Что такое числовое программное управление (ЧПУ)?

Компьютерное числовое управление (ЧПУ) — это метод производства, который автоматизирует управление, перемещение и точность станков за счет использования заранее запрограммированного компьютерного программного обеспечения, встроенного в инструменты.

ЧПУ обычно используется в производстве для обработки металлических и пластиковых деталей. Фрезы, токарные станки, фрезерные станки, дрели, шлифовальные станки, водоструйные станки и лазеры — это распространенные режущие инструменты, операции которых также можно автоматизировать с помощью ЧПУ. Его также можно использовать для управления нестаночными инструментами, такими как сварочные, электронные сборочные машины и машины для намотки накаливания.

При использовании ЧПУ каждый изготавливаемый объект получает специальную компьютерную программу, обычно написанную на международном стандартном языке, называемом G-кодом, который хранится и выполняется блоком управления станком (MCU), микрокомпьютером, подключенным к станку. Язык M-кода также используется вместе с G-кодом в операциях с ЧПУ.

В то время как G-код контролирует движение и функционирование машины, M-код контролирует внешние движения операции. Программа также содержит инструкции и параметры, которым следует станок, например, скорость подачи материалов, а также расположение и скорость компонентов инструмента.

На ранних этапах процесса инженеры создают чертеж детали, подлежащей изготовлению, в системе автоматизированного проектирования (САПР), а затем переводят этот чертеж в G-код. Программа загружается в MCU, и оператор станка выполняет пробный запуск без сырья, чтобы гарантировать правильное позиционирование и производительность. Этот шаг важен, поскольку неправильная скорость или расположение могут привести к повреждению как станка, так и детали.

Когда все готово, станок с ЧПУ запускает свою программу и выполняет работу с точностью в соответствии с инструкциями. Работа может включать в себя что угодно: от создания чего-либо с нуля до резки заготовки или печати чего-либо.

Числовое управление позволяет машинам производить изделия быстрее и с лучшим качеством поверхности без необходимости ручной обработки или активного участия человека.

Ниже приведены некоторые преимущества систем ЧПУ:

Наряду с замечательными преимуществами, которые предлагают станки с ЧПУ, они, как правило, дороже, требуют большего обслуживания, чем другие методы производства, и вынуждают компании нанимать квалифицированных программистов с ЧПУ.

ЧПУ играет важную роль в важнейших отраслях и секторах, таких как медицина, аэрокосмическая, военная и оборонная промышленность. Поскольку отказ компонента может поставить под угрозу жизнь, предприятия в этих отраслях требуют высочайшего уровня точности своих деталей, который могут обеспечить станки с ЧПУ.

Ниже приведены некоторые отрасли, в которых используются станки с ЧПУ.

Точность, необходимая для изготовления каждого компонента самолета, повышается с помощью ЧПУ. Это включает в себя все, от внешней оболочки до самых внутренних частей. При производстве аэрокосмических компонентов на станках с ЧПУ необходимо использовать высочайший уровень точности и аккуратности, поскольку они часто имеют решающее значение. Кроме того, часто существуют строгие требования к плоскостности, округлости и цилиндричности, которые можно удовлетворить только с помощью компьютерной обработки, а допуски в 0,00004 дюйма не являются чем-то необычным.

Алюминий, нержавеющая сталь, латунь, никель, бронза, керамика, пластик, магний, титан и высокопроизводительные сплавы, такие как инконель и ковар, — это лишь некоторые из материалов, которые можно использовать при обработке с ЧПУ в аэрокосмической отрасли.

Ниже приведены несколько примеров компонентов, изготовленных на станках с ЧПУ:

Для удовлетворения потребностей пациентов медицинская промышленность в первую очередь полагается на специализированную, точную и высококачественную продукцию, производимую на станках с ЧПУ. Во время пандемии COVID-19, когда потребность в таких медицинских товарах, как маски и респираторы, возросла, зависимость от станков с ЧПУ возросла. Одноразовое медицинское оборудование также часто используется для предотвращения заражения людей инфекционными заболеваниями во время получения медицинской помощи. В связи с этим для медицинского сектора еще более важно использовать ЧПУ для увеличения и ускорения производства медицинской продукции.