обрабатывать деталь.

Геометрическая информация. Программирование для станков с ЧПУ – как научиться.

Это числовые значения, которые вы возьмете с чертежа детали. Чтобы вооружиться ими, необходимо поместить чертеж в поле осей Х, Y, Z координатной плоскости и принять точку отсчета – нулевую позицию, от которого будут производиться измерения.

Затем проставить точки пересечения линий. И для каждой точки определить расстояния от нуля по осям Х и Y – для фрезерных станков. Величины Х и Z – для токарных.

Набор функций, геометрических величин – и есть управляющая программа для станков с ЧПУ. Шаг за шагом – вы приобретете навык программирования и ваше производство начнет выпускать детали. Программирование для станков с ЧПУ – как научиться.

Источник

Программирование станков с ЧПУ: как написать программу

Програм мирование станков с ЧПУ (станков с числовым программным управлением) — это создание программных инструкций для управляющих станком контроллеров. Станки с ЧПУ — неотъемлемая часть автоматизации производства, которая повышает его эффективность и прибыльность. Эта статья расскажет вам о том, что такое ЧПУ, какие типы станков с ЧПУ существуют, как составлять и писать программы для станков с ЧПУ.

Введение

У каждого типа производственного процесса есть свои преимущества и недостатки, эта статья фокусируется на процессе обработки на станках с ЧПУ, обрисовывая основы процесса, а также различные компоненты и инструменты станка с ЧПУ. Кроме того, в этой статье рассматриваются различные операции механической обработки с ЧПУ и представлены альтернативы процесса обработки с ЧПУ. Здесь вы узнаете о том, как составлять программы для станков с ЧПУ, то есть — самые основы написания программ для станков с ЧПУ — вот о чем эта статья.

1. Программирование станка с ЧПУ: общие сведения

Обработка на станках с ЧПУ применяется в производстве разного масштаба — от небольших мастерских до крупных представителей промышленности.

«ЧПУ» означает «числовое программное управление», а определение обработки на станках с ЧПУ строится на том, что это производственный процесс, в котором обычно используются компьютеризированные элементы управления и станки для удаления материала из заготовки. Этот процесс подходит для различных материалов, включая металлы, пластмассы, дерево, стекло, пену и композиты, и находит применение в различных отраслях промышленности, таких как автопром и аэрокосмос.

Если говорить о самом станке с ЧПУ — это любой станок для обработки или создания деталей, который управляется заданной программой и выполняет действия автономно, без участия оператора; включая в том числе, но не исключая неназванных: фрезерные станки с ЧПУ, токарные станки с ЧПУ, лазерные граверы и резаки, многофункциональные обрабатывающие центры, станки электроэрозионной резки, станки абразивной резки, 3D-принтеры любого типа также являются станками с ЧПУ, хоть и используют аддитивный а не субтрактивный процесс; существуют также устройства, совмещающие в себе процессы удаления и добавления материала (МФУ — многофункциональные устройства, обычно это гибрид фрезера с ЧПУ и 3D-принтера).

Пятиосевой фрезерный станок с ЧПУ / Источник: i.ytimg.com

Субтрактивные производственные процессы, такие как обработка на станках с ЧПУ, отличаются от аддитивных производственных процессов, таких как 3D-печать, или процессов формовочного производства, таких как литье под давлением и штамповка. В то время, как процессы вычитания удаляют часть материала заготовки для создания нужных форм и конструкций, аддитивные процессы добавляют материал, а процессы формирования изменяют его форму без изменения объема. Автоматизированная обработка на станках с ЧПУ позволяет производить высокоточные детали и обеспечивать экономическую эффективность при выполнении единичных и средних объемов производства. Несмотря на то, что обработка на станках с ЧПУ демонстрирует определенные преимущества по сравнению с другими производственными процессами, степень сложности получаемых деталей и экономическая эффективность в ее рамках ограничены.

2. Типы станков с ЧПУ

В зависимости от выполняемой операции, используются различные станки с ЧПУ. Для изготовления одной детали на разных стадиях может применяться разное оборудование. Общим для всех станков с ЧПУ остается сам принцип автономной работы и программного управления.

2.1. Сверлильный станок с ЧПУ

В сверлении используются вращающиеся сверла для образования цилиндрических отверстий в заготовке. Конструкция сверла позволяет отходам металла, то есть стружке, падать с заготовки. Существует несколько типов сверл, каждый из которых используется для конкретного применения. Доступные типы сверл включают: сверла для точения (для изготовления мелких или направляющих отверстий), сверла для долбления (для уменьшения количества стружки на заготовке), сверла для винтовых станков (для сверления без направляющего отверстия) и другие.

2.4.Фрезерное оборудование с ЧПУ

Фрезерный станок со сменой инструмента VENO UA481-2040-A4 / Источник: top3dshop.ru

Для фрезерования используются вращающиеся многоточечные режущие инструменты. Фрезерные инструменты ориентированы горизонтально или вертикально, это могут быть концевые фрезы, спиральные и фасочные фрезы и другие виды фрез.

Фрезерные станки с ЧПУ могут быть ориентированы горизонтально или вертикально, иметь три и более степени свободы — геометрические оси взаимного перемещения инструментов и заготовки.

2.3.Токарное оборудование с ЧПУ

В токарной обработке используются одноточечные режущие инструменты для удаления материала с вращающейся детали. Конструкция токарного инструмента варьируется в зависимости от конкретного применения, с инструментами для черновой, чистовой обработки, нарезания резьбы, формовки, подрезки, отрезания и обработки канавок. Многие токарные станки с ЧПУ снабжены системой автоматической замены инструмента в процессе работы.

2.4. Модели станков с ЧПУ

Станки с ЧПУ доступны в стандартных и настольных моделях. Стандартные станки с ЧПУ — это типичные станки промышленного форм-фактора, настольные станки с ЧПУ — это небольшие, более легкие станки. Обычно настольные модели работают с более мягкими материалами, такими как дерево, пенопласт и пластик, производят более мелкие детали и подходят для легких и умеренных объемов производства. Доступные типы настольных станков с ЧПУ включают: лазерные резаки и граверы, фрезерные станки размером с плоттер и другие.

3. Как составлять программы для станков с ЧПУ

Раньше для программирования станков с ЧПУ использовались перфоленты, перфокарты и прямой ввод операций в контрольный блок. Сейчас управляющая программа составляется как правило заранее, в специальном ПО, и либо переносится на станок с помощью переносного носителя информации (например USB-флешки), либо передается напрямую по внутренней сети предприятия.

Разработка программы для станков с ЧПУ включает в себя следующие этапы:

3.1. Модели САПР

Процесс обработки начинается с создания в ПО цифровой модели детали. Программное обеспечение САПР позволяет разработчикам и производителям создавать модель своих деталей и изделий вместе с необходимыми техническими характеристиками, такими как размеры и геометрия, для дальнейшего изготовления.

Размеры и геометрия детали ограничены возможностями станка и инструмента. Кроме того, свойства обрабатываемого материала, дизайн инструмента и его характеристики также ограничивают возможности проектирования, вводя такие обязательные величины как минимальная толщина детали, максимальный размер детали, а также сложность внутренних полостей и элементов.

По завершении проектирования в САПР проектировщик экспортирует модель в совместимый с системой станка формат файла.

3.2. Конвертация файлов САПР

Отформатированный файл проходит через программу CAM, в которой модель преобразуется в управляющий код для станка.

Станки с ЧПУ используют несколько форматов исполняемого кода, такие как G-код, M-код и другие. Наиболее известный и применяемый из них — G-код. М-код может управлять вспомогательными функциями машины.

Как только программа работы сгенерирована, оператор загружает ее в станок с ЧПУ.

3.3. Подготовка станка с ЧПУ

Прежде чем оператор запустит программу, он должен подготовить станок к работе, в первую очередь — установить исходную заготовку и инструмент, убедиться в исправности станка и функционировании всех систем, при необходимости провести калибровку.

После полной настройки станка оператор может запустить программу.

3.4. Выполнение операции обработки

Программа действует как инструкция для приводов станка с ЧПУ, заставляя его двигатели перемещать заготовку и инструмент, изменять их взаимное расположение. Контроллер передает электрические импульсы на двигатели приводов в заданном программой порядке и с заданной длительностью, таким образом санок выполняет предусмотренные оператором действия.

4. Типы операций

Производимые станками с ЧПУ операции представлены в широком ассортименте, в их числе механические, химические, электрические и термические процессы, которые удаляют необходимый материал из заготовки для производства детали.

Некоторые из наиболее распространенных операций механической обработки на станках с ЧПУ разного типа:

Это лишь несколько основных, на самом деле операций сотни, и невозможно перечислить все, так как периодически появляются новые, вместе с новыми станками с увеличенной функциональностью.

4.1. Сверление на станках с ЧПУ

При сверлении на станке с ЧПУ, как правило, станок подает вращающееся сверло перпендикулярно плоскости поверхности заготовки, что создает вертикально выровненные отверстия с диаметром равным диаметру используемого сверла. Угловые сверлильные операции могут быть выполнены с применение специальных приспособлений, либо пятиосевых станках. Помимо сверления, сверлильные станки производят также зенкование, развертывание и нарезание резьбы.

4.2. Фрезерный станок с ЧПУ

Фрезерование — это процесс обработки, в котором используются фрезы — вращающиеся многоточечные режущие инструменты. Станок с ЧПУ обычно подает заготовку к режущему инструменту в направлении вращения режущего инструмента, тогда как при ручном фрезеровании станок подает заготовку в противоположном направлении. Инструмент к заготовке подается в нескольких координатных осях: X и Y — право/лево и вперед/назад; и Z — вверх/вниз. Такой станок способен создавать рельефное трехмерное изображение разной сложности с высокой точностью, ограниченной только размерами используемых фрез и точностными характеристиками самого станка. Трехосевые фрезерные станки с ЧПУ выполняют операции: фрезерование объемных изделий, раскрой листового материала, формирование кромок и отверстий сложной формы и т.д.

4.3. Токарный станок с ЧПУ

Токарная обработка — это процесс обработки, при котором для удаления материала с вращающейся детали используются одноточечные режущие инструменты. При токарной обработке станок с ЧПУ подает режущий инструмент линейным движением вдоль поверхности вращающейся детали, удаляя материал по окружности, до достижения желаемого диаметра, чтобы получить цилиндрические и конические детали с разной кривизной поверхности. Также среди функций токарного станка с ЧПУ: расточка, торцевание, нарезание канавок и нарезание резьбы.

5.Типы программного обеспечения для станков с ЧПУ

Приложения, используемые для создания и подготовки к работе управляющих станками программ, относятся к следующим категориям:

САПР или CAD — программное обеспечение для автоматизированного проектирования. Это программы, используемые для черчения и создания двухмерных векторных траекторий и трехмерных цифровых моделей деталей и поверхностей, а также сопутствующих технической документации и спецификаций. Конструкции и модели, созданные в программе CAD, обычно используются программой CAM для создания необходимой исполняемой программы для изготовления детали на станке с ЧПУ. Программное обеспечение САПР также можно использовать для определения оптимальных свойств деталей, оценки и проверки конструкций, моделирования изделий без прототипа и предоставления данных о конструкции производителям и мастерским.

CAM — программное обеспечение для автоматизированного производства. Это программы, используемые для извлечения технической информации из модели CAD и создания файла исполняемого кода для станка с ЧПУ. CAM переводит проект детали в набор команд для станка, управляющий длительностью, интенсивностью и очередностью работы каждого привода.

CAE — еще один вид ПО для автоматизированного проектирования. Это программы, используемые инженерами на этапах предварительной обработки, анализа и последующей разработки проекта. Программное обеспечение CAE используется в качестве вспомогательного средства в таких процессах, как проектирование, моделирование, планирование, производство, диагностика и ремонт; оно помогает в оценке и изменении дизайна продукта.

Некоторые программные комплексы сочетают в себе все возможности программного обеспечения CAD, CAM и CAE.

6. Написание программ для станков с ЧПУ

Несмотря на то, что технологии производства развиваются непрерывно, основы создания программ обработки деталей на станках с ЧПУ неизменны. Например — ни одна программа для станка с ЧПУ не может быть полной или работоспособной без G-кодов.

6.1. G-код

Управляющие программы для станка, ответственные за формирование детали и содержащие в себе детально расписанные по времени инструкции для каждого двигателя осевых приводов и шпинделей, называются “джи-кодами” (G-Code).

Формат G-кода был создан в 1960-х годах Ассоциацией электронной промышленности (EIA). Официальное название языка программирования выглядит как RS-274D. G-кодом он называется потому, что многие строки в коде начинаются с буквы G.

Хотя G-код и является универсальным стандартом, многие компании, производители станков с ЧПУ, вносят в него свои особенности, что может помешать совместимости джи-кодов и оборудования. Обычно G-код пишется для станка с известными характеристиками, и отсутствие указанной в коде цепи в схеме станка, как и появление лишней, могут сделать его бесполезным.

6.1.1. Блоки G-кода

Стандарт G-кода был опубликован еще во времена, когда машины имели небольшие объемы памяти. Из-за этого ограничения памяти G-код является чрезвычайно компактным и лаконичным языком, который на первый взгляд может показаться архаичным. Возьмем, к примеру, эту строку кода:

G01 X1 Y1 F20 T01 M03 S500

В этой единственной строке мы даем машине ряд инструкций:

То есть, в результате выполнения этой короткой строки, станок: переместит шпиндель в заданные координаты, двигая его с указанной скоростью, установит выбранный инструмент, запустит шпиндель и будет вращать фрезу с заданной скоростью вращения.

Несколько строк G-кода, подобные этим, объединяются, чтобы сформировать полную программу для станка с ЧПУ. Ваш станок будет читать его по одной строке, слева направо и сверху вниз, как при чтении книги. Каждый набор инструкций находится на отдельной строке.

6.1.2. Программы G-кода

Цель каждого написанного G-кода — производить детали максимально безопасным и эффективным способом. Чтобы достичь этого, блоки G-кода располагают в логичном и простом порядке, например:

Этот поток — чрезвычайно простая программа, использующая только один инструмент для одной операции. На практике, как правило, повторяют шаги 2–9. Например, приведенная ниже программа G-кода охватывает все приведенные выше блоки кода с повторяющимися разделами, где это необходимо:

6.1.3. Модальные и адресные коды

Как и другие языки программирования, G-код имеет возможность повторять действие до бесконечности. Этот процесс использует зацикливание модального кода и выполняет действие, пока вы не отключите его или запустите выполнение другого кода. Например, M03 — это модальный код, который будет запускать шпиндель до бесконечности, пока вы не скажете ему остановиться на M05. Теперь подождите секунду. Это слово (помните: слово — это маленький кусочек кода) не начиналось с буквы G, но все равно это G-код. Слова, начинающиеся с буквы M, являются машинными кодами и включают или выключают такие функции машины, как охлаждающая жидкость, шпиндель и зажимы.

G-код также включает в себя полный список кодов адресов. Коды адресов начинаются с буквенного обозначения, например G, затем идет набор цифр. Например, X2 определяет код адреса X-координаты, где 2 — это значение на оси X, на которое перемещается инструмент.

Список кодов адресов:

Есть также несколько специальных кодов символов, которые можно добавить в программу G-кода. Они обычно используются для запуска программы, комментирования текста или игнорирования символов, и включают в себя такие символы:

6.1.4. Самые распространенные G-кода

Строки начинающиеся на G и M будут составлять большую часть при составлении программы для станков с ЧПУ. Коды, начинающиеся с буквы G, подготавливают вашу машину к выполнению определенного типа движения. Наиболее распространенные G-коды, с которыми вы будете сталкиваться снова и снова в каждой программе для станков с ЧПУ, включают в себя:

Этот код говорит машине переместить инструмент к указанной позиции координат как можно быстрее. G0 задействует движение по обеим осям, а когда координата по одной из них достигнута, движение продолжается по второй. Вот пример такого движения:

Этот код говорит машине переместить инструмент по прямой линии к координатной позиции с определенной скоростью подачи. Например, G1 X1 Y1 F32 переместит машину к координатам X1, Y1 со скоростью подачи 32.

Эти коды говорят машине переместить инструмент по дуге к координатному пункту назначения. Две дополнительные координаты, I и J, определяют местоположение центра дуги, как показано ниже:

Эти коды определяют, на какой плоскости будет обрабатываться дуга. По умолчанию ваш станок с ЧПУ будет использовать G17, который является плоскостью XY. Две другие плоскости показаны на рисунке ниже:

Эти коды определяют компенсацию диаметра фрезы, или CDC, которая позволяет станку с ЧПУ позиционировать свой инструмент слева или справа от определенной траектории. D-регистр хранит смещение для каждого инструмента.

Этот код определяет длину отдельных инструментов, используя высоту оси Z. Это позволяет станку с ЧПУ понять, где наконечник инструмента по отношению к изделию, над которым он работает. Регистр определяет коррекции на длину инструмента, где H — коррекция на длину инструмента, а Z — длина инструмента.

Этот код используется для определения смещения прибора, которое определяет расстояние от внутренних координат станка до точки отсчета на заготовке. В приведенной ниже таблице только G54 имеет определение смещения. Однако можно запрограммировать несколько смещений, если задание требует обработки нескольких деталей одновременно.

6.2. M-коды

М-коды — это машинные коды, которые могут отличаться на разных станках с ЧПУ. Эти коды управляют функциями вашего станка с ЧПУ, такими как направления охлаждающей жидкости и шпинделя. Некоторые из наиболее распространенных M-кодов включают в себя:

7. Как написать программу для станков с ЧПУ

Программирование станков с ЧПУ не так сложно освоить, особенно программирование для токарных станков, потому что токарные станки с ЧПУ имеют только две оси для работы — X и Z, где X контролирует диаметр детали в месте применения инструмента, а Z — место его применения на отрезке длины детали.

Чтобы написать программу для токарного станка с ЧПУ необходимо следовать несложной инструкции.

Сначала нужно вызвать подходящий режущий инструмент для обработки. Этот шаг зависит от станка с ЧПУ и доступного в нем набора инструментов. Используется команда:

Т5 или Т0505

Теперь загрузите значение, соответствующее обозначению выбранного инструмента:

G10 — G54

Поверните главный шпиндель токарного станка с ЧПУ. Команда для вращения главного шпинделя:

G97 S1000

M03 (Повернуть шпиндель по часовой стрелке)

M04 (Повернуть шпиндель против часовой стрелки)

M05 (Остановить шпиндель)

Чтобы включить охлаждающую жидкость на станке с ЧПУ:

M08 (СОЖ)

M09 (СОЖ OFF)

Теперь самое время переместить инструмент. Для его перемещения есть несколько команд программирования.

Для быстрого перемещения инструмента (Rapid Traverse):

Где G00 это команда на быстрое перемещение, а значения X и Z являются координатами пункта назначения для инструмента.

Чтобы перемещать инструмент с контролируемой подачей, то есть с заданной скоростью (Linear Traverse), нужно использовать следующую команду:

Для обработки дуги или круговой интерполяции на компоненте используются следующие команды программирования для станков с ЧПУ или G-коды:

G02 используется для дуги по часовой стрелке, а G03 — против часовой стрелки. Значения X и Z являются координатами пункта назначения, а R — радиусом дуги.

Чтобы завершить выполнение программы используется команда:

M30 — Завершить программу и подвести курсор к запуску программы.

Рекомендуемое оборудование

Лазерный станок LF1325L (лазер RAYCUS)

LF1325L – станок для резки металла от компании G.WEIKE LASER, который широко применяется в рекламной индустрии. Модель отличается компактными для своей рабочей площади размерами, что позволяет размещать ее в помещениях ограниченного объема. Используется для фигурной резки и раскроя листовых материалов, в том числе металла.

Гравировальный станок GCC LaserPro Spirit SL 25

Новый дизайн гравировального станка компании GCC был разработан с учетом потребностей потребителей — он имеет свободную область в нижней части, предназначенную для расположения инструментов, вытяжки, вспомогательных материалов и многого другого. Применяется в рекламной и сувенирной отраслях, характеризуется высокой скоростью и точностью работы.

Сверлильный станок Optimum DR5

Мощнейший промышленный сверлильный станок Optimum DR5 подойдет для нарезания резьбы, сверления и развертывания. Рукав снабжен электроприводом подъемного штока, позволяющим поднимать и опускать его автоматически, и поворачивается вокруг колонны на 180 градусов. Благодаря особой конструкции зажимных устройств, смещение практически исключено. Упор глубины сверления легко регулируется, а панель управления достаточно наглядна.

3D принтер по металлу МЛ6-1-25

МЛ6-1-25 – принтер отечественного производителя, разработанный для объемного построения функциональных металлических объектов с использованием технологии SLM. В своей работе устройство использует широкий спектр мелкодисперсных металлических порошков: порошок нержавеющей стали, титана, алюминия, сплавов никеля, кобальт-хрома. Плавление производится лазерным лучом в герметично закрытой камере, заполненной инертным газом. Подогрев рабочей поверхности до 250°С обеспечивает снижение механических деформаций при послойном построении и повышение продуктивности производства.

Токарный станок с ЧПУ Steepline 1SL01

Модель 1SL01 – это 3D-станок по дереву и другим материалам, выделяющийся большой скоростью фрезерования (0-2м/мин) и точным перемещением суппорта (0-3м/мин). Обрабатывающий инструмент двигается с крайней точностью, из-за присутствия в конструкции оборудования высокопрофессиональных ШВП, которые позволяют с высокой точностью перемещать суппорт и шпиндель по трем осям перемещения, что полностью убирает люфт.​

Фрезерный станок Роутер 7846

Роутер 7846 предназначен для обработки разных видов заготовок и материалов. Детали станка изготовлены из металла, благодаря чему достигается высокая жесткость и устойчивость к вибрациям. В комплект поставки входит зажим, который, вместе со столом, обеспечивает надежную фиксацию материалов и заготовок.

Фрезерный станок с ЧПУ Clever B540

Функционал станка идеален для работы с изделиями небольшого размера для различных производственных отраслей. Это может быть изготовление опытных и штучных изделий, малосерийных деталей и многого другого.

Фрезерный станок Roland MODELA MDX-50

MDX-50 – это промышленный фрезерный станок, который идеально подходит для CAD/CAM-образования, прототипирования и моделирования. На нем можно также печатать 3D-детали с точностью до 0.01 мм. Эта мощная и точная машина обладает большими возможностями, за счет совместимости с любым софтом CAM, встроенной панели управления и автоматической смене инструмента.

Токарный станок с копиром LTT MCF3015

Токарный станок с копиром LTT MCF3015 разработан по современным технологиям и оснащен мощными комплектующими, поэтому прослужит долгие годы даже при минимальном уходе. Он используется при обработке дерева, композитов и полимеров, прост и удобен в управлении, за счет чего отлично подойдет для учебных целей. Данная модель способна работать как по шаблону, так и полностью в ручном режиме.

3D-фрезер Advercut K6090T

Фрезерный станок Advercut K6090T предназначен для применения в таких сферах, как: реклама, отделка интерьеров помещений, создание сувенирной продукции, работа различных творческих мастерских. С помощью станка можно выполнять различные операции: сверление, гравировку, раскрой, 3D-фрезерование.

Заключение

Обработка на станках с ЧПУ демонстрирует преимущества перед многими производственными процессами, но может не подходить для некоторых отдельных применений, или использоваться совместно с другими техпроцессами.

Числовое программное управление может быть интегрировано в станки разных типов, осуществляющих обработку не только инструментами, но и, например, абразивными субстанциями, выпускаемыми под давлением в потоке жидкости или газа.

Даже если вы никогда не станете писать свою собственную программу для станка с ЧПУ вручную, понимание основ G-кода даст вам преимущество при работе в этой области. Основные принципы построения кода не меняются, даже когда на практике G-код отличается у разных производителей станков.

Надеемся, что эта статья поможет вам сделать первые шаги в освоении этой интересной и перспективной области.

Для приобретения станков с ЧПУ обращайтесь в Top 3D Shop — наши специалисты помогут с выбором наиболее подходящих станков для любой сферы производства.

Источник