Какво представляват машините с ЦПУ и как да ги изберем?

Машините с ЦПУ са основният инструмент за масова обработка на детайли. Той е важен компонент на системите за компютърно проектиране. Принципът на създаване на CNC е да се опрости производството на подобни части.

CNC машина - устройство с цифрово управление. Основната му характеристика е лесно копиране на подобни и еднотипни части: програмно изображение, записано в паметта само за четене, според което частите се фрезоват и изрязват от заготовки, поставени в работната зона с помощта на механизма за подаване на конвейера. Машините, оборудвани с лазерно-плазмен пистолет, които извършват идеално гладко рязане на първични и вторични детайли, се характеризират с висока производителност. Малко по-ниски по отношение на технологичното оборудване са стругови и фрезови машини, които извършват безлазерно (с помощта на фрези) струговане, рязане и райбероване (пробиване) на заготовки.

В съвременните машини с ЦПУ няма нужда от свързване на външен компютър или лаптоп - ролята на предварителен (управляван от оператора) програмист, който задава параметрите, се изпълнява от вграден микрокомпютър, инсталиран в машинно отделение, защитено от електрически шум. Съвременните машини с ЦПУ могат да се свързват и към локална сървърна мрежа (LSS) чрез LAN интерфейс и да се управляват от всеки компютър на територията на предприятието, който има разрешен достъп до тази машина от мрежовия администратор, тъй като работи от 20 години, например, с мрежови принтери и скенери.

Структурата на CNC машината е такава, че техническата (електромеханична) част е неподвижно свързана с електронната (ECU) и в същото време е отделена от нея, отделена от нея в ограниченото вътрешно пространство на блока... Една от конструктивните характеристики на CNC модула е екранирането (защитата) на ECU от смущения, генерирани от електромеханични вериги в работната зона и зоната за превключване на режима на работа. Тази смущения може да „събори“ програмата, следователно бордовият едноплатков компютър не само се отстранява от електромеханиката (мотори, сензори), но и се поставя в защитена стоманена кутия, която е надеждно заземена и почти напълно елиминиране на статиката и шума от навлизане в процесора и други жизненоважни електронни органи.контрол на CNC модула.

Предимството на мини домашната машина е, че това е достойно решение за млади специалисти, които са започнали да овладяват основите на работа като оператор на CNC машини... Машините с ЦПУ се класифицират според списъка на извършените операции и според характеристиките на системата за управление. Въпреки първото и измамно впечатление на начинаещия, че това "чудовище" е твърде трудно, овладяването на основните техники на работа може да отнеме от половин час до няколко часа. Начинаещ може бързо да състави първия си алгоритъм за обработка на части, чийто производствен процес го интересува. Например, той трябва да направи стойка за мотор-генератор на велосипед - на такава машина той бързо ще го изчертае, изреже и смила.

Машините с ЦПУ могат да работят върху камък, дърво и неговите производни, върху цветни метали, стомана, пластмаса и композит. Всичко се определя само от мощността на шпиндела - в такъв агрегат той е основната задвижваща функционална единица. Втората стойност за избора на материала на детайла е дължината, диаметъра, покритието на стоманените фрези - например, ако машината е фрезована. Ако имате работа с пробивна машина, тогава нейните възможности и възможностите на фрезата често се комбинират. Работата на режещата машина се извършва от фрезата, а работата на пробивната се извършва от струга.

Такива машини са многофункционални: те съчетават възможностите на универсалните (уредът реже и шлайфа, пробива части в различни проекции), настолни (тежи не повече от няколко десетки килограма, побира се на работна маса с площ на плота 2 m2). Мощността на шпиндела за обработка на пластмаса и дърво, като правило, не надвишава няколкостотин вата на час, консумирани от електрическата мрежа. За цветни метали вече е необходима мощност до киловат, а за стомани - 1,5-2 kW. Често няма препратка към конкретни видове материали в многофункционална машина. Съответно е необходимо да се закупят фрези, бормашини, корони, триони, изработени от високоскоростна стомана, както и с абразиви.

Според видовете обработка, класификацията на машините с ЦПУ предвижда хоризонтални (рязане на части в "легнало" положение) и вертикални (напротив, тези устройства работят със "стоящи" части, рязане нагоре и надолу) устройства. Комбинираните агрегати извършват рязане и пробиване на детайли и в трите равнини.

Системата за управление в машините с ЦПУ е обичайните "компютърни" характеристики, като: броят на мегахерците на всяко от процесорните ядра, броя на неговите ядра, както и броя на мегабайтите (или гигабайтите) RAM (RAM, оперативна памет). Като устройство за съхранение, както при конвенционалните настолни компютри и лаптопи, магнитно-оптично устройство („твърд диск“), SSD (твърд диск в твърдо състояние) или eMMC памет (както при лаптопи, таблети и смартфони с една платка, които изпълняват предимно офис работа) се използва.

Въпреки това, нито един хардуер няма да се прояви напълно, докато контролната програма не бъде инсталирана на него. Съвременните преносими машини с ЦПУ използват операционна система, базирана на софтуерно и графично ядро Linux или Windows: за производствени цели в паметта на машината е „зашита“ специална „изрязана“ версия, създадена изключително за работа, а не например за пълноценно сърфиране в мрежата, пускане на игри или гледане на видеоклипове. На него можете да обработвате само детайлите, за всичко останало не е налично.

Модел 1325 - една от най-добрите машини с ЦПУ, проектирана като устройство от начално ниво за овладяване на уменията на специалист по металорежещи машини. Ниски разходи за поддръжка - принадлежи към класа Start (за начинаещи). Извършва триосно гравиране на дървени заготовки. Може да прилага прости модели с двустранна симетрия. Специално обучение за начинаещ при работа с такова устройство не е необходимо.

Работната площ е 130х250х200 см. Започва от междуфазно напрежение 380 волта. Управлява се с помощта на системата Mach3, оборудвана с охладен шпинделен механизъм, работи от управляващ инвертор и развива скорост до 24 000 оборота всяка минута. Смазва се ръчно. Работейки на базата на софтуера Artcam, той реже MDF и дърво, акрил и други (включително композитни) чисто неметални материали.

Модел 2040 ATC CNC... Работи на базата на ЦПУ с автоматична телефонна централа. Има вградено списание за ножове, което улеснява избора на ножа, който желаете. Реже, жлебове неметални материали, изрязва канали в тях и щампова заготовки, фрезова ги. Смяната на инструмента е автоматична. Каруселно фрезоване модел ATC CNC с работна площ 200x400x20 см. Захранва се от трифазна мрежа.Шпинделът консумира до 9 kW мощност от електрическата мрежа и е оборудван с 11 kW японски сервоприводи.

Изградена на базата на Т-образна вакуумна работна маса, смазването се въвежда автоматично в работните и зоната на въртящите се механизми. Вакуумна помпа премахва стружки от работната зона, като помага да се поддържа относително чиста работната зона. Мощност на вакуумната помпа - 3 kW. Машината е подходяща за струговане на алуминий.

Модел 1625 има работна площ 2х5 м. И също така работи от трифазна мрежа. Настолно устройство с характеристики, подобни на предишната версия. Разликата е в наличието на осцилатор, който ви позволява да режете кожата и материята. Фрезите ви позволяват да работите с алуминий и всякакви неметални прости и композитни материали. Точност на рязане - 10 микрометра. Възможно е гравирането на неметали и алуминий да продължи от точката на прекъсване на операцията.

Други модели ви позволяват да работите със стомана, бронз, дуралуминий, но тяхната мощност, размери и оборудване се оказват поне няколко пъти по-високи от цената на трите модела, описани по-горе. Те поддържат 5-осово управление (5-осово управление). Най-скъпите машини са оборудвани с лазерно оръдие, което генерира до стотици вата мощност в точка с диаметър по-малък от 1 мм, което позволява рязане на стомана с най-висока прецизност.

Обичайният комплект от машини с ЦПУ включва рамка (легло), скоростни кутии и захранващ блок, челна баба и задна баба, прътов механизъм и опора. Всички части и възли са фиксирани върху рамката на машината, без които това устройство не може да работи. Скоростната кутия (скоростна кутия) е отговорна за предаването на въртящ момент от задвижването на шпиндела. Освен това, предаваният въртящ момент се получава от функционалния блок на шублера.

Главната баба включва скоростната кутия и самия шпиндел, скоби и въртящи се части, които въртят стругания компонент. С помощта на задната баба, обърнатата част се фиксира от противоположната страна - в моментите на обработка на централната част на детайла. Сърцевината е райбер или пробивна фреза, която задава подравняването.

Този елемент е здраво свързан със задната баба. Плъзгачът определя колко здраво е фиксиран ножът и в кои посоки се движи. Пълнотата на CNC устройството е допълнена с вакуумна маса, вакуумна помпа, която събира стружки, и охладително устройство за режещи инструменти. За да може да се отдалечи от работното място за кратко време, работникът (машинен оператор) използва преносима конзола.

Изберете CNC машина за следните параметри.

• Консумация на енергия. Не всеки производствен цех има възможност да се свърже към трифазно захранващо напрежение, да не говорим за частни къщи, например в крайградски жилищен район. Малко вероятно е домакинското окабеляване да издържи повече от 3,5 kW: конвенционалните автоматични машини с 16 ампера, инсталирани на измервателния уред, както и самият измервателен уред, не могат да работят при ток на натоварване повече от 16 ампера. Изберете машини с мощност не повече от 2-3 kW.
• Скоростта на двигателя на шпиндела трябва да бъде най-малко 10 000 в минута. В противен случай струговането на частите ще се окаже не съвсем висококачествено, по-специално ще бъде проблематично да се извърши фино гравиране и завъртане с най-малките контури.
• Работа с метали... Дори не съвсем мощни машини с висока ефективност и обороти от 20 000 оборота в минута могат да смилат поне стомана 3 и бронз. Металообработването значително разширява вашето значение като майстор на занаята си.
• Работната площ трябва да бъде възможно най-голяма. Това ще ви позволи или да смилате по-голям брой части в една равнина, или да произвеждате по-големи заготовки.
• Лесно закрепване и смяна на фрези, пробивни фрези - без тази характеристика на CNC устройство, вашата ефективност, точно изпълнение на големи планове може да пострада, по-специално поради правилно разхлабена фреза, рискувате да получите значителен процент отхвърлени части.
• Изработка и охладителна система. Доколко качествени и безпроблемни ще се окажат тези два компонента зависи не само от експлоатационния живот на фрези и пробивни фрези, но и от цялостния експлоатационен живот на механиката в машината с ЦПУ.
• Вакуум засмукване и козирка... Тези два фактора определят колко чисто ще бъде вашето работно място след приключване на работата.

Работата със софтуера DeskProto, VCarve Pro, ConstruCAM-3D, ArtCAM, NX CAM, SprutCAM и Mach3 се различава само по софтуерния интерфейс и набор от функции.

Използването на машини с ЦПУ е оправдано в каменообработващата и дървообработващата промишленост, в металообработващата промишленост и дори в автосервиза, където например се обработват резервни части за карбураторни двигатели на автомобили. Но машина с ЦПУ ще помогне при производството на декоративни фигури, бижута, а също и фрезоване или изрязване на заготовки от всякаква стомана с помощта на лазер. ЦПУ извършва например рязане на MDF врати (крило на вратата), струговане на части за брави и противовзломни обков на металопластична дограма. Този списък заплашва да стане безкраен. Един от типичните примери е резбата на бронзови фигурки от портрети на видни личности, нарисувани в триизмерен формат.

Настройката на машината за работа се извършва по следната схема.

• Намерете подходящия нож за вашето приложение. Проверете остротата на режещите му ръбове.
• Поставете горелката в предназначения за нея патронник. Проверете дали е здраво фиксирана.
• Стартирайте машината без празни места.
• Програмирайте устройството. Старите CNC модули се програмират с перфокарти, по-новите - със същия AutoCAD (въвеждане на параметрите на обработваната част).
• Окачете машината и поставете детайла на сцената, включете помпата. Рестартирайте машината.
• След завъртане на детайла спрете машината и извадете обърнатата детайла. Поставете следващия. Ако е необходимо, променете въведените параметри и стартирайте машината.
• Ако трябва да се извърши многократно завъртане (копиране) на детайли, тогава поставете необходимия брой детайли в работната зона, програмирайте CNC устройството и стартирайте шпиндела. Частите се обръщат автоматично.

Не всички модели машини се поддават на модернизация. На първия етап е възможно само да инсталирате по-високопроизводителен едноплатков бордов компютър - и да промените Windows, например, на система Linux.

Как да изберем CNC машина, вижте следващото видео.