CNC системи и машини

Компютърната обработка с цифрово управление (ЦПУ) е производствен процес, при който инструментите следват предварително програмиран компютърен софтуер. Процедурата може да се използва за работа с различни металообработващи машини, в това число фрези, стругове и шлифовъчни машини. Процесът изисква първоначално създаден 2D или 3D чертеж, който да бъде въведен в CNC системата под формата на код. Въведените инструкции казват на машината как да се движи, къде да реже и с каква скорост да се движи. За разлика от допълващите производствени техники като тези при 3D принтерите, обработката с ЦПУ е процес на премахване на материал.

CNC системите са в основата на голяма част от производствените процеси свързани с обработка на метали и пластмаси, но не е изключена и тяхната употреба за други основни материали като дърво и керамика.

Предимствата от внедряването на CNC машина?

Обработката с ЦПУ има няколко предимства пред алтернативните производствени процеси.

•  По-ниски разходи за труд

Едно от основните предимства на обработката с ЦПУ е, че може да намали разходите за труд на компанията. Техниците с ЦПУ трябва да могат да настройват, наблюдават и поддържат машини. CNC системите елиминират вероятността от човешка грешка и спомагат за подобряването на качеството на вашите продукти.

•  Прецизност

CNC машините не грешат, но това не премахва вероятността от неизправности по самата машина или грешки, направени от оператора. Те могат да се използват за създаване на изключително детайлни продукти, при които допустимите отклонения са много малки.

•  Повишена производителност

Машините с ЦПУ се предлагат с висока начална цена. Но те също така ускоряват процесите, което води до повишена производителност и по-ниски експлоатационни разходи. И тъй като машините не се нуждаят от почивка за сън или тоалетна, могат да работят денонощно, без да се нуждаят от чаша кафе. Единственото време, в което CNC системата трябва да спре да работи, е когато бива ремонтирана или се извършва поддръжка.

•  Повтаряемост на процеса

Когато се създава един продукт или част по поръчка, тогава конвенционалната обработка може и да има смисъл. Но ако има висока повтаряемост на производствения процес и трябва да се възпроизвежда детайл или продукт няколко пъти, CNC системата прави живота много по-лесен. След като има наличен чертеж и G-код, за да се каже на машината с ЦПУ каква последователност от действия да следва, може да се създава една и съща част или продукт, отново и отново, до безкрайност.

•  Ускорено прототипиране

Прототипирането може да забави изработката на продукта. CNC софтуерът ускорява процеса, като позволява симулация на готовия продукт, преди да бъде пуснат за производство, където вече би било късно да се нанасят промени.

•  Сложността на дизайна не е проблем

CNC системите дават възможност за по-голяма сложност на дизайна в сравнение с други производствени процеси като 3D обработката, например. Ако дадена продукция има много фини детайли по външната страна, тогава внедряването на CNC система е за предпочит

Как да разберете дали CNC системата е подходящото решение?

Цифрово програмно управление се използва за производство на части и продукти в широк спектър от индустрии, където точността, последователността и ефективността са от първостепенно значение. 

Някои индустрии, които често използват машинни части изработени с помощта на CNC системи са:

●  автомобилостроене

●  авиационно-космическа техника

●  строителство

●  eлектроника

●  производство

●  военно дело

●  транспорт (транспортна индустрия)

Производството с помощта на CNC и 3D принтиране са два от най-популярните автоматизирани производствени процеси, които могат да направят физически продукт от програмен код. Когато се стигне до избор дали внедряването на CNC системи е подходящо за даден бизнес, е редно да бъдат разгледани няколко ключови фактора.

Трябва да се прецени каква е сложността на продукта и дали има някакви конструктивни характеристики, които биха направили невъзможно създаването му. Сложността може да зависи и от материала на изработка и неговото качество.

И накрая, трябва да се знае какъв обем от продукти ще бъде създаван и за какво време. 3D принтирането все още е сравнително бавно и не може да се използва за производство с голям обем. И тук прототипирането идва в помощ на бизнеса. 

Накратко, ако за конкретния бизнес е важно производството да е високоскоростно, точно и прецизно и е свързано с производство на метални части, тогава внедряването на CNC машина е подходящото решение.

Добре познати машини и инструменти, работещи с ЦПУ

Има много различни инструменти за обработка, които могат да се използват в машина с ЦПУ. Тъй като някои продукти или части изискват обработка с помощта на няколко различни инструмента, много съвременни машини с ЦПУ комбинират множество инструменти като стругове и пробивни инструменти в една клетка.

Фреза

Фрезовата машина с ЦПУ може да реже и пробива материали като метал, дърво и пластмаса с помощта на цилиндрична бормашина. 
Повечето фрезови машини са 3-осови и могат да работят по вертикала нагоре и надолу, както и по хоризонтала напред, назад, наляво и надясно. 4-осните и 5-осните машини са по-сложни, защото добавят възможността за завъртане на оста х (4-ос) и оста Х и у (5-ос). Фрезовите машини с ЦПУ могат да използват различни глави спрямо спецификите на задачата.

Струг

Традиционният струг реже и оформя детайла, докато се върти на шпиндел. Той използва режещи инструменти и свредла, за изработването на продукти, които са симетрични около оста си. Струговете с ЦПУ дават възможност на операторите да програмират машината, което от друга страна позволява извършването на по-сложни разрези с точност, която би била практически невъзможна за обикновенния струг. Повечето стругове с ЦПУ работят по една от двете оси – вертикална или хоризонтална, въпреки че някои от по-новите стругове работят по различни оси.

Често задавани въпроси, свързани с CNC системите

1. Как работи една машина с ЦПУ стъпка по стъпка?

За да движи и управлява осите на машината и да извършва предварително програмираните движения, контролерът си сътрудничи с редица двигатели и задвижващи компоненти. В допълнение, системата за обратна връзка, непрекъснато анализира и променя скоростта и позицията, ако се наложи.

2. Какво е G-код и M код?

Машинният контролен език, често известен като М код или G-код, управлява цялата програма. M кодът управлява дейностите на машината, докато G-кода задава местоположението. Въпреки че М-то идва от „много кодове“, някои хора го наричат машинен код, тъй като той е отговорен за задаването на специфични функции на машината.

3. Колко вида машини с ЦПУ съществуват?

Машините с ЦПУ се предлагат в осем различни разновидности:

●  фрези

●  рутери

●  стругове

●  плазмени фрези

●  лазерни фрези

●  фрези с водна струя

●  електрически разрядни машини (EDM)

●  шлифовъчни машини

4. Какви са основните компоненти на машина с ЦПУ?

Три основни части съставляват компютърната система за цифрово управление (ЦПУ):

●  машинен инструмент

●  машинно управляващо устройство

●  ЦПУ софтуер