Что такое NC Studio и для чего нужна эта система

NcStudio относится к системам числового программного управления для станков. Это не станок и не программа проектирования, а управляющая часть станка с ЧПУ: она читает готовый файл обработки и превращает его в движение осей и вращение шпинделя. В описаниях станков название пишут и слитно, и через пробел, но речь об одной разработке китайской компании Weihong.

Исполнений по способу управления два: связка компьютера с платой контроллера и автономный контроллер со встроенным экраном. Система управления станком выполняет готовый файл, двигает оси вручную, запоминает нулевую точку заготовки, меняет на ходу скорость подачи и обороты шпинделя, ставит обработку на паузу. Траектории она не считает, их готовят заранее в CAM-системе, программе расчёта траектории инструмента по модели изделия. Ставят её в основном на фрезерно-гравировальные станки по дереву, пластику, композитам и камню.

Из чего состоит система управления NC Studio

В компьютерном исполнении комплект собран из двух частей. Это программа на компьютере оператора и плата контроллера.

Плату ставят в этот же компьютер и связывают со станком кабелями через плату коммутации.

Что приходит покупателю физически, видно по составу поставки платы PCIMC-74A: контроллер, плата входов-выходов, коммутационная плата, набор кабелей и диск с программой.

Сама эта плата уже архивная, в актуальном ряду её место заняли PM85A и PM95A, но состав комплекта у станка прежний.

Программная часть на компьютере оператора

Окно на экране показывает траекторию, текущие координаты, подачу и обороты шпинделя.

Версий выпущено несколько, и взаимозаменяемыми они не являются. Пятая, восьмая, девятая, десятая и пятнадцатая рассчитаны на разные платы и разные поколения станков. Что добавлено в свежих версиях, смотрят в руководстве конкретной версии. Требования к Windows тоже отличаются. Пятая версия рассчитана на 32-разрядные Windows 98, 2000, XP и 7, с Windows 8 и 10 она не работает. Десятая поддерживает Windows 7, 8 и 10 в 32- и 64-разрядном варианте.

Требования к компьютеру идут двумя наборами, минимальным и рекомендованным. В рекомендованном для восьмой и десятой версий это 8 ГБ оперативной памяти при 64-разрядной Windows и SSD на 256 ГБ, видеокарты хватит встроенной.

Разъём на материнской плате при этом должен подходить к плате контроллера.

Систему поставляют и в комплекте со станком, и отдельно, платой контроллера с программой.

Отказавшую плату меняют на такую же модель, а версию программы подбирают под неё.

Плата контроллера и коммутация со станком

Плата контроллера формирует импульсы для драйверов шаговых двигателей или сервоприводов по протоколу STEP/DIR (шаг и направление). Она же принимает сигналы датчиков станка. Разъём зависит от модели: PM85A ставится в слот PCI, PM95A рассчитана на PCI-E.

Проверять разъём нужно до покупки компьютера, потому что слота PCI на свежих материнских платах может не оказаться.

Со станком контроллер связан через коммутационную плату, её же называют платой развязки. Через неё проходят концевые выключатели (датчики, ограничивающие ход по осям), кнопка аварийного останова, сигнал ошибки шпинделя и аналоговый выход 0–10 В на преобразователь частоты.

Какие задачи решает система на станке с ЧПУ

В смену оператор станка с ЧПУ имеет дело не с электрикой, а с окном на экране. Через это окно оператор ведёт всю повседневную работу на станке.

• Загрузка управляющей программы, то есть файла с командами, по которым движется станок.
• Ручное перемещение по осям, выход в машинный ноль, привязка инструмента.
• Задание нулевой точки заготовки, от которой отсчитываются рабочие координаты.
• Правка скорости подачи и оборотов шпинделя по ходу обработки.
• Пауза, останов и возобновление работы с точки останова.

Внутри координаты пересчитываются в импульсы приводов, а движение нескольких осей по прямой или дуге согласует интерполяция. Машинные координаты привязаны к самому станку и не меняются.

Рабочие координаты отсчитываются от нуля заготовки и задаются заново под каждую деталь.

Исполнения NC Studio по способу управления станком

Вопрос «что стоит на станке» сводится к тому, где система считает движение осей и где находится пульт оператора. Саму траекторию в обоих исполнениях готовят заранее. Вариантов два, и различаются они не столько функциями, сколько надёжностью и удобством.

Связка компьютера с платой контроллера

Здесь всё держится на компьютере: файлы, экран, клавиатура и мышь.

Выигрыш в большом экране, привычной работе с файлами и простом обновлении программы. Обратная сторона в том, что станок останавливается вместе с компьютером, а причиной бывает и обновление Windows, и забитый пылью вентилятор.

Автономный контроллер со встроенным экраном

Автономный контроллер выглядит как отдельный блок с экраном и кнопками. Файл он держит в собственной памяти и ведёт станок без постоянно подключённого компьютера. Сам файл приносят на флешке.

Автономные блоки Weihong выпускает несколькими поколениями: у распространённого NK105 три оси и небольшой монохромный экран. В актуальной линейке есть модели новее, и состав ряда сверяют по каталогу производителя на дату покупки.

Кому подходит каждый вариант

Связка с компьютером удобнее там, где файлы меняются каждый день, деталь сложная, а за станком стоит подготовленный технолог. Автономный блок выигрывает в запылённом цеху и на повторяющихся заказах: включил, выбрал файл с флешки, запустил. По управлению обработкой разница между ними невелика. А вот по числу осей и объёму памяти автономные блоки обычно скромнее. Поэтому многоосевые задачи чаще остаются за компьютерным исполнением.

Отдельной строкой в бюджете управление станком появляется редко, чаще оно входит в цену станка. Сверх неё оплачивают пусконаладку, обучение оператора и запасную плату контроллера на случай отказа. Стоимость зависит от конфигурации станка и объёма работ на площадке, поэтому расчёт запрашивают под конкретную задачу.

На каком оборудовании применяется NC Studio

Чаще всего систему встречают на фрезерно-гравировальных станках с ЧПУ по дереву, пластику, композитам и камню. Это мебельные цеха, раскрой МДФ и фанеры, изготовление рекламных конструкций, обработка искусственного и натурального камня.

Фрезеровкой круг не ограничивается: в руководствах NcStudio 10 описаны исполнения для гидроабразивной резки и резки стекла.

Мощность, точность и жёсткость задаёт сам станок, а не управление, и выбирают их отдельно. Как эти параметры описывают у конкретной машины, видно на примере токарного станка с ЧПУ TCK50–500, который мы разбирали отдельно.

Подготовка управляющих программ для работы в системе

Сначала контур или модель рисуют в CAD, программе черчения и трёхмерного моделирования. Затем в CAM-системе назначают инструмент, глубину и стратегию обработки, и только потом получают файл для станка.

Расчёт CAM в понятный станку текст превращает постпроцессор, модуль перевода траектории в кадры G-кода под конкретное управление. Сам G-код (язык кадров с адресами команд и координат) в отечественной практике описан ГОСТ 20999-83 «Устройства числового программного управления для металлообрабатывающего оборудования. Кодирование информации управляющих программ». По каталогу межгосударственных стандартов Росстандарта он числится действующим.

Постпроцессоры под NcStudio выпущены для распространённых CAM-пакетов, и брать нужно свой: чужой, как правило, даёт ошибку кадра или неверную подачу.

Форматы приёма зависят от версии. Руководство пользователя NcStudio 5.5.60 компании Weihong называет для пятой версии два формата управляющих программ: команды G-кода и HP PLT. В восьмой перечень шире, к нему добавлены DXF, ENG и NCE.

Точный список для своей версии смотрят в её руководстве, а не в описании станка у продавца.

Чего система не умеет и когда её возможностей мало

Главное ограничение заложено в назначении: система исполняет готовый файл и не проектирует изделие. Ни модели, ни траектории, ни расчёта режимов резания здесь нет, и CAM она не заменяет ни в какой версии.

Второе ограничение касается компьютерного исполнения. Работа станка привязана к состоянию Windows, поэтому сбой, вирус или неудачное обновление останавливают обработку. Лечится это автономным контроллером либо выделенным компьютером, который занят только станком и не выходит в интернет.

Третье упирается в число осей, а его задаёт плата контроллера.

У массовых плат под STEP/DIR это три или четыре оси: у PCIMC-74A максимум четыре, у автономного NK105 три. Десятая версия по описанию производителя работает с оборудованием от трёх до пяти координат, поэтому пятиосевая обработка упирается в плату, а не в программу.

Есть задачи и крупнее. Автоматическая смена инструмента по сложному циклу, сбор данных о загрузке станков, работа в общем контуре производства. Такие задачи закрывают промышленными стойками ЧПУ другого класса.

Запуск и эксплуатация станка с системой NC Studio

Разговор с поставщиком станка стоит начинать до подписания договора. Ответы на четыре вопроса показывают, насколько он владеет тем, что продаёт.

• Какое управление установлено, в каком исполнении и какой версии.
• Есть ли документация на русском языке и что именно переведено.
• Кто выполняет пусконаладку и обучение оператора, входит ли это в поставку.
• Как решается вопрос запчастей: срок поставки платы контроллера и наличие подменной.

Если продавец не может назвать ни версию, ни состав комплекта, запросите документацию до оплаты.

Мы при подборе оборудования разбираем комплектацию вместе с заказчиком, сверяем плату, версию и приводы между собой. Без такой сверки несовпадение обнаруживается уже на пусконаладке, когда станок стоит в цехе.

Проверки перед первым запуском

Перед пуском станка проверяют четыре вещи. Это привязка нулевой точки заготовки и надёжность её крепления. Дальше идут вылет и состояние инструмента, свободный ход по осям в границах программы. Последнее удобно смотреть прогоном на холостом ходу, без вращения шпинделя.

Отдельно убеждаются, что концевые выключатели станка подключены и срабатывают, а программные ограничения по осям выставлены.

Пыль и стружку от фрезеровки дерева и композитов убирают сразу, для чего станок дополняют аспирацией, то есть вытяжкой из зоны реза. Воздухообмен в самом цехе решают отдельно, промышленными вентиляторами, один из таких мы разбирали в материале про мощную вентиляцию.

Действия при сбое во время обработки

При остановке станка сначала снимают напряжение со шпинделя и не двигают оси вручную, пока не ясно, сохранились ли координаты. Возобновление с точки останова система поддерживает, на него и рассчитывают при обрыве питания или паузе для смены инструмента. Но проходит оно корректно только при неизменной привязке нуля заготовки.

Если координаты сбились, деталь дорабатывают с новой привязки и с осторожной подачей.

Отключение питания посреди обработки грозит прежде всего испорченной деталью: шпиндель останавливается в материале и оставляет след, а продолжить работу удаётся только с сохранённой точки останова.

После смены инструмента возобновляют так же: инструмент привязывают по высоте заново, а ноль заготовки не трогают, иначе продолжение пойдёт со смещением. Порядок для своей версии сверяют по руководству пользователя.

Бывает и так, что программа не видит плату даже после переустановки драйвера, приводы теряют шаги на одной и той же оси, срабатывает защита шпинделя. Если режимы резания и состояние инструмента уже проверены, а признак повторяется, дело чаще в железе, чем в настройках. Такой случай разбирают с сервисным инженером до следующего запуска.

Частые вопросы

Чем NcStudio отличается от Mach3 при управлении станком?

В компьютерном исполнении обе относятся к классу программных систем ЧПУ на базе ПК. Отличаются они совместимостью с платами и приводами, набором версий и составом документации, поэтому сравнивают конкретные версии по их руководствам.

Почему программа не видит плату контроллера после переустановки Windows?

Чаще всего не установлен драйвер платы, который идёт в комплекте, либо разрядность Windows не совпадает с версией. Проверяют разъём, драйвер и таблицу совместимости.

Что делать, если компьютер, управлявший станком, вышел из строя?

Плату контроллера переставляют в другой компьютер с подходящим разъёмом, ставят ту же версию и восстанавливают параметры станка из сохранённого файла настроек. Без него настройку повторяют заново.

Что проверить, если станок начал терять шаги при обработке?

Смотрят подачу и глубину резания, состояние фрезы, люфт передач, нагрев драйверов шаговых двигателей и экранирование кабелей. Потеря шагов обычно идёт от механики станка и от помех.

Что должен уметь оператор станка с ЧПУ?

Читать управляющую программу, выставлять ноль заготовки, менять и привязывать инструмент, подбирать подачу и обороты под материал, останавливать станок при посторонних звуках и вибрации. Этому учат на пусконаладке.

На каком языке выпускается интерфейс и документация системы?

Базовые языки интерфейса английский и китайский. Русские руководства и переводы интерфейса распространяют поставщики, официальной русской локализации производитель не заявляет, поэтому язык документации оговаривают отдельно.