Числовое программное управление
Числово́е програ́ммное управле́ние (ЧПУ), автоматизация управления технологическим оборудованием с помощью устройства числового программного управления (встроенной ЭВМ) по заранее заданной управляющей программе – совокупности команд на языке программирования, соответствующей заданному алгоритму функционирования оборудования при выполнении технологической операции.
Оборудование с ЧПУ применяется в серийном производстве для решения следующих задач:
1) автоматизация технологических операций изготовления изделий, позволяющая увеличить производительность выпуска готовой продукции за счёт сокращения времени на вспомогательные переходы и ускорения вспомогательных перемещений; комплексная автоматизация технологических систем, в которых оборудование с ЧПУ является основным элементом;
2) обеспечение гибкости серийного производства, когда требуется осуществлять быстрый переход (переналадку) оборудования на изготовление новых изделий;
3) реализация технологических процессов с максимальной концентрацией технологических операций, обеспечивающая повышение точности и производительности серийного выпуска изделий при непроточных методах организации производства;
4) обработка изделий сложной конструкции, которые невозможно изготовить на оборудовании с ручным управлением;
5) обеспечение стабильности (повторяемости) получаемых показателей качества в процессе обработки партий изделий, в отличие от обработки изделий на технологическом оборудовании с ручным управлением, а также уменьшение числа ошибок, вызванных человеческим фактором.
По сравнению с другими видами программного управления (цикловое программное управление, кулачковые системы программного управления и копировальные системы) ЧПУ обеспечивает высокую гибкость и более широкие технологические возможности оборудования.
В наибольшей степени устройствами ЧПУ оснащены дерево- и металлообрабатывающие станки, 3D-принтеры, а также промышленные роботы (вспомогательное оборудование).
Программирование оборудования с ЧПУ – процесс разработки управляющих программ, используемых для автоматизации управления технологическим оборудованием, оснащённым устройствами ЧПУ.
Управляющая программа содержит информацию о величинах и скоростях перемещений рабочих органов технологического оборудования относительно нулевой точки рабочей системы координат, а также технологические команды исполнительным механизмам оборудования, например указания о смене инструмента и его коррекции, подаче охлаждающей жидкости и др. Эта информация записывается на носитель в кодах конкретного устройства ЧПУ. Последовательность записи соответствует принятой последовательности технологической операции, структурно состоящей из таких элементов, как установы, позиции, технологические и вспомогательные переходы, рабочие и вспомогательные ходы.
Правила кодирования (записи) информации в управляющих программах, разрабатываемых для оборудования с ЧПУ, регламентируется стандартом ISO 7-bit (ISO 6983-1:2009 и ГОСТ 20999). Внедрение данного стандарта позволило установить общие для всех устройств ЧПУ правила кодирования информации, что обеспечивает быстрое освоение устройств разных производителей.
При этом стандартом ISO 7-bit не определена часть подготовительных и вспомогательных функций, которыми задаются основные команды рабочим органам станка. В связи с этим разные производители устройств ЧПУ добавляют дополнительные функции, которые прописаны в руководствах по программированию для конкретных моделей. Помимо этого, у части производителей параллельно с языком программирования ISO 7-bit действуют языки собственной разработки.
Управляющие программы разрабатываются посредством ручного или автоматизированного программирования с применением системы автоматизированного проектирования технологической подготовки производства (CAM-системы).