Для чего используются токарные станки с чпу

Токарный станок с ЧПУ по металлу

Основные требования, предъявляемые к современному металлорежущему оборудованию — это скорость запуска в производство, точность изготовления и быстрая переналадка на выпуск другого изделия. Всеми этими качествами обладает токарный станок с ЧПУ. Его главные достоинства — точность, высокая производительность, возможность многооперационной механообработки за одну установку и скорость переналадки. А применение системы ЧПУ (англ. CNC) с цифровым управлением электроприводами позволяет выполнять все действия по изготовлению изделия без участия станочника-оператора. По существующей классификации он относится к металлорежущим установкам, но по факту станок по обработке металла — универсальный и может обрабатывать множество других материалов.

Назначение

Технологические особенности токарного оборудования позволяют выполнять на нем лишь некоторые виды механообработки. Поэтому его применяют при изготовлении изделий с цилиндрическими, сферическими и коническими поверхностями, используя при этом обработку точением, а также операции с применением сверл, метчиков, зенкеров и разверток. Точение является основным видом токарных работ и имеет следующие разновидности:

  • наружное обтачивание;
  • внутренняя расточка;
  • подрезка торцов;
  • прорезка канавок;
  • отрезка.

Многофункциональные токарные центры имеют дополнительный фрезерный шпиндель, который позволяет выполнять все виды фрезерных работ. Универсальный токарный станок с ЧПУ по металлу также может оснащаться съемной фрезерной головкой. Чаще всего такие дополнительные механизмы используют на устройствах небольшого размера, примером которых является настольный токарный станок с ЧПУ.

Читайте также:  Фундамент для станков качалок

Основные группы изделий, изготавливаемые токаркой — это валы, втулки, плоские тела вращения, части корпусов, фланцы редукторов и эксцентрики. Для крупносерийного изготовления простых деталей применяют прутковые автоматы или специализированные установки. А основное назначение токарных станков с программным управлением — единичное и мелкосерийное производства изделий повышенной сложности.

Конструктивные особенности

Независимо от технических характеристик в состав токарных установок входит примерно один и тот же набор узлов и агрегатов:

  1. Станина. Это сварная или литая конструкция для размещения всех остальных механизмов. Она устанавливается на виброопоры или крепится анкерными болтами к бетонному полу цеха. На станине монтируется передняя бабка и горизонтальные направляющие.
  2. Передняя бабка. Внутри нее находится главный привод, коробка скоростей и шпиндель. Для зажима заготовки используется кулачковый патрон или планшайба, которые крепят на конец шпинделя.
  3. Задняя бабка. Расположена на продольных направляющих напротив передней бабки. Предназначена для фиксации второго конца заготовок или закрепления инструмента для работы с цилиндрическими и коническими отверстиями.
  4. Суппорт. Служит для позиционирования резца или поворотной инструментальной головки. В его состав входят каретка, поперечные салазки, верхние салазки, резцедержатель и механизм, обеспечивающий перемещение этих устройств.

Конструкция токарного станка с ЧПУ

Эти агрегаты дополняют устройства регулировки вращения главного привода и скорости перемещения режущего инструмента. При ручном механическом управлении — это коробка скоростей и коробка подач, а также гитара — сменный набор шестерен для изменения скорости подачи или шага резьбы. В современных установках вместо механических приводов применяют раздельные электроприводы (главный, отдельных осей, дополнительных устройств) с цифровым управлением.

Токарное оборудование комплектуется различными вспомогательными устройствами. Самые распространенные из них — это системы подачи СОЖ и транспортеры стружкоудаления.

Система СОЖ орошает рабочую зону смазочно-охлаждающей жидкостью (СОЖ), которая охлаждает обрабатываемый металл и инструмент, а также улучшает условия резания. Транспортеры стружкоудаления отводят металлическую стружку из рабочей зоны и доставляют ее в накопительные контейнеры.

Главное отличие механообработки с использованием ЧПУ от выполнения технологических операций в ручном режиме — это не только программное управление перемещениями и режимами резания, но и полная автоматизация всех вспомогательных операций. Конструкция токарного станка с ЧПУ позволяет управлять не только позиционированием и работой инструмента, но и такими вспомогательными действиями, как:

  • зажим заготовки;
  • позиционирование револьверной головки;
  • включение и выключение системы охлаждения;
  • управление транспортером стружкоудаления;
  • блокировка и разблокировка защитного ограждения.

При разработке CNC-программ применяют программное обеспечение, которое позволяет генерировать последовательность команд для вычисления траектории резца на основании чертежа в электронном формате DXF. Технологу-программисту остается только задать параметры режущей кромки и режимы резания. Большинство современных систем ЧПУ отображают такие чертежи на своем экране, что очень удобно для корректировки программы при ее отладке или пробном изготовлении детали.

Принцип работы

Технология токарной обработки включает в себя основные и вспомогательные операции. Первые — это сама металлообработка, а вторые — все, что связано с подготовкой и завершением цикла обработки заготовки. В общем виде их последовательность при точении одной поверхности детали выглядит так:

  1. Базирование заготовки. Выполняется ее загрузка, центровка, необходимые измерения и фиксация зажимными приспособлениями.
  2. Размещение оснастки. При необходимости устанавливается оснастка и приспособления, используемые в процессе работы.
  3. Выбор и фиксация резца. Согласно технологической карте отбирается соответствующий резец и устанавливается в резцедержатель или поворотную инструментальную головку.
  4. Запуск вращения шпинделя. Задается скорость вращения и включается главный привод.
  5. Позиционирование в исходную точку. Резец выводится в точку начала резания и устанавливается на заданном расстоянии от поверхности
  6. Включение подачи. Включается поперечное перемещения резца, которое по достижении заданной глубины точения переключается на продольное.
  7. Рабочий проход. Выполняется проход на заданной глубине со снятием металлической стружки.
  8. Отвод резца. По достижении конца обрабатываемой поверхности продольное перемещение переключается на поперечное, и резец отводится от поверхности.
  9. Новое позиционирование. Резец отводится в исходное положение (или позиционируется для нового прохода).
  10. Измерение. Замеряется геометрия обработанной поверхности.
  11. Снятие детали. Расфиксация детали и снятие ее вручную или с использованием грузоподъемных механизмов.

На основании параметров технологического процесса технолог рассчитывает нормы вспомогательного и основного времени. С учетом этих данных определяются экономические показатели изготовления изделия. Автоматизированная механообработка намного сокращает трудозатраты на единицу продукции и увеличивает коэффициент загрузки оборудования.

Токарные работы на станке с ЧПУ

При токарной обработке с ЧПУ станок выполняет почти все действия по заданной программе, а участие станочника-оператора требуется только при установке и снятии детали и проверке инструмента, а также замере готового изделия (иногда это делается автоматически). Значительное сокращение вспомогательного времени во много раз повышает экономическую эффективность механообработки. Поэтому все современное токарное оборудование с ЧПУ имеет в своем составе:

  • быстрозажимную оснастку для закрепления заготовки;
  • револьверные головки с программным позиционированием;
  • цифровые электроприводы главного привода и всех осей перемещения;
  • программно-управляемые вспомогательные устройства.

Некоторые виды оборудования с автоматизированным управлением могут иметь в своем составе приводной инструмент, противошпиндели, фрезерные и шлифовальные шпиндели, а также устройства для автоматического замера деталей.

Такое оборудование тоже называется «токарным», поскольку в его основе лежит традиционная компоновка. Но на самом деле это уже обрабатывающие центры широкого профиля.

Виды токарных станков с ЧПУ

Токарное оборудование с ЧПУ классифицируются по тем же показателям, что и станки с ручным управлением:

  • ориентация направляющих;
  • класс точности (пять типов);
  • масса (четыре типа);
  • степень специализации (универсальные, специализированные и специальные).

Кроме того, существует технологическая классификация токарных станков с ЧПУ, основанная на компоновке узлов и агрегатов. В этом случае выделяют пять основных групп:

  1. Горизонтальные токарно-револьверные. Самая распространенная группа оборудования с программным управлением. Выпускаются во множестве типоразмеров и модификаций.
  2. Токарно-лобовые станки с ЧПУ. Не имеют задней бабки, а размер планшайбы может достигать нескольких метров. Применяются при работе с крупноразмерными изделиями типа обечаек.
  3. Токарно-карусельные. Планшайба расположена горизонтально, а ее размер может достигать 10-12 метров. Установки с планшайбой более двух метров, как правило, имеют два вертикальных суппорта.
  4. Многошпиндельные. При работе с заготовками используется шпиндельный блок, состоящий из нескольких (обычно 4-6) одновременно вращающихся шпинделей, и такое же количество неподвижных суппортов с разными резцами. Поворотом блока каждая заготовка подводится к очередному суппорту и таким образом за один оборот на ней выполняется четыре-шесть различных видов резания.
  5. Токарно-фрезерные обрабатывающие центры. Многофункциональное оборудование, способное выполнять за одну установку детали весь спектр операций по механообработке.

Отдельная группа в составе токарного оборудования — это малогабаритные станки, которые используются в профессионально-технических учебных заведениях, небольших мастерских, лабораториях и домашними умельцами.

Мини токарный станок ЧПУ по металлу может выполнять все те же операции, что и промышленные установки, но только с меньшими по размеру деталями. Обычно они оснащены системой CNC со стандартным языком программирования G-code, которая управляет перемещением суппорта, а также оборотами главного и вспомогательного привода. Настольный токарный станок с ЧПУ может оснащаться сменной фрезерно-сверлильной головкой, что значительно расширяет область его применения.

Программирование токарного оборудования

Система ЧПУ токарного станка управляет обработкой детали в соответствии с программой, составленной технологом-программистом. Эти программы пишутся на языке G-code (стандарт RS274), разработанном специально для установок, управляемых с помощью числового программного управления.

Программа на G-code состоит из последовательных нумерованных блоков, называемых кадрами. Каждый такой блок содержит набор команд, на основании которых совершается элементарное технологическое действие, например, позиционирование резца в исходную точку или его движение с определенной подачей и оборотами вглубь металла. Перемещение режущей кромки по заданной программе производится в инкрементной системе координат. Это означает, что координаты каждой последующей точки указываются в виде приращения к координатам предыдущей позиции инструмента. И только выход на исходное положение задается в начале программы в абсолютных координатах.

Программирование станков с ЧПУ

Язык G-code включает в себя две группы: G-команды и M-команды.

Первая группа — это подготовительные команды, которые задают:

  • систему координат и рабочую плоскость;
  • точку начала координат;
  • тип движения (ускоренное, рабочее);
  • вид траектории движения (линейное, круговое);
  • координаты позиционирования;
  • значение подачи и оборотов шпинделя;
  • переход к сверлению и нарезанию резьбы;
  • значение коррекции инструмента (по радиусу и по длине).

Группа M-команд — это вспомогательные команды. Они управляют электромеханическими и гидравлическими устройствами, а также выполнят служебные функции внутри программы. Чаще всего применяют следующие M-команды:

  • включение шпинделя и задание ему направления вращения;
  • остановка вращения шпинделя;
  • автоматическая смена инструмента (поворот инструментальной головки);
  • ручная смена инструмента;
  • включение и выключение подачи СОЖ.

Принцип числового программного управления токарным станком

В отличие от фрезерных, в токарных станках вращается не инструмент, а заготовка. Поэтому программирование для их систем CNC имеет некоторые особенности. Во-первых, перемещение в радиальном направлении задается по оси X, а в продольном — по оси Z. Во-вторых, при составлении программ ЧПУ параметры задаются в миллиметрах на оборот, а не в миллиметрах в секунду, как при операциях фрезерования.

Источник

Все про станки с ЧПУ

Станки с числовым программным управлением (ЧПУ) используют как на крупных производственных предприятиях, так и в небольших цехах, и даже в домашних мастерских. Это оборудование получило широчайшее распространение, поскольку обеспечивает автоматизацию производства, то есть выполнение различных технологических операций по заданной программе, сводя к минимуму участие человека. Автоматизация позволяет добиться безупречного качества выпускаемой продукции, сокращения трудозатрат, увеличения рентабельности производства.

Важное условие внедрения автоматизации и получения ее преимуществ заключается в оснащении предприятия надежным оборудованием, максимально соответствующим производственным задачам. Лазерные станки с ЧПУ можно приобрести на INLASER.PRO – крупнейшем в России маркетплейсе лазерного оборудования. Специалисты INLASER проведут выездную техническую экспертизу предприятия, подберут оптимальные модели станков, доставят, соберут, запустят и настроят оборудование, а также внедрят систему цифровизации, которая позволяет управлять производством со смартфона. При покупке оборудования вы можете заключить договор абонентского обслуживания, предполагающий регулярное техобслуживание и поставки расходных материалов и комплектующих с выгодными скидками. При необходимости образовательная онлайн-академия INLASER разработает индивидуальные программы обучения сотрудников вашего предприятия навыкам работы на приобретенном или уже имеющемся лазерном оборудовании, подготовит квалифицированных операторов ЧПУ, конструкторов и технологов, осуществит кадровое оснащение нового производственного участка.

Принцип работы ЧПУ

ЧПУ представляет собой автоматическую систему управления станком при помощи контроллера, который считывает управляющую программу и в соответствии с ней задает координаты перемещения рабочего инструмента станка.

Программное обеспечение для станков с ЧПУ подразделяется на CAD и CAM программы. В CAD программах конструкторы создают 3D модели будущих изделий. Затем созданные в CAD проекты импортируют в программу CAM, в которой технологи вводят данные, необходимые для изготовления изделий, например, тип и толщину материала, параметры его обработки и т.д. CAM программа преобразует полученные данные в коды управляющей программы, которые считывает контроллер станка.

Основные преимущества станков с ЧПУ

  • По одной и той же программе можно выпускать крупные партии абсолютно идентичных изделий с неизменно высоким уровнем точности и качества их изготовления.
  • Быстрая и удобная перенастройка оборудования с изготовления одного изделия на другое. Для этого необходимо выбрать соответствующую управляющую программу из списка программ, который хранится в памяти ЧПУ. Управляющую программу можно использовать неограниченное количество раз. Станки с ЧПУ, выполняющие механическую обработку, оснащены автоматической револьверной головкой, в которой закреплено несколько инструментов. Она позволяет станку самостоятельно менять рабочие инструменты. В лазерных станках универсальным рабочим инструментом является сфокусированный лазерный луч, при помощи которого выполняется большое разнообразие производственных операций.
  • Более высокая скорость обработки изделий по сравнению с обычными станками.
  • Производительность в 2-5 раз выше по сравнению со станками с ручным управлением.
  • Высочайшая точность обработки, которую невозможно достигнуть на станках с ручным управлением. Оборудование с ЧПУ позволяет обрабатывать самые мелкие детали, изготавливать изделия сложной формы. Точность сохраняется при многократном запуске управляющей программы.
  • Возможность изготовления изделий, имеющих особо сложную конфигурацию или крупные размеры. Такие изделия проблематично или вовсе невозможно производить на обычных станках.
  • Работа станка по управляющей программе позволяет более точно рассчитывать сроки изготовления конкретной партии изделий и, соответственно, максимально полно задействовать оборудование в производственном процессе.
  • Возможность обеспечить полную автоматизацию производства путем объединения нескольких станков с ЧПУ в производственную линию по типу конвейера.
  • Участие человека сведено к минимуму, что дает возможность сократить количество персонала и расходы на оплату его труда. Функции оператора сводятся, в основном, к ежедневному техобслуживанию станка, а также к подготовительным и заключительным производственным операциям: установка материала или заготовки для обработки, выбор управляющей программы, снятие готовых изделий и т.д. Один оператор может обслуживать несколько станков с ЧПУ.
  • Поскольку управление станком осуществляется автоматически, а не вручную, минимизирован риск брака вследствие ошибок персонала. Выпуск бракованных изделий может быть при некорректном составлении программы. В этом случае производство нужно остановить, исправить программу и запустить процесс заново.

К недостаткам оборудования с ЧПУ относятся его высокая стоимость и существенные расходы на его наладку, обслуживание и подготовку персонала. Однако, вложенные средства быстро окупаются, особенно на предприятиях, выпускающих крупные партии продукции.

Сфера применения станков с ЧПУ

Числовым программным управлением оснащены различные виды станков, в том числе, фрезерные, токарные, шлифовальные, лазерные, электроэрозионные, станки гидроабразивной и плазменной резки, универсальные и многие другие. Благодаря большому разнообразию станки с ЧПУ применяют во многих отраслях промышленности, а именно:

  • металлообработка: 2D и 3D фрезерование деталей, нарезание резьбы, сверление отверстий, изготовление объемных деталей сложной формы, изготовление пресс-форм для литья, токарная обработка, резка металла, гравировка серийных номеров и штрих-кодов;
  • изготовление высокотехнологичного оборудования для аэрокосмической отрасли: деталей двигателей и крыльев, элементов шасси, компонентов редукторов и разъемов, втулок, коллекторных труб, титановой обшивки;
  • производство оборудования для энергетики: паровых и газовых турбин, элементов корпуса и трубопроводов АЭС и т.д.;
  • изготовление оборудования для нефтяной и газовой промышленности;
  • станкостроение;
  • автомобилестроение: изготовление деталей двигателей, коробки передач, ведущих мостов и других деталей, обработка поверхностей, хонингование цилиндров, нарезка резьбы и т.д.;
  • электроника: изготовление печатных плат, корпусов и лицевых панелей, охлаждающих радиаторов, фрезерование технологических отверстий и т.д.;
  • производство мебели: фасадов, ножек, опор, художественная резьба, сверление отверстий под крепежные элементы и фурнитуру, раскрой листовых материалов (МДФ, ДВП, ДСП);
  • серийное производство входных и межкомнатных дверей и изготовление уникальных дверей по индивидуальным заказам;
  • изготовление наличников в различных техниках резьбы;
  • производство интерьерных украшений: резных потолочных и настенных панелей, колонн, имитации лепнины и т.д.;
  • изготовление художественного паркета;
  • создание архитектурных 3D макетов;
  • изготовление малых архитектурных форм;
  • изготовление моделей и прототипов изделий;
  • производство рекламной продукции: вывесок, рекламных конструкций, раскрой листовых материалов и т.д.;
  • изготовление элементов фирменного стиля;
  • изготовление сувенирной продукции и ее гравировка;
  • нанесение гравировки на ювелирные украшения, эксклюзивное оружие, награды и кубки, посуду, предметы интерьера, одежду и т.д.;
  • изготовление печатей и штампов;
  • производство тары и упаковки из различных материалов.

Разновидности станков с ЧПУ

Это оборудование классифицируют по различным признакам.

По классу точности, в зависимости от которого различается качество обработки изделий.

В России в соответствии с классами точности станкам присваивают маркировку:

  • А – с особо высокой точностью: в пределах 0,25 отклонений, получаемых на станках класса Н;
  • В – с высокой точностью: в пределах 0,4 отклонений;
  • П – с повышенной точностью: в пределах 0,6 отклонений;
  • Н – с нормальной точностью.

В зарубежных странах используют следующие обозначения:

  • UP – ультрапрецизионный;
  • SP – суперпрецизионный;
  • P – прецизионный;
  • H – высокоточный.

Станкам с нормальной точностью маркировку не присваивают.

По типу движения рабочего инструмента: контурный и точечный.

По количеству осей: две, три, четыре либо пять осей;

По типу привода:

  • с шаговым, гибридным (сервошаговым) или с серводвигателем;
  • со ступенчатым, бесступенчатым или с комбинированным характером регулирования;
  • с гидравлическим, электрическим или пневматическим приводом.

По системе управления: замкнутая и разомкнутая.

  • легкие – до 1 т.;
  • средние – до 10 т;
  • тяжелые – до 100 т.;
  • уникальные – более 100 т.

По способу обработки – это самый распространенный признак классификации станков с ЧПУ, в соответствии с которым выделяют следующие группы станков:

Фрезерные станки

На фрезерных станках обрабатывают металлы, древесину, фанеру, пластмассу, акрил, стекло, оргстекло, композитные материалы, камень. Обработка выполняется закрепленной на шпинделе вращающейся фрезой – режущим инструментом, оснащенным зубьями. Режущую часть фрезы изготавливают из алмаза или твердых сплавов. Фрезы имеют множество вариантов конструкции: дисковые, угловые, концевые, цилиндрические, червячные, торцевые, боковые, фасонные, кольцевые. Каждая форма фрезы предназначена для выполнения конкретных производственных операций.

Процесс фрезерования заключается в постепенном удалении материала с заготовки для придания формы изделию или детали. Подача заготовки на обработку может выполняться несколькими способами:

  • движение заготовки на фрезу;
  • движение фрезы вдоль неподвижной заготовки;
  • движение заготовки и фрезы вдоль друг друга.

Движение может быть криволинейным, прямолинейным или комбинированным.

По конструкции фрезерные станки подразделяют на три группы:

  • универсальные – шпиндель в таком станке расположен горизонтально, а рабочий стол может перемещаться под разными углами;
  • вертикальные – шпиндель расположен вертикально (перпендикулярно поверхности стола). Рабочий стол оснащен поворотным механизмом, что позволяет обрабатывать сложные криволинейные поверхности.
  • горизонтальные – шпиндель расположен параллельно поверхности стола, это дает возможность обрабатывать заготовку со всех сторон без необходимости ее повторного закрепления.

Фрезерные станки с ЧПУ часто оснащают устройством автоматической смены инструмента (револьверной шпиндельной головкой или инструментальным магазином), что расширяет возможности оборудования. Помимо фрезы станки комплектуют и другими рабочими инструментами, это позволяет нарезать резьбу, сверлить, растачивать и выполнять другие операции.

Токарные станки

Токарная обработка представляет собой вытачивание изделия или детали из вращающейся заготовки методом снятия стружки при помощи резца. Для фиксации заготовки используется патрон, закрепленный на шпинделе. Ось шпинделя может быть расположена горизонтально или вертикально. Заготовка может вращаться как в одну сторону, так и попеременно (то в одну сторону, то в другую). Токарный резец закрепляется в резцедержателе. Современные станки оборудуют кассетными резцедержателями, в которые вмещается до 12 рабочих инструментов.

Токарные станки с ЧПУ классифицируют по типу выполняемых работ:

  • центровые – предназначены для вытачивания деталей прямо- и криволинейной, цилиндрической, конической форм;
  • патронные – применяются для резки деталей сложной формы, нарезания резьбы, сверления, зенкеровки, обтачивания под фланцы, втулки, шестерни и диски. Обработка заготовок производится как изнутри, так и снаружи;
  • патронно-центровые (комбинированные) – используются для наружной и внутренней обработки особо сложных изделий. Станки совмещают функции патронных и центровых моделей;
  • карусельные – применяются для обработки заготовок, имеющих неправильную форму или крупные размеры. На одностоечных карусельных станках обрабатывают заготовки диаметром до 2 метров, для работы с заготовками большего размера предназначены двухстоечные станки.

На токарных станках с ЧПУ обрабатывают металлы, древесину. В основном токарная обработка применяется для деталей, имеющих форму тел вращения.

Многоцелевые обрабатывающие центры

Это оборудование совмещает функции фрезерного и токарного станков с ЧПУ, использует комбинированное программное обеспечение. Многофункциональность реализована за счет использования множества разнообразных инструментов (от 10 до 100), которые размещены в сменных инструментальных магазинах. Благодаря устройству ЧПУ и автоматической смене инструмента на одном станке можно выполнять различные производственные операции без перебазировки заготовки, в том числе:

  • фрезерование;
  • точение;
  • растачивание;
  • нарезание резьбы и фасок;
  • зенкеровка;
  • сверление;
  • шлифовка;
  • раскрой.

Многоцелевые обрабатывающие центры оснащают поворотными рабочими столами для перемещения детали в нескольких плоскостях. Для этого оборудования также характерно использование малоинерционных высокомоментных двигателей.

Горизонтальные многоцелевые обрабатывающие центры дают возможность обрабатывать крупные заготовки с одной стороны. Вертикальные центры позволяют обрабатывать детали с двух-пяти сторон одновременно.

Станки гидроабразивной резки

Электроэрозионные станки

Обработка металлов на этих станках осуществляется путем воздействия электрических разрядов. В результате работы электрического генератора между электродом и поверхностью материала возникают искровые электрические разряды, которые разрушают металл в зоне обработки. При этом в рабочее пространство поступает охлаждающая жидкость, которая удаляет с обрабатываемой поверхности частички металла. В качестве электрода выступает латунная или молибденовая проволока; перемещением электрода управляет ЧПУ. Данная разновидность станков имеет существенное ограничение в применении, так как на них можно обрабатывать только токопроводящие металлы и сплавы.

Станки плазменной резки

Резка металла осуществляется направленным потоком плазмы, то есть раскаленного ионизированного газа, который подается под высоким давлением и на огромной скорости. Ключевым элементом станка является плазмотрон – устройство для генерирования плазмы. Траектория его перемещения контролируется ЧПУ.

В процессе резки плазменно-дуговым методом между разрезаемым токопроводящим металлом и электродом плазмотрона образуется электрическая дуга. Компрессор подает в сопло под большим давлением воздух или другой газ. Струя газа совмещается с электрической дугой, разогревается до сверхвысокой температуры, превращается в плазму и расплавляет металл.

Метод резки плазменной струей предусматривает образование дуги внутри плазмотрона между электродом и соплом. Дуга преобразует газ в струю плазмы, которая поступает из плазмотрона в зону обработки и режет металл. Данный метод применяют для резки материалов, не проводящих ток.

Плазма разогревается до 5 – 30 тысяч градусов Цельсия, что дает возможность резать любые металлы, в том числе, тугоплавкие и имеющие большую толщину, в частности:

  • сталь (углеродистая и низколегированная) – до 150 мм;
  • алюминий и его сплавы – до 120 мм;
  • чугун – до 90 мм;
  • медь – до 80 мм.

Плазморезы обладают достаточно внушительным количеством преимуществ:

  • высокая точность резки, в том числе при изготовлении деталей сложной формы;
  • высокая скорость и производительность, особенно при резке материала большой толщины;
  • диапазон толщин обрабатываемого материала от 0,5 до 150 мм;
  • минимальное образование окалины;
  • возможность выполнения резки со скосом, то есть под определенным углом;
  • минимальная зона термического влияния предотвращает деформацию материала, в том числе, тонкого;
  • более низкая цена по сравнению с лазерными станками.

У этого оборудования есть и недостатки, среди которых можно выделить:

  • появление окалины в местах изменения направления движения резака, в связи с чем возникает необходимость обработки полученных изделий;
  • экономически невыгодно обрабатывать материалы толщиной до 10 мм;
  • неудовлетворительное качество кромок, конусность которых достигает 5 градусов;
  • отсутствие возможности сверления отверстий диаметром менее 4 мм;
  • более узкая сфера применения по сравнению с лазерными станками;
  • высокие затраты на расходные материалы.

В связи с перечисленными недостатками станки плазменной резки уступают в распространении лазерным станкам. Плазморезы используют для раскроя листовых материалов, резки труб, резки отверстий, художественной фигурной резки. Основной сферой их применения является резка металлов большой толщины.

Лазерные станки с ЧПУ

Рабочим инструментом такого станка является лазерный луч, сфокусированный в точку очень малого диаметра. Он воздействует на материал бесконтактным способом исключительно в зоне обработки, поэтому в материале не возникают деформации и другие повреждения.

В нашей стране наиболее распространены лазерные станки с волоконными и газовыми (СО2) источниками лазерного излучения. Волоконные источники генерируют излучение с длиной волны 1,064 мкм. Оно прекрасно поглощается металлами, поэтому волоконные лазерные станки чаще всего применяют для обработки всех видов металлов. Их также используют для работы с камнем, керамикой, резиной, некоторыми видами пластмасс и полимерных материалов.

Волоконные лазерные станки с ЧПУ выполняют широкий спектр производственных операций:

Резка материалов. Станки обеспечивают очень высокие скорость и точность резки, формируют идеально гладкие края разрезов, не требующие дополнительной обработки, вырезают детали сложной и уникальной конфигурации, создают микроскопические вырезы, которые невозможно выполнить на другом оборудовании.

Для резки применяют два метода:

  • плавление – металл нагревается лазерным лучом до температуры плавления, и вспомогательный газ выдувает из зоны реза образовавшийся расплав. Газ охлаждает кромки разреза, препятствуя их деформации, а также выполняет другие технологические функции. Кислород вступает в реакцию окисления с нагретым металлом, в результате чего в зоне реза выделяется дополнительное тепло, которое помогает увеличить скорость резки и толщину разрезаемого материала. С кислородом режут нелегированные стали и черные металлы. Инертные газы (азот, аргон) предотвращают окисление кромок разреза, так как препятствуют поступлению в зону реза атмосферного воздуха, в котором содержится кислород. Кромки остаются безупречно гладкими и чистыми. Аргон используют для резки титана, а азот – для нержавеющей и других видов легированной стали, цветных металлов и их сплавов.
  • испарение – лазерный луч разогревает металл в зоне реза до температуры кипения, и материал испаряется. Этот метод требует высоких энергозатрат, поэтому его используют реже, чем метод плавления. Сферу его применения составляют вырезание тонких деталей и резка листов малой толщины.

Гравировка. Эта технология обработки предполагает удаление верхнего слоя материала на заданную глубину. Луч движется по установленной в программе траектории и создает на поверхности материала любые изображения: от самых простых до сложнейших, таких как фотография или картина.

Сварка. Тончайший лазерный луч обеспечивает высокоскоростную сварку с созданием глубоких сварных швов. Волоконный лазер позволяет сваривать не только металлы, но и неметаллические и даже разнородные материалы, которые невозможно соединить другими методами сварки.

На волоконных лазерных станках можно выполнять и другие операции, в том числе:

  • перфорацию;
  • лазерную наплавку;
  • пайку;
  • лазерную очистку;
  • термическое упрочнение поверхностей;
  • нанесение металлического покрытия на поверхность;
  • 3D печать.

Волоконные лазерные станки с ЧПУ легко перенастроить с одной операции на другую. Эти станки достаточно просты в управлении, отличаются высокой надежностью и долговечностью. Срок эксплуатации волоконного лазерного источника составляет 100 тысяч часов.

Газовые (СО2) лазерные источники генерируют излучение с длиной волны 10,6 мкм, которое хорошо подходит для резки и гравировки неметаллических материалов: древесина, фанера, картон, бумага, стекло и оргстекло, пластмасса, акрил, резина, ткань, кожа. Для работы с металлами СО2 лазерные станки не подходят, так как поверхность металлов отражает коротковолновое излучение. К достоинствам этих станков относят невысокую стоимость и меньшее потребление электроэнергии. Однако С02 излучатели, представляющие собой стеклянные трубки, отличаются хрупкостью и недолгим сроком службы.

Источник

Оцените статью