Работать на станке: как пользоваться фрезерным станком по металлу и дереву, научиться основам управления

Как научиться работать на станке c ЧПУ

Умение работать на станке открывает перед человеком большие возможности. В этой статье Вы найдете краткую базовую информацию о том, что необходимо знать при работе на станке, с какими трудностями может столкнуться оператор станка и как лучше построить свое обучение.

Для начала работы придется освоить управление станком. Сейчас существует множество различных систем числового программного управления (Mach4, Linux CNC, USB CNC, Rich Auto, Fanuc, OSAI, Sinumerik, OSP, Heidenhain и многие другие). Все они отличаются внешне, имеют определенные различия в функционале, обладают своими преимуществами, недостатками, нюансами, но, в то же время, все они работают по одному и тому же принципу. Достаточно изучить одну систему ЧПУ, чтобы понимать принцип работы всех остальных.

Первое, с чем придется столкнуться оператору, это включение станка. После подачи питания и прогрузки системы управления, запускается этап инициализации (определения) исходных координат положения шпинделя станка. Любой станок с ЧПУ имеет одну неизменную нулевую точку – машинный ноль. Ее инициализация и происходит в автоматическом режиме при включении станка, либо в ручном режиме при помощи команды «HOME» (Домой). При выполнении этой команды рабочие органы станка поочередно по каждой оси перемещаются до концевых выключателей. В первую очередь перемещение идет по оси Z до упора вверх, затем в крайнее положение по оси X, Y и т.д. Когда шпиндель достигает крайнего положения по одной из осей, срабатывает концевой датчик и происходит инициализация машинного нуля.

Если взять стандартный трехосевой или четырехосевой станок, то машинный ноль у него находится в углу стола. Относительно этой точки настраиваются все остальные базовые положения станка. В частности, координаты положения, в котором происходит измерение инструмента (при наличии функции автоматического измерения инструмента на станке), координаты точки смены инструмента, координаты других нулевых точек, которые оператор настраивает для обработки своих деталей. Наличие неизменяемого машинного нуля дает возможность оператору задать не одну, а множество нулевых точек для обработки заготовки в любом удобном месте рабочего стола. Каждая нулевая точка прописывается в стойке в виде смещения от машинного нуля. В английских версиях систем ЧПУ таблица нулевых точек так и называется «offset table», т.е. «таблица смещений». По умолчанию на экране системы ЧПУ мы видим координаты текущего положения относительно нуля детали. Оператор всегда может изменить режим отображения координат на машинные и посмотреть текущее положение относительно машинного нуля.

ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ РЕЖИМА ОТОБРАЖЕНИЯ КООРДИНАТ В MACh4

Такая система нулевых точек очень удобна при выполнении управляющих программ на станке с ЧПУ. В ходе выполнения программы всегда возникает необходимость делать вспомогательные перемещения (точка смены инструмента, точка “парковки” инструмента). Сделать это в нулевой точке, настроенной оператором, проблематично, так как ее мы настраиваем индивидуально для каждой обработки в зависимости от расположения заготовки на столе. Это означает, что нам при каждом изменении нулевой точки пришлось бы заново отмерять координаты до всех вспомогательных позиций и вручную прописывать их в программе. Чтобы этого избежать, все подобные вспомогательные перемещения осуществляются в машинной системе координат, так как она неизменна и координаты любой точки в ней всегда одни и те же.

Обработка же самой детали происходит относительно нулевой точки настроенной оператором в зависимости от расположения заготовки. Для переключения между системами координат (нулевыми точками) во время выполнения управляющих программ используются специальные команды, которые закладываются в постпроцессор при его настройке.

Любая система ЧПУ имеет три основных режима работы:

&nbsp &nbsp&nbsp &nbsp1. Ручной режим управления (Manual). Когда оператор управляет станком с пульта или с клавиатуры.
&nbsp &nbsp&nbsp &nbsp2. Режим ручного ввода данных (Manual Data Input). Когда оператор управляет станком путем покадрового ввода команд в консоль и их выполнения. Например, включить шпиндель со скоростью вращения 15000 об/мин (S15000 M3), переместиться в определенную координату с подачей 5000 мм/мин (G1 X50 Y50 F5000) и т.д.
&nbsp &nbsp&nbsp &nbsp3. Автоматический режим управления (Auto) – это основной режим работы станка с ЧПУ в котором происходит автоматическое выполнение управляющих программ. Оператор всегда имеет возможность прервать выполнение программы, возобновить ее выполнение, начать выполнение с заданного кадра, внести в программу корректировки и т.д.

Для комфортной и уверенной работы на станке оператору предстоит освоиться с этими режимами работы, научиться настраивать нулевые точки, измерять инструмент, производить его смену, быстро совершать аварийный останов станка при необходимости, возобновлять работу станка после аварийных остановов и внезапного отключения электричества и т.п.

Помимо этого обязательно следует освоить коды управляющих программ. Знание G-кодов и M-кодов, умение читать программу позволяют не только самостоятельно вносить правки в управляющий код не отходя от станка, но и помогают избежать десятков вопросов в ходе работы. Если же этих знаний не будет, то любая ошибка может оказаться для оператора непонятной, и, чаще всего, он не сможет решить проблему самостоятельно.

Для изучения всех этих вопросов существуют специальные мануалы (инструкции). Если речь идет о работе с системой ЧПУ станка, то для каждой системы ЧПУ существует свое “Руководство по эксплуатации”, которое всегда можно найти в свободном доступе. Если речь идет об изучении программирования (G-коды, M-коды), то и по этой тематике есть огромное количество книг, инструкций, статей в интернете и изучить этот вопрос при желании не составит труда. G-код основан на едином стандарте, поэтому он одинаков для всех систем ЧПУ (если не считать систему Heidenhain), однако отличия и нюансы все равно существуют. Чтобы учесть такие особенности, можно обратиться к “Руководству по программированию”, идущему к конкретной системе ЧПУ.

В качестве примера приведу мануал по системе Mach4 (прямая ссылка на скачивание документа с официального сайта разработчиков Mach4), который включает в себя как вопросы, связанные с эксплуатацией этой системы управления, так и информацию по программированию с помощью G-кодов и M-кодов, применительно к этой системе управления.

С наилучшими пожеланиями!

Автор: Дмитрий Головин &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp &nbsp Наверх

Как научиться работать со станками ЧПУ

Токарный станок — самое распространённое металлообрабатывающее оборудование, которое используется как на производстве, так как и в домашних мастерских. Такие аппараты предназначены для обработки различных металлических заготовок, придания им нужной формы.

Оборудование может быть напольным и настольным.

Станки с ЧПУ — самые совершенные модели, с помощью которых можно изготавливать сложные детали. Научиться работать на ЧПУ не сложно, достаточно соблюдать все правила.

Как работает станок с ЧПУ

Современное устройство с ЧПУ — универсальное оборудование, применимое для работы с различными материалами. Оно справится как с прочными и габаритными заготовками, так и с хрупкими, миниатюрными.

Главное преимущество аппаратов — минимальная вовлечённость мастера в рабочий процесс, практически автономное функционирование. Это говорит о том, что мастер может одновременно обслуживать несколько станков, что положительно скажется на производительности предприятия.

Блок ЧПУ также предусматривает возможность использовать аппарата в различных режимах: автоматический, полуавтоматический. Можно подобрать вариант работы в зависимости от сложности поставленной задачи. Если у вас есть станки ЧПУ по металлу, научиться работать с ними не составит труда.

Аппарат просто настроить, а для работы достаточно выбрать правильную программу.

 

 

 

Как подключить ЧПУ к компьютеру

Сегодня подключить станок с ЧПУ несложно. Для этого достаточно воспользоваться специальным редактором. Полноценные управляющие программы сохраняются и передаются в файлах. При подключении компьютера к ЧПУ используется специализированное программное обеспечение. Необходимо синхронизировать коммуникационную программу со станком.

После того как на компьютер будет установлена коммуникационная программа, систему ЧПУ станка необходимо переключить в режим передачи/приёма данных. Обычно в документации к станку указана вся необходимая информация об индивидуальных особенностях настройки. Также в документах описывается подробный ход действий при подключении выбранного устройства (схемы у разных ЧПУ могут отличаться).

Современные ЧПУ станки могут быть даже подключены при помощи локальных сетей, что обеспечивает более быструю и удобную работу. Кроме этого отдельные модели можно дистанционно обследовать через интернет.

Как настроить ЧПУ станок

1. Для проведения отладки необходимо предварительно очистить всё рабочее пространство. На столе, используемом оборудовании не должно быть посторонних предметов.

2. В специализированную тележку для ЧПУ сложите все используемые предметы.

3. Прогрейте станок и шпиндель.

4. Установите показатели коррекции на длину инструмента используя специальное оборудование.

5. Следует определить размеры используемых инструментов, если будете применять функцию коррекции на инструмент.

6. Установите зажимное приспособление.

7. Введите в память аппарата координаты нулевой точки заготовки.

8. Проведите загрузку управляющей программы.

9. Удостоверьтесь, что используемая СОЖ подготовлена и может использоваться.

Если вы хотите научиться работать на ЧПУ станке, требуется постоянная практика. Соблюдайте рекомендации и технику безопасности, корректно настройте аппарат и тогда работа с ним будет несложной и продуктивной.

Нужна консультация?

Работа и простые механизмы

Работа и мощность

В науке сила и расстояние определяют объем выполненной работы. Машины и технологии помогают сократить объем работы, которую приходится выполнять людям. Например, грузчики доставляют багаж в самолет и обратно. Они сокращают объем работы, которую должны выполнять сотрудники и пассажиры.

Определение работы

В науке работа — это когда сила перемещает объект в том же направлении, в котором действует сила. Работа выполнена, когда учитель поднимает стул, лошадь тянет повозку, а танцор прыгает в воздух. Однако не все силы приводят к работе. Для выполнения работы необходимо выполнение двух условий. Во-первых, к объекту должна быть приложена сила, которая заставляет этот объект двигаться. Во-вторых, сила должна быть приложена в том же направлении, в котором движется объект.

Один ученик поднимает книгу с пола на полку на высоте 1 метр над землей. Второй ученик поднимает ту же книгу на ту же высоту, а затем переносит ее на полку через всю комнату. Кто из учеников больше работает над книгой? Ответ может вас удивить, потому что ответ не студент. Оба ученика выполняют одинаковый объем работы над книгой.

Работа совершается только тогда, когда сила заставляет объект двигаться в том же направлении, что и сила. Следовательно, работа совершается, когда сила, направленная вверх, поднимает книгу. Если сила приложена в направлении, отличном от направления, в котором движется объект, то работа не совершается. Это означает, что при переносе книги через комнату не совершается никакой дополнительной работы, потому что сила, действующая на книгу, направлена ​​вверх, а направление движения горизонтально.

Расчет работы

Количество проделанной работы показано уравнением:

Когда сила измеряется в ньютонах, а расстояние измеряется в метрах, единицей работы является ньютон-метр (Н•м), что также известный как джоуль (Дж), единица СИ для работы.

Совершенную работу можно определить, если известны сила и расстояние. Предположим, тяжелоатлет поднимает гантель весом 70 Н на расстояние 1 м. Сколько работы он делает? Сила, необходимая для подъема объекта вблизи поверхности Земли, равна и противоположна весу объекта, поэтому штангист должен приложить направленную вверх силу 70 Н, чтобы поднять гантель. Сила перемещает гантель на расстояние 1 м.

Поскольку второй тяжелоатлет поднимал гантель в два раза выше, было выполнено в два раза больше работы. Наконец, третий тяжелоатлет поднял в два раза больше веса, чем в два раза больше. Это представляет собой наибольший объем работы.

Определение и расчет мощности

Мощность измеряет скорость выполнения работы. Его можно рассчитать с помощью следующего уравнения:

Когда работа измеряется в джоулях, а время в секундах, единицей мощности является джоуль в секунду, что совпадает с единицей СИ в ваттах (Вт). Мощность можно вычислить, если известны работа и время. Например, какова мощность, когда человек совершает работу 140 Дж за 20 с?

Если время уменьшить до 10 с, мощность удвоится.

Подумайте о науке

Указания: Ответьте на следующие вопросы.

1. Если над телом массой 50 Н совершена работа 1250 Дж, на какое расстояние можно поднять этот предмет? А. 5м Б. 25м С. 125м Д. 1200м
2. Кран поднимает автомобиль массой 16 000 Н за 12 мин 5 с. Какова мощность крана?
   А. 267 Вт Б. 6667 Вт С. 38 400 Вт Г. 960 000 Вт

Машины

Машиной называется любое устройство, облегчающее работу. Для любого типа машины работа выполняется на машине и машиной. Работа, совершаемая машиной, является входной работой, а работа, выполняемая машиной, — выходной работой.

Работа — это сила, действующая на некотором расстоянии; поэтому при использовании машины действуют две силы. Сила, действующая на машину, называется входной силой, поэтому входная работа, совершаемая на машине, равна входной силе, умноженной на расстояние, на котором действует входная сила. Сила, действующая на машину, называется выходной силой. Таким образом, выходная работа или работа, выполняемая машиной, равна выходной силе, умноженной на расстояние, на котором действует выходная сила.

Простые машины

Самые простые машины называются простыми машинами, т.е. машинами, которые работают только одним движением машины. Существует шесть основных типов простых машин: наклонная плоскость, винт, клин, рычаг, колесо и ось.

Наклонная плоскость

Идти или ехать прямо вверх по крутому склону гораздо сложнее, чем по извилистой наклонной дорожке. Мягкий наклон уменьшает количество силы, необходимой для перемещения объекта. Простая машина, использующая этот принцип, — наклонная плоскость. Наклонная плоскость – это плоская поверхность, расположенная под углом к ​​горизонтальной поверхности. Пандус является примером наклонной плоскости.

Чтобы поднять коробку, нужно совершить такую ​​же работу, как и для того, чтобы толкнуть эту коробку вверх по наклонной плоскости. Чтобы поднять ящик, необходимо совершить работу, равную силе в 1500 Н, умноженной на расстояние в 1 м, или . Чтобы толкнуть ящик по пандусу, необходимо совершить работу, равную силе 300 Н, умноженной на расстояние 5 м, или . Чтобы поднять коробку, нужно совершить такую ​​же работу, как и для того, чтобы толкнуть ее вверх по пандусу. Преимущество наклонной плоскости в том, что плоскость позволяет двигателю использовать меньшую силу. Компромисс заключается в том, что сила должна быть приложена на более длинном расстоянии.

Винт

Некоторые простые машины являются модифицированными версиями других простых машин. Винт представляет собой наклонную плоскость, обернутую по спирали вокруг центрального цилиндра. Спирали или нити винтов образуют небольшие уклоны, которые идут вверх от кончика. В отличие от пандуса, по которому человек может столкнуть коробку, наклонная плоскость винта движется сквозь объект или материал. Винты можно найти во многих распространенных устройствах, таких как крышки от банок, лампочки и болты.

Клин

Как и винт, клин представляет собой простой механизм, в котором наклонная плоскость движется сквозь объекты или между ними. Это наклонная плоскость с одной или двумя наклонными сторонами. Он толстый на одном конце и сужается к тонкому краю. Клинья обычно используются для разделения объектов или удержания их на месте. Типичными примерами являются ножи, топоры и лопаты. Клин облегчает работу за счет уменьшения требуемой входной силы. В свою очередь, входная сила должна быть приложена на большее расстояние. Клин также изменяет направление входной силы. По мере того, как инструмент для резьбы перемещается по дереву, направленная вниз входная сила превращается в горизонтальную силу, которая раздвигает древесину.

Рычаг

Рычаг представляет собой жесткий стержень, который может свободно вращаться вокруг фиксированной точки для подъема чего-либо, известного как груз. Неподвижная точка, вокруг которой вращается рычаг, является точкой опоры. Часть рычага между входной силой и точкой опоры является входным плечом, а часть между точкой опоры и выходной силой – выходным плечом. Рычаги можно разделить на три класса. Лом, качели и лодочное весло — примеры первоклассных рычагов. В рычаге первого рода точка опоры расположена между входной и выходной силами, и положение точки опоры определяет, насколько легко поднять груз. Движение объекта перемещается в направлении, противоположном входной силе.

Тачка и открывалка для бутылок — примеры рычагов второго рода. В этом типе рычага выходная сила расположена между входной силой и точкой опоры.

Удочка и бейсбольная бита являются примерами рычагов третьего рода. Точка опоры рычага третьего рода находится на конце рычага, и входная сила приложена между точкой опоры и выходной силой. Кроме того, рычаг третьего рода не меняет направление входной силы. Рычаг третьего класса оказывает меньшую выходную силу на большее расстояние.

Шкив

Шкив представляет собой колесо с желобками, по которому проходит канат, цепь или трос, и он может быть фиксированным или подвижным. Неподвижный шкив прикреплен к чему-то, что не движется, например, к потолку или стене, при этом расстояние, на которое веревка тянется вниз, равно расстоянию, на которое груз перемещается вверх. Чтобы входная работа равнялась выходной работе, входная сила на веревке должна равняться выходной силе, действующей на груз; поэтому неподвижный шкив не меняет ни силы, ни расстояния. Он изменяет только направление входной силы.

Шкив, прикрепленный к перемещаемому объекту, называется подвижным шкивом. В отличие от неподвижного шкива, подвижный шкив увеличивает силу; поэтому входная сила должна быть приложена на большее расстояние. При соединении неподвижных и подвижных шкивов образуется система шкивов.

Колесо и ось

Колесо и ось — это простая машина, состоящая из двух круглых объектов разных размеров. Ось, которая является меньшей из двух объектов, прикреплена к центру большего колеса. Колесо и ось вращаются вместе. Входная сила может быть приложена либо к колесу, либо к оси. Дверные ручки, отвертки и ручки кранов являются примерами колес и осей.

Составные машины

Составные машины, как и автомобили, состоят из нескольких простых машин. Сгорание топлива в цилиндрах автомобильного двигателя заставляет поршни двигаться вверх и вниз. Это заставляет коленчатый вал вращаться. Сила, создаваемая вращающимся коленчатым валом, передается на другие части автомобиля, такие как коробка передач и дифференциал. Обе эти части содержат шестерни, представляющие собой колесо и оси. Автомобили также содержат рычаги и шкивы.

Подумайте о науке

Указания: Ответьте на следующий вопрос.

1. Велосипед — это составная машина. Назовите не менее двух простых механизмов, используемых в велосипеде.

Механическое преимущество

Работа — это передача энергии. Напомним, что энергия не создается и не уничтожается — она сохраняется. Следовательно, выходная работа не может быть больше входной работы для любой машины. Если машина не умножает работу, чем она полезна? Машина облегчает работу, умножая силу или расстояние или изменяя направление входной силы.

Количество раз, когда машина увеличивает входную силу, является механическим преимуществом (MA) машины. MA машины – это отношение выходной силы к входной силе. Его можно рассчитать по следующему уравнению:

И входная сила, и выходная сила измеряются в ньютонах. В результате юниты отменяются, и с механическим преимуществом не связаны никакие юниты.

Для первоклассного рычага чем ближе выходная сила к точке опоры, тем больше механическое преимущество рычага. Поскольку рычаг второго рода умножает силу, его механическое преимущество всегда больше 1. Однако для рычага третьего рода механическое преимущество всегда меньше 1,9.0005

Механическое преимущество фиксированного шкива: 1. Как показано ниже, человеку необходимо приложить силу 4 Н, чтобы поднять груз массой 4 Н. Однако человек может тянуть вниз, а не вверх, что легче.

Механическое преимущество подвижного блока больше 1. Оно равно количеству сегментов каната, удерживающих груз. Сила умножается, потому что входная сила действует на расстояние, в два раза превышающее выходную силу. Можно приложить силу 2 Н, чтобы поднять груз, который весит в два раза больше, то есть 4 Н.

Подумайте о науке

Указания: Ответьте на следующий вопрос.

1. Как увеличить механическое преимущество подвижного шкива?

Работа, энергия и простые машины

Работа В физике говорят, что сила совершает работу, если при действии происходит смещение точки приложения в направлении силы. W = F x d (измеряется в джоулях, Дж) Работа переносит энергию из одного места в другое или из одной формы в другую. См. теорему об энергии работы справа	Мощность В физике мощность — это скорость выполнения работы, количество энергии, передаваемой в единицу времени. Не имея направления, это скалярная величина. В Международной системе единиц единицей мощности является джоуль в секунду (Дж/с), известный как ватт в честь Джеймса Уатта, разработчика паровой машины в восемнадцатом веке.	Теорема об энергии/работе Принцип работы и кинетической энергии (также известный как принцип работы-энергии ) утверждает, что работа всех сил, действующих на частицу (работа равнодействующей силы), равна изменение кинетической энергии частицы. Работа = ΔKE

Работа

В физике говорят, что сила совершает работу, если при действии происходит смещение точки приложения в направлении силы.

W = F x d (измеряется в джоулях, Дж)

Работа переносит энергию из одного места в другое или из одной формы в другую. См. теорему об энергии работы справа

Мощность

В физике мощность – это скорость выполнения работы, количество энергии, передаваемой в единицу времени. Не имея направления, это скалярная величина. В Международной системе единиц единицей мощности является джоуль в секунду (Дж/с), известный как ватт в честь Джеймса Уатта, разработчика паровой машины в восемнадцатом веке.

Энергия/работа Теорема

Принцип работы и кинетической энергии (также известный как принцип работы-энергии ) утверждает, что работа всех сил, действующих на частицу (работа равнодействующей силы), равна изменению кинетической энергии частица. Работа = ΔKE

Наконец-то мы узнали, как были построены пирамиды!

Что такое простая машина?

Простые механизмы облегчают работу, увеличивая, уменьшая или изменяя направление силы. Научная формула работы такова: w = f x d, или работа равна силе, умноженной на расстояние. Простые машины не могут изменить объем выполняемой работы, но они могут уменьшить усилие, необходимое для выполнения работы! Для наклонной плоскости и рычага требуется меньшее усилие (сила усилия) для выполнения той же работы, потому что расстояние увеличивается. Используя простые машины, египтяне смогли построить пирамиды.

Наклонные плоскости уменьшают необходимое усилие, но требуют большего расстояния.

Толкая предмет вверх по наклонной поверхности, можно переместить предмет на высоту h с меньшей силой, чем вес предмета.

Сила сопротивления Fr =мг, вес объекта. Требуется работа (Fxd = mgh), чтобы преодолеть эту силу сопротивления и поднять объект на высоту h. Совершая над ним работу, мы сообщаем ему гравитационную потенциальную энергию mgh. Прилагая силу (усилие), чтобы подтолкнуть объект вверх по склону, мы выполняем ту же работу в идеальном случае отсутствия трения. Таким образом, установив работу равной FeL = Frh, мы получим идеальное механическое преимущество Fr/Fe = L/h или Din/Dout.

Другой подход к наклону состоит в том, чтобы просто рассчитать величину силы, необходимой для толкания объекта вверх по склону без трения. Если силы решить, как в стандартной задаче наклона, вы обнаружите, что требуемая сила равна Fe=mgsinθ = mgh/L = Fr (h/L) .

Ideal Mechanical Advantage (IMA) представляет сценарий отсутствия трения

Actual Mechanical Advantage учитывает трение

Термины могут сбивать с толку!

Как видно на рисунке справа, ААД рассчитывается путем деления силы сопротивления на силу усилия. В других источниках вы увидите их помеченными как выходная сила и входная сила соответственно. Сила сопротивления – это ВЕС объекта, который необходимо переместить. Это выходная сила простой машины. Входное усилие такое же, как усилие, прилагаемое для перемещения объекта с помощью машины. Эта формула для ААД одинакова для рычага и наклонной плоскости.

Эффективность = работа/работа в x 100

Другой способ расчета эффективности: AMA/IMA x 100 увеличивая дистанцию.

Рычаг представляет собой простой механизм, состоящий из жесткого стержня, который вращается вокруг фиксированной точки, называемой точкой опоры. Рычаг облегчает выполнение работы, уменьшая усилие, необходимое для перемещения объекта. Чтобы уменьшить необходимую силу, необходимо увеличить расстояние, на котором действует сила. Чтобы увеличить это расстояние, груз, который нужно переместить, должен находиться близко к точке опоры, а сила должна быть приложена далеко от точки опоры.

Типичным примером рычага являются качели. Человеческая рука также является рычагом, где локоть является точкой опоры, а мышцы прилагают усилие.