Глава 7. Станки с числовым программным управлением

В настоящее время на деревообрабатывающих предприятиях идет вытеснение устаревших станков новыми видами оборудования. В деревообработку пришли инновационные технологии. На смену станкам общего назначения повсеместно внедряются станки с числовым программным управлением (ЧПУ). Технология деревообработки переходит на принципиально новый технологический уровень, на котором траектории перемещения режущего инструмента определяются координатами точек, через которые проходит траектория. Возможностям новых фрезерных станков наилучшим образом соответствуют концевые фрезы, обеспечивающие обработку пазов, обработку кромок щитовых деталей по периметру, обработку деталей любого сложного профиля.

Использование таких фрез на станке с ЧПУ позволяют за одну установку заготовки получить полностью обработанную деталь: выполнить раскрой, например, плиты, выбрать гнезда и пазы любой формы, произвести прямую или фасонную обработку кромок, нарезать шипы на торцах заготовки, сформировать профиль филенки, выполнить скульптурные работы и др.

Для обучения студентов кафедрой Станков и инструментов был куплен простейший фрезерный станок с ЧПУ. Конструкция такого станка включает портал (раму П-образной формы), на котором смонтирован двух координатный суппорт с возможностью перемещения в направлении горизонтальной и вертикальной осей. Портал и суппорты перемещаются винтами и гайками с помощью шаговых двигателей. Портал перемещается вглубь от оператора по оси Y, горизонтальный суппорт – по оси Х и вертикальный – по оси Z. На вертикальном суппорте установлен силовой электродвигатель механизма резания станка с режущим инструментом: фрезой, круглой пилой, шлифовальным кругом.

Шаговые двигатели управляются электрическими импульсами. На каждый импульс режущий инструмент может сместиться на 0,01 мм или 0,001 мм. Количество импульсов считается компьютером.

Практические занятия со студентами проводятся так. Все достают свои сотовые телефоны. Кладут на бумагу и ручкой обводится внешний контур, указывается рамка экрана. Получился чертеж, вид сверху. Буквами а,б,в,…, ю указываются характерные точки эскиза, границы прямого участка и дуги окружности. В нижнем левом углу чертежа указывается начало координат и проводятся оси Х и Y. Для каждой точки чертежа записываются значения координат (х, у).

Переходим к составлению управляющей программы, используя принятые коды. Их более ста, но для нашей задачи достаточно знать только три кода G:
– G01 – линейное перемещение со скоростью подачи, это программа перемещения фрезы по прямой линии от точки к точке;
– G02 – круговое перемещение по часовой стрелке;
– G03 – круговое перемещение против часовой стрелки.
Код М02 – конец программы.
Программа записывается кадрами, например:
G01 X200 Y0 S6000 F1000. Здесь S – частота вращения фрезы, оборотов в минуту, F - скорость подачи, мм/мин.
Каждое перемещение от точки к точке записывается отдельным кадром.

Когда программа написана, она набирается в текстовом редакторе блокнот и переносится на станок. Правильность написания программы проверяется с помощью опции «имитация». В окне компьютера программа вычерчивает линию контура чертежа. Иногда спотыкается. Значит где-то допущена ошибка. Надо ее найти и исправить. Затем включается станок. На заготовке, листе фанеры, указывается начало координат. От этой точки станок работает в автоматическом режиме, точно копируя чертеж. Все это на занятиях сопровождалось неприкрытым студенческим восторгом. Мы, преподаватели, тоже не сдерживали себя. Ведь каждый студент сделал для себя деревянный смартфон.

Для составления сложных управляющих программ используются различные системы, например ArtCAM Pro. Начинающим же, как школьникам, первоклашкам, надо знать азбуку, научиться составлять программу вручную. Для этого я написал книгу «Обработка древесины на станках с ЧПУ».

Своими знаниями и умениями я поделился с коллегами. Неподдельный интерес проявили доценты С.В. Щепочкин и А.С. Красиков. Они молодые, энергичные быстро разобрались в сути, обучаясь вырезали подарочные сувениры. А.С. Красиков в домашних условиях сделал для себя фрезерный станок с ЧПУ.