Что такое ЧПУ

Числовое программное управление — технологический процесс, представляющий собой выборку материала, т. е. детали создаются посредством удаления материала из блока (заготовки) с использованием режущих инструментов.

Обработка на ЧПУ станках — цифровая технология, с помощью которой изготавливаются детали с уникальными физическими свойствами и высокой точностью исполнения из файла CAD. Благодаря автоматизированной системе, ЧПУ-обработка имеет конкурентоспособную цену. Это распространяется для производства единичных деталей и для мелкосерийного производства.

Классификация

Устройства делятся на несколько групп, отличающиеся по видам выполняемых операций.

Разновидности станков с ЧПУ по способу воздействия на материал:

• Фрезерные, сверлильные, расточные. Применяют для резки заготовки заготовок, раскроя листов, загибания углов, сверления отверстий. Используются для обработки элементов из металла — черного или цветного металла, сплавов, стали; 3D модели — для пластика и дерева. Принцип действия: инструмент вращается, отрезая материал по контуру заготовки. Если заготовка неподвижная, то перемещается инструмент, или она сама передвигается относительно его.
• Токарные. Применяются для обработки наружной и внутренней поверхности. Они выполняют нарезку резьбы, создавая разные контуры. В таком оборудовании вращается сама заготовка, которая предварительно зажимается в шпинделе. Движение инструмента происходит по двум осям координат — параллельной, поперечной. С детали снимают стружку, после чего создаются заданные контуры. По расположению шпинделя аппараты разделяют на горизонтальные и вертикальные.
• Лазерные. Представляют собой сфокусированный лазерный луч, лазерная энергия которого способна проникать в материал, расплавляя, воспламеняя или испаряя его. В результате этого часть материала исчезает и формируется заданный рельеф. Процесс похож на механическое разрезание материала, но не образуется стружка, а отходы испаряются. Глубина воздействия луча зависит от его мощности. Чем больше уровень мощности, тем глубже разрезы будут. По такой технологии можно выполнять сквозные резы, небольшие углубления, создающие форму детали или гравировку на поверхности. Еще одним плюсом использования лазерных станков с ЧПУ, например, Rabbit или Elixmate, является обработка почти всех конструкционных материалов и исходных заготовок любой конфигурации и размеров. Это могут быть твердые материалы (камень, металл), мягкие (полиуретан, резина, древесина, пластик), хрупкие (стекло), очень мягкие (бумага, кожа, полиэтилен, картон) и др.
• Плазменные. В таком оборудовании используется плазменная резка, чтобы обрабатывать сталь, цветной металл, чугун. В качестве режущего инструмента выступает плазменная струя, которая образуется посредством пропускания газа через электрическую дугу в плазмотроне (устройстве генерирования плазмы). Температура такой струи составляет от 5000 до 30000 градусов, скорость — от 500 до 1500 м/с. Она способна прорезать или прожигать материал, имеющий толщину до 150 см. Аппарат создает высококачественный рез и раскраивает листовой металл по прямым и изогнутым линиям. На скорость резки влияет толщина листа — может достигать 6 м в минуту. Так как термическое воздействие осуществляется в небольшой зоне, можно резать тонкий металла до 5 см. Металлическая деталь, которая обрабатывается, закрепляется на координатном столе шириной от 1,5 до 8 метров.
• Домашние станки с ЧПУ. Станки, оснащенные программным управлением, которые используются на производстве, в мастерской, в домашних условиях. Выпускаются в виде мини-моделей с достаточным уровнем мощности для обработки небольших заготовок. Они подключаются к бытовой однофазной электросети.

Как выбрать ЧПУ

При выборе ЧПУ учитываются следующие характеристики:

• Функциональное назначение. Для металла используются токарный, лазерный, фрезерный аппарат. Для обработки дерева и пластика подойдет фрезерный станок. Универсальное оборудование позволяет обрабатывать разные материалы — древесину, ПВХ, пластик, металл.
• Технология обработки. На фрезерных аппаратах осуществляется обработка корпусных элементов. Чтобы получить резку с максимальной точностью и гравировку, необходимо использовать лазерные станки. Фрезерование, расточка, нарезка резьбы, сверление, токарные работы производятся на многофункциональных станках.
• Скорость резки. Для лазерной резки нужна повышенная скорость движения рабочей головки и мощный двигатель. Высокая скорость при отсутствии погрешности реза может быть обеспечена серводвигателями.
• Параметры рабочего пространства. Размеры рабочей зоны зависят от габаритов заготовок, которые будут обрабатываться.
• Мощность шпинделя, лазера, плазмотрона. Чем больше твердость нарезаемого материала, тем больше мощность устройства потребуется.
• Точность реза. Его проверка осуществляется по 20-30 контрольным показателям.
• Тип управления. Управление фрезерного оборудования с ЧПУ производится через специальную стойку или компьютер, где есть соответствующее ПО.
• Сложность изделий. Сложные изделия обрабатываются высокофункциональным устройством с набором шпинделей и подбором функций, возможностью резки по нескольким осям — 3-8-осевые центры.
• Стоимость готовой детали. Расходы на приобретение оборудования и его эксплуатацию влияют на цену конечного продукта.
• Уровень обслуживания. Чем сложнее по устройству станок и больше его функциональность, тем больше практических навыков и теоретических знаний потребуется для его обслуживания.