Верстати з ЧПК вже багато років застосовують на підприємствах різноманітних промислових галузей. Використання комп’ютеризованого обладнання дозволяє значно підвищити швидкість та якість виробництва, мінімізувавши ймовірність помилок у процесі роботи. Що таке ЧПК та як працює ця технологія – розповімо у нашій статті.

Переваги верстатів із ЧПК

Переглядаючи інтернет магазин верстатів та його асортимент, ви неодмінно звернете увагу на різноманіття професійного обладнання – будівельного, метало- та деревообробного, серед якого трапляються апарати з позначкою ЧПК або ЧПУ. Ця абревіатура розшифровується як числове програмне керування та описує спеціалізовану систему керування робочим оснащенням з метою автоматизації операцій. Сучасні обробні машини можуть похвалитися значною технологічною гнучкістю та універсальністю значною мірою саме завдяки елементам числового програмного керування. Їхня еволюція стимулює тенденцію відмови від вузькоспеціалізованих верстатів на користь універсального багатофункціонального обладнання, адже як у невеликому, так і у багатосерійному виробництві можливість швидкого переналаштування та переналагодження апаратів виявляється вагомою перевагою навіть на фоні підвищення їхньої вартості.

Найважливішими перевагами верстатів з числовим програмним керуванням є:

• вища продуктивність,
• поєднання універсальності та точності обробки,
• спрощення виробничих процесів (після підготовчого етапу з розробки та адаптації програм),
• зменшення відхилення якості виробів в межах однієї партії,
• швидкість переналаштування систем для переходу до випуску іншого типу виробів,
• легкість обслуговування та експлуатації.

Архітектура систем числового програмного керування

Принцип роботи систем ЧПК полягає у видачі мікроконтролером команд на виконавчі механізми верстата у вигляді електричних імпульсів строго встановленої тривалості, а також контролю рухів механізмів через зворотний зв’язок для чіткого виконання заданої програми обробки сировини. У ролі виконавчих механізмів виступають сервоприводи, електродвигуни приводів інструментів обробки – порталу, шпинделя тощо. Класична система числового програмного керування складається з:

• • мікропроцесора, що відповідає за перетворення кодів програми в керуючі імпульси та контроль основних і проміжних процесів,
  • оперативної пам’яті, що зберігає поточні дані в процесі обробки сировини,
  • постійної пам’яті, що містить файли керуючих програм, профілі налаштування елементів верстатів та іншу допоміжну інформацію,
  • інтерфейса введення програм – наприклад, USB-порта,
  • користувацького інтерфейса – внутрішнього у вигляді вбудованих елементів керування, введення та виведення інформації (пульт оператора, дисплей тощо) або зовнішнього – через підключення до ПК.

Сучасні системи ЧПК вирізняються широким конструктивним різноманіттям, що стало наслідком довгої історії їхньої еволюції. У процесі свого розвитку багато елементів зазнали значних змін, наприклад, спосіб завантаження програми пройшов довгий шлях від перфокарт для ранніх систем до тривимірних моделей у сучасних машинах. Сьогоднішні тенденції скеровані на максимальну інтеграцію систем числового програмного керування з ПК.

Принцип програмування верстатів ЧПК

Основою будь-якої комп’ютерної програми є алгоритми, що окреслюють умови роботи системи. У випадку верстатів ЧПК система повинна знати, куди рухається виконавчий механізм, та розуміти, де він перебуває у кожен окремий момент перебігу операції. Для цього таке обладнання оснащують сенсорами розташування та руху інструментів, а під час налагодження апарату задаються просторові координати всіх точок об’єкта обробки в межах робочої поверхні. Програмування операції починається зі створення об’ємної моделі деталі з використанням спеціального програмного забезпечення – систем автоматизованого проєктування та розрахунку, як то AutoCAD, Autodesk, CATIA, OrCAD тощо, залежно від галузі призначення. Потім на її основі формується послідовність обробки сировини за відповідним технологічним процесом: спеціаліст створює схему руху робочого інструменту, задає потрібні значення та обирає спосіб обробки.

Далі схема завантажується на верстат, де її обробляє вбудований постпроцесор, генеруючи програму з командними інструкціями, записаними спеціальною мовою програмування, наприклад, G-кодом. Рядки коду визначають кожну дію верстата, контролюючи переміщення інструменту та заготовки, регулюючи режим роботи механізмів, зміну робочого інструменту, подачу охолодження тощо. На ринку є дуже багато варіантів верстатів з системою числового програмного керування, які переважно відрізняються за галузями застосування та способами обробки тієї чи іншої сировини. Важливим параметром ЧПК машин є кількість осей (каналів), які система здатна синхронізувати: це визначає продуктивність апарату. За потреби декілька верстатів можливо об’єднувати для підвищення автоматизації виробничої лінії: така можливість залежить від особливостей технічних процесів та програмного забезпечення для контролю системи.