С появлением компьютеров концепция числовых систем обработки детали стала реальностью во многих отраслях промышленности. В частности, машиностроение широко использовало эту технологию, а обработка на станках с ЧПУ теперь считается "золотым стандартом" и предлагает множество преимуществ по сравнению с более традиционными методами.
ЧПУ расшифровывается как числовое программное управление, и такая система состоит из программного обеспечения, которое передает инструкции физическому органу обрабатывающего оборудования. 3D-модели создают для станков с ЧПУ (числовым программным управлением). При помощи таких станков можно изготовить необходимый высококачественный продукт, для которого на компьютере была предварительно создана 3D-модель.
Программная система написана и представлена в формате числового кода, который обычно называют языком ИСО (ISO) 7 бит, или языком G- и М-кодов. Коды с адресом G, называемые подготовительными, определяют настройку ЧПУ на определенный вид работы. Коды с адресом М называются вспомогательными и предназначены для управления режимами работы станка. Программа, по сути, представляет собой список инструкций, которые передают команды аппаратному обеспечению системы. Это инструктирует компоненты машины выполнять определенные задачи в выбранном порядке.
Традиционная обработка требует прямого вмешательства человека.
Оператор несет ответственность за то, чтобы сообщить машине, куда и когда двигаться, с какой скоростью, а также за конкретные задачи, которые необходимо выполнить (точение, сверление, фрезерование, долбление и т. д.).
Для этого используются различные рычаги, инструменты, элементы управления, шкалы с градуировкой размеров и т. д., и для выполнения этой постоянной задачи требуется квалифицированный специалист. Оператор может запускать и останавливать машину по своему желанию и отвечает за выбор подачи и перемещение режущего инструмента.
Обработка с ЧПУ может после программирования в значительной степени быть предоставлена его собственным инструментами и органами станка. С другой стороны, традиционная обработка требует постоянного вмешательства человека.
Переход на ЧПУ дает множество преимуществ, начиная от значительной рентабельности и заканчивая значительным повышением безопасности операторов станков.
Снижение эксплуатационных расходов: после наладки станка (что обычно занимает около 30 минут) его можно оставить работать изолированно. Это позволяет оператору выполнять другие задачи, такие как программирование и работа с другими машинами. Поскольку обработка с ЧПУ требует только контроля, чтобы гарантировать отсутствие ошибок или корректировки программы, время каждого оператора намного более экономично. Компании получают выгоду от найма меньшего количества сотрудников при увеличении выпуска продукции.
Повышенный уровень безопасности: традиционная обработка означает, что операторы по необходимости находятся в непосредственной близости от движущихся частей и охлаждающих жидкостей, которые представляют значительную опасность. Операторы станков с ЧПУ просматривают компоненты за защитными экранами, что означает гораздо меньший уровень риска.
Повышенная эффективность: человеческий фактор является важным фактором при использовании традиционных методов обработки. Точность настройки полностью зависит от навыков оператора, и ошибки являются обычным явлением. С другой стороны, настройка станка с ЧПУ выполняется с помощью компьютерного программирования и специального координатно-измерительного щупа. Это позволяет задавать автоматическую настройку нулевой точки, что значительно снижает неточности настройки. В большинстве случаев нулевая точка устанавливается относительно уже подготовленных поверхностей. Хорошо, когда на станок с ЧПУ приходит заготовка с обработанным «в размер» наружным контуром. Это позволяет точно и надежно ее закрепить и гарантировать постоянство координат нулевой точки. Обычно рабочую систему координат по осям X и Y устанавливают в один из углов или центр детали, а за нуль по оси Z принимают самую верхнюю поверхность детали. Это облегчает программисту выполнение расчетов, а оператору проще «привязываться» и контролировать во время работы перемещения инструмента.
Меньше необходимости в тестовых запусках: при настройке на традиционную обработку оператору необходимо ознакомиться с настройкой и проходами инструмента. Обычно для этого требуются тестовые проходы для достижения требуемого стандарта. Системы ЧПУ избегают этого, позволяя операторам визуализировать на ПК законченный процесс до того, как он будет осуществлен физически.
Повышенная гибкость: системы с ЧПУ могут объединять несколько инструментов в одном станке, устраняя необходимость в отдельных устройствах для сверления, фрезерования и точения. Это возможно за счет ввода необходимых кодов, которые инструктируют оборудование двигаться по заданной траектории, что снижает потребность в нескольких машинах для выполнения множества различных задач.
Более высокие скорости резки: ручное управление безопасно только при скорости резки до 10000 об/мин. Машины, которые работают сверх этого, должны быть устойчивыми, чтобы предотвратить вибрацию, что невозможно при ручном управлении. Однако токарная обработка с ЧПУ может выполняться с более высокими параметрами резания. Это связано с тем, что зона резания изолирована, поэтому заготовки закрываются, а также регулярно подается охлаждающая жидкость под высоким давлением для уменьшения тепловыделения.
Станок с ЧПУ позволяет воплощать в реальность такие проекты, которые по разным причинам не получилось бы создать традиционной обработкой. В то время как вкус - дело личных предпочтений, геометрия находит отклик у большинства людей. Красота в глазах смотрящего, и существует прямая связь между процессом дизайна и геометрией. Модель, демонстрирующая симметрию и повторяемость, вызывает чувство стабильности - она дает уверенность в дизайне. Гладкие поверхности с невидимыми переходами и аэродинамическими линиями демонстрируют элегантность.
Обработка с ЧПУ снижает человеческий фактор, увеличивает производительность и увеличивает прибыль.
Возможности обработки с ЧПУ очень веские и быстро используются во всех областях машиностроения. Преимуществ много, и работа с производителем, который может предложить прямое программирование станков с ЧПУ по трехмерной детали, дает прекрасную возможность повысить производительность, повысить точность (и, следовательно, удовлетворенность клиента), улучшить безопасность, оптимизировать штат сотрудников и повысить их квалификацию.
Виртуальная 3D модель может красиво выглядеть на экране и соответствовать всем требованиям, но если это неосуществимое творение, то она так же актуальна, как и причудливые идеи дизайнеров, собранных вместе в свободное время. Осуществимость обработки предполагает множество аспектов которые должен учитывать инженер конструктор, который моделирует деталь под обработку на станке с ЧПУ: производственные возможности, способные воспроизвести модель в готовую деталь, а также наличие необходимого инструмента и приспособлений.