Типы ЧПУ и связанного с ним ПО для станков

В этом материале вкратце рассматриваются принципы числового программного управления для станков и ПО, оптимизирующие процессы разработки и производства. CNC или ЧПУ – это система станок-контроллер, иногда с подключением компьютера, где специальный софт контролирует процесс обработки металла, что позволяет производить изделия без участия человека. Компьютер управляет режущим инструментом с помощью цифровых кодов, а также специально созданных для определенных деталей программ, выполняя все производственные операции самостоятельно.

Металлообработка на компьютеризированном оборудовании упростила производство плоских и объемных изделий, деталей, сократила участие человека в обработке продукции. Станки с ЧПУ позволяют улучшить качество и другие важные факторы производства.
Современные станки с ЧПУ полностью автоматизированы и управляются ПО контроллеров, а также CAM-программами для автоматизированного производства. Этому этапу развития промышленности предшествовало более простое числовое управление с фиксированными G-кодами, т.е. управление обеспечивалось примитивными программами на перфоленте, которая загружалась в компьютер станка. Теперь ПО и управляющие устройства более совершенны и могут быть интегрированы с дополнительными программными пакетами, повышающими эффективность производства. Существует несколько типов программных комплексов для интеграции с ЧПУ.

Файлы, создаваемые ПО CAM, управляют производственными процессами в станках с ЧПУ и контролируют важнейшие параметры. Программы CAM сокращают время производства, устраняют необходимость создания физических чертежей деталей.

С таким программным обеспечением станок производит больше деталей с лучшим качеством и меньшими затратами, устраняя негативное влияние человеческого фактора. Станки с ЧПУ, управляемые ПО CAM, оснащены датчиками, в т.ч. лазерными, которые способны обнаружить даже небольшие дефекты и погрешности в изделиях. При обнаружении проблем в производственных процессах компьютер автоматически уведомляет оператора.

ПО CAD (Computer-Aided Design) – это программный пакет, используемый для проектирования изделия, готовый макет из него передаётся в программу CAM для дальнейших производственных операций. Большая часть современных программ CAD оснащены системами векторного черчения в формате 2D, а в более продвинутом варианте и возможностью объемного 3D-моделирования прототипов изделий.

ПО САПР даёт возможность разработчикам создавать полноценную виртуальную модель для удобства редактирования и изготовления образцов, что сокращает время проектирования, а также предпроизводственной подготовки. Другие функции программ САПР:
- 3D параметрическое моделирование на основе
чертежей и техдокументации;
- Твердотельное моделирование;
- Моделирование поверхностей произвольной формы;
- Сохранение данных для повторного использования;
- Создание каркасной геометрии;
- Автоматизированное проектирование сборки;
- Расчет общих свойств узлов и деталей;
- 3D-визуализация модели изделия с вращением и подсветкой;
- Двунаправленная параметрическая ассоциация;
- Включение программного кода в файл модели для связи и управления желаемыми атрибутами модели;
- Программируемая оптимизация дизайна;
- Сложносоставные процедуры визуального анализа;
- Проверка проектов на соответствие правилам проектирования и спецификациям техдокументации;
- Автоматическое создание стандартных компонентов проекта;
- Моделирование конструктивных особенностей изделия без создания физического прототипа;
- Создание библиотек деталей и сборок;
- Загрузка проектных данных прямо в память компьютера оборудования;
- Вывод непосредственно на контроллер станка для быстрого прототипирования или производства;

Инструменты CAE (Computer-Aided Engineering) нужны при инженерном проектировании, анализе, проектировании, моделировании, планировании, производстве, диагностике и коррекции операций механообработки.
Утилиты CAE управляют всеми тремя этапами производства: предварительная обработка, анализ качества обработки и постобработка. Возможности приложений CAE:
- Анализ напряжений в компонентах и ​​сборках с использованием аналитики конечных элементов;
- Термический анализ и регуляция потока СОЖ;
Кинематика;
- Моделирование механических событий (MES)
- Анализ для моделирования процессов литья, штамповки, формования и других операций;
- Оптимизация отдельного процесса или всей операции;

Некоторые девелоперы промышленного ПО объединили все три пакета управляющих приложений ЧПУ в один управляемый программный комплекс, получив связку CAD/CAE/CAM. Этот комплекс управляет и контролирует все производственные процессы: черновой проект, созданный в CAD, анализ в CAE, и производство, контролируемое ПО CAM.