Что такое ЧПУ станок — как устроен и для чего применяется

С появлением компьютеров и микроконтроллеров люди быстро смекнули, что автоматизация полезна не только в различных вычислениях и в работе с информацией, но в физическом труде. А еще можно сделать его качественнее и дешевле — например, заменив десятерых токарей с обычными станками на 2-3 новых станка с одним оператором. Такие работают быстрее, точнее и даже не требуют профильного образования. Это станки с числовым программным управлением.

Прежде чем разбираться, для чего нужны станки с ЧПУ, давайте узнаем, что это такое, а также какие они бывают.

• Что такое ЧПУ в современных станках
• Какие бывают станки ЧПУ
• Что можно делать на ЧПУ станке

Что такое ЧПУ в современных станках

ЧПУ или числовое программное управление — это область современной техники, в которой классические механические системы работают в тандеме с цифровыми устройствами управления производственными процессами. Простыми словами — это токарные и фрезеровочные станки, которыми полностью управляет компьютер, а не человек.

Система ЧПУ состоит из нескольких компонентов:

• пульт оператора (мышь и клавиатура или специальный пульт);
• дисплей;
• контроллер (компьютер, который управляет работой станка);
• ПЗУ (долговременная память);
• ОЗУ (оперативная память для временного хранения программ).

В совокупности этот набор является, по сути, обычным компьютером, который работает на специализированном программном обеспечении. Все, что нужно от оператора такого станка — научиться работать с его программой. Остальное — дело техники и автоматики.

Какие бывают станки ЧПУ

Вообще, с числовым программным управлением могут быть практически любые станки — начиная от сверлильных установок и заканчивая фабричным многоосным оборудованием. Но чаще у нас на слуху фрезерные и токарные станки, которые используются как на частном производстве, так и на промышленных объектах. В последнее время также набирают обороты лазерные станки.

Фрезерные станки предназначены, соответственно, для фрезеровки материалов, а также для сверления, раскроя, обработки под разными углами, формирования пазов и изготовления различных предметов из цельного куска материала. Самые простые станки могут работать только с плоскими формами, в то время как продвинутые многоосные модели поддерживают обработку пространственных конфигураций.

С помощью простого фрезера можно выстругать в дереве буквы или сделать что-то наподобие гравировки. В свою очередь, оборудование с 5-осевой обработкой позволяет создавать из болванок целые фигуры — например, футбольный мяч, выполненный целиком из металла. Все это можно вытачивать и вручную, но с ЧПУ обработка идет куда быстрее.

Токарные станки с ЧПУ тоже позволяют создавать различные детали, однако их основной особенностью является шпиндель, в который зажимается заготовка и вращается вместе с ним, в то время как резец или другая оснастка остается подвижной только в одной плоскости.

На токарных станках выполняются все те же элементы, которые может сделать токарь на любом «советском» станке. Например, выточить обойму для подшипника или проточить автомобильный тормозной диск. Только для этого не требуется практически никакое вмешательство в работу системы — нужно только ввести данные в программу и нажать кнопку «Пуск».

Лазерные станки все чаще используются на частных производствах, вытесняя фрезеры в некоторых задачах. В таких станках применяется способ резки с помощью лазера — сконцентрированного пучка энергии определенной волны. Регулируя параметры лазерного луча, можно задавать глубину реза. Преимущество этой технологии в непревзойденной точности обработки.

В частных руках лазерные станки применяются для гравировки металла, пластика и других материалов. Например, с их помощью можно добавить русские буквы на клавиатуру ноутбука с американской раскладкой. В связи с популярностью параллельного импорта электроники такая услуга сейчас очень популярна среди отечественных покупателей. В промышленности лазером обрабатывают различные металлы, резину, пластик и даже мех.

Что можно делать на ЧПУ станке

Главная особенность станка с ЧПУ — это возможность создавать такие геометрические формы, которые очень сложно или даже невозможно создать с помощью обычного оборудования. Например, детали для космических двигателей или костные винты из титана. Если вы постоянно задаетесь вопросом, какой купить ЧПУ станок, что изготавливать на нем и кому это нужно, то вот несколько примеров, где без такого оборудования человечество уже не может обойтись.

Металлообработка. Это основная сфера, где применяются ЧПУ станки. С их помощью изготавливают детали из металла. Например, шестерни автомобильных коробок передач, детали насосов и различные корпуса. С помощью фрезерных и токарных ЧПУ можно делать гравировку, шлифовку, нарезать резьбу, растачивать и еще много чего полезного. Также можно создавать пресс-формы, которые в дальнейшем используются для отливки компонентов из алюминия и других материалов.

Дизайн и макетирование. ЧПУ применяются не только в промышленности или на «грязном» производстве, но и в дизайнерском искусстве. Например, на таких станках проектируют макеты зданий из камня, стекла или древесины. Еще ЧПУ позволяют изготавливать сувенирную продукцию и даже популярны среди ювелиров. Последние уже давно не сидят с напильником в руках, вырезая из куска золота драгоценное колье. Основную работу делает станок, а мастер лишь дорабатывает детали. Например, с помощью ЧПУ сейчас любой ювелир может с легкостью повторить дизайны украшений именитых брендов — например, Cartier.

Реклама. Для вырезания световых коробов, стендов, светящихся букв и различных рекламных вывесок также применяются ЧПУ. Например, с помощью фрезерных моделей можно быстро обработать фанеру и вырезать из одного листа несколько букв, которые потом покрасят в фирменный цвет и повесят где-нибудь в фойе барбершопа.

Медицина. Без ЧПУ не обходится медицина — чаще всего оборудование с числовым программным управлением применяется в ортопедии для изготовления протезов, имплантов и коронок. Высокоточные станки ЧПУ также используются для создания хирургического инструмента, держателей и стоматологического оборудования.

Электроника. С помощью ЧПУ на заводах создаются корпуса для смартфонов и ноутбуков. Для этого берут целью алюминиевую заготовку и вырезают в ней технологические отверстия для размещения компонентов — камер, разъемов, материнских плат и дисплеев. Также с помощью ЧПУ изготавливаются печатные платы.

Домашнее применение. Существуют компактные ЧПУ, с помощью которых в домашних условиях можно делать подарки и украшения, а также детали для проектов в стиле «очумелые ручки». Например, на небольшом станке с программным управлением можно изготавливать на заказ различные элементы интерьера, подставки, упаковки, а также корпусную мебель, фурнитуру и фасады для кухонных гарнитуров. Еще можно делать «экологические» игрушки — деревянные кубики и пазлы.

Для создания любой детали с помощью ЧПУ достаточно задать размеры, формы и другие параметры объекта в программе, а станок уже сам будет вырезать готовый предмет из болванки. В зависимости от типа станка и его оснастки можно работать с деревом, металлом, пластиком и другими материалами — например, с титаном или керамикой. При этом качество готовой продукции у ЧПУ будет выше при куда большей эффективности работы. В этом и заключается преимущество станков с компьютерным управлением.

Кстати, ЧПУ называют субтрактивной технологией. А еще существует аддитивная — это 3D-принтеры. О них мы рассказывали в отдельном материале.