Фрезерные работы на станках с ЧПУ: принципы и особенности

Фрезерные работы на станках с ЧПУ позволяют эффективно решать самые сложные задачи по 3D обработке достаточно широкого спектра материалов. Таким образом, широчайший ассортимент производимых изделий обуславливает высокий спрос на такую технику в различных сферах производства.

Чтобы четко понимать, подойдет ли та или иная модель для Вашего бизнеса, необходимо четко представлять ее производственный потенциал. Но для начала узнать принцип работы подобного оборудования и его составляющие.

Составляющие фрезерного станка с ЧПУ

Итак, поставляемые на рынок фрезерно-гравировальные станки с ЧПУ являются автоматизированным комплексом обработки заготовок из пластика, металла, древесины, камня и других материалов. Но, несмотря на свое внушительное разнообразие, в глобальном конструктивном смысле все модели схожи и состоят из общих частей.

К числу таковых относятся:

Механические узлы и агрегаты;
Электронные системы контроля;
Управляющий блок фрезерного станка с ЧПУ.

Механическая часть фрезерного оборудования включает станину, рабочий стол с элементами фиксации заготовки, портал со шпинделем, шаговые электродвигатели, цангу и цанговый патрон, а также ряд других элементов.

Разумеется, главным рабочим инструментом фрезера является металлическая фреза. Эта разновидность инструмента обработки заготовок представлена в широком разнообразии. Фрезы различаются по размеру, типу, назначению для выполнения той или иной операции. Они меняются в ручном (оператором) или автоматическом режиме на современном фрезерном оборудовании. Подбирая ту или иную фрезу, можно выполнять гравирование поверхности заготовки, создание объемного рельефа, ее сверление, обработку краев и другие операции.

Фрезерные работы на станках с ЧПУ осуществляются следующим образом. Вращательное движение фрезе сообщает электромотор шпинделя, который подвешен на портале фрезерного станка. Получая команды от контроллера ЧПУ, электромоторы перемещают портал по соответствующим координатам в трех плоскостях. Это позволяет правильно и точно позиционировать фрезу над обрабатываемой заготовкой.

Перемещением шпинделя, параметрами вращения фрезы, интенсивностью охлаждения и другими факторами управляет соответствующие системы на базе ЧПУ. Точность позиционирования фрезы высока, что положительно сказывается на качестве готовых изделий — она лишь немногим уступается лазерной обработке. По этой причине фрезерные граверы с ЧПУ активно применяются для производства серийных изделий и прецизионной обработки различных изделий.

Электронные системы контроля отслеживают перемещение рабочего инструмента станка.

Их работа основана на алгоритмах числового программного управления, заданных непосредственно через модель обработки заготовки.

Их наличие позволяет практически полностью исключить брак в производстве изделий и своевременно обнаружить отклонения в режиме обработки без участия оператора.

Блок управления станком благодаря установленному софту отдает команды системе фрезерного станка. Его задача заключается в перекодировке загруженной модели обработки заготовки, построенной в AutoCAD, SolidWorks, 3DMAX, ARTCAM, Corel Draw в так называемый G-код. Последний представляет собой специализированные команды, направляемые электродвигателям фрезера. Таким образом, графический файл преобразуется в четкий алгоритм работы механического оборудования с заданным фрезерным набором.

Фрезерные работы на станках с ЧПУ: область применения

При такой особенности конструктивного исполнения фрезерные станки с ЧПУ той или иной модели могут использоваться в различных отраслях. К примеру, к таковым относятся:

Фрезерные работы по дереву на ЧПУ оборудовании. Это, пожалуй, наиболее популярная сфера производственной деятельности, где используются такие методы обработки заготовок. Объёмная обработка, распил, сверление отверстий под различными углами, торцовка краев, выполнение пазов – все эти операции успешно выполняются фрезерами. Такая техника незаменима при изготовлении дверей, корпусной и сборной мебели, балясин и других элементов лестниц, фигурных карнизов, настенных панно и другой продукции;
Ритуальный бизнес . Гравировка и фрезеровка являются неотъемлемой частью производства скульптурных памятников и надгробий в виде плит;
Обработка металлов . Предварительная и чистовая фрезеровка, расточка отверстий, сверление и гравировка металла, а также иные операции по металлу также эффективно выполняются на фрезерах с ЧПУ;
Стоматология . Благодаря высокой точности обработки, ряд протезов для этой отрасли медицины также может выполняться при помощи предлагаемого оборудования;
Ювелирное дело . Драгоценные и полудрагоценные камни также нередко обрабатываются при помощи универсальных фрезеров с ЧПУ. Такие аппараты также применяются для гравировки внутренней либо круговой гравировки на изделиях из благородных металлов и их сплавов. Кроме того, с их помощью выполняются формы под литье и другие потребности ювелиров;
Изготовление рекламной продукции . Резка криволинейных форм, производство фигурных букв для вывесок и других элементов – эти и другие фрезерные работы на станках с ЧПУ Вы также можете выполнить быстро и эффективно;
Производство сувениров . От брелков для ключей до сложных крупногабаритных скульптурных композиций также можно выполнять на описываемом оборудовании.

Выбираем станок под фрезерные работы с ЧПУ

Для максимально эффективного результата фрезерные работы на ЧПУ необходимо выполнять на современном и функциональном оборудовании, потенциал которого максимально отвечает потребностям владельца. В этом плане компания Миртелс предлагает Вам серию фрезерных станков «Дедал».

Ознакомившись с представленными в каталоге техническими характеристиками станков, Вы наверняка найдете искомый вариант фрезера. При возникновении малейших затруднений или вопросов не стесняйтесь обращаться к менеджерам нашей компании. Их квалифицированная помощь повысит вероятность оптимального подбора техники для Ваших производственных нужд.

Цену на любой из станков, производимых «Миртелс» для отечественного рынка, можно узнать по запросу. Сделать это можно любым удобным Вам способом – электронным письмом, звонком или обращение по скайпу. Контактные данные указаны в соответствующем разделе сайта, а также внизу страницы.

Основные принципы работы фрезерного станка с ЧПУ

Фрезерные станки с числовым программным управлением (ЧПУ) – это оборудование, предназначенное для механической обработки различных листовых материалов при помощи специального инструмента – фрезы. Фрезерованием обрабатывается самый различный материал: пластик, графит, алюминий, медь, чугун, сталь или дерево.

Фрезы — это металлические инструменты различной формы с несколькими режущими зубьями. По форме фрезы бывают:

конические,
цилиндрические,
концевые,
торцевые и других видов.

Материал, из которого изготавливается режущая часть, должен быть намного прочнее обрабатываемого материала, потому для фрез подбираются твердые сплавы быстрорежущей стали, может быть использована также минералокерамика или алмаз. Кроме того фрезы различаются по конструкции и типу зубьев: они могут быть:

цельные (или монолитные, так называемые «пальчиковые фрезы»),
со сварным режущим элементом,
сборным или с напаянным режущим элементом.

Вращаясь с большой скоростью, они обрабатывают материал, разрезая, высверливая, раскраивая и гравируя его в соответствии с заданной программой под контролем оператора ЧПУ.

В зависимости от расположения рабочего инструмента, фрезерование может быть горизонтальным или вертикальным. Большое распространение получили универсальные станки, дающие возможность фрезеровать сложные детали под любым углом, применяя разные фрезы.

Фреза, закрепленная в цанге, является основным элементом, находящимся в непосредственном контакте с обрабатываемым материалом. Цанга с закрепленной в ней фрезой устанавливается в шпиндель, обеспечивающий вращение фрезы. В свою очередь шпиндель с фрезой установлен на подвижной балке — портале, который перемещает шпиндель и фрезу в трех осях координат над обрабатываемым материалом, укрепленном на рабочем столе. Перемещение портала, а также перемещение шпинделя по порталу обеспечивают три микрошаговых двигателя. Портал, станина, двигатели, шпиндель и фреза представляют собой механическую часть фрезерного станка. Каждый двигатель обеспечивает перемещение портала и шпинделя по своей оси по заданной программе.

Управляющие станции фрезерных станков с ЧПУ представляют собой электронную часть оборудования и поставляются вместе со станком. Программное обеспечение станка обрабатывает векторные изображения из графических файлов, переводит их в G-коды, управляющие работой микрошаговых двигателей. Таким образом, для изготовления той или иной детали необходимо её построение в графическом редакторе такой компьютерной программы, как, например, AutoCad или Corel Draw. После установки разработанной программы в ОЗУ станка (оперативное запоминающее устройство или оперативная память), оператор может начать работу, предварительно выбрав нужные режимы и параметры в соответствии с поставленной технологической задачей и обрабатываемым материалом.

Числовое программное управление позволяет автоматизировать сложные технологические процессы по обработке тех или иных материалов. Станок с ЧПУ в процессе работы не требует никаких сложных действий от оператора. Станок работает по программе, заложенной в него до начала процесса обработки. Ввод программы осуществляется оператором с пульта, предназначенного для управления станком в ручном режиме. В случае аварийной ситуации пульт используется для отключения станка. Вся текущая информация о работе станка отображается на панели оператора, который визуально контролирует выполнение технологических операций.

Фрезерные станки с ЧПУ – это высокотехнологичное современное оборудование, способное обеспечить необходимую производительность труда и отменное качество обработки материала. Применение станков с ЧПУ повышает уровень безопасности и культуры производства и не требует от станочника виртуозности и высокого профессионализма.

Фрезерный станок с ЧПУ: устройство и принципы работы

Фрезерные станки с ЧПУ – это устройства, имеющие компьютерное управление процессами. До внедрения этой технологии станки управлялись механическим способом. На станках с СУПУ сервоприводами, приводящими аппарат в действие, управляет компьютер, поэтому постоянного внимания оператора процесс уже не требует.

Особенности устройства фрезерного станка с ЧПУ

Фрезерный станок с ЧПУ – аппарат, позволяющий быстро и качественно изготовить любые заготовки со сложными формами из любых твердых материалов – древесины, металлов, пластика и др. Оборудование с ЧПУ значительно упрощает процесс обработки изделий, снижая потребность в ручном труде до минимума.

Такой станок может выполнять следующие функции:

Фрезеровка.
Точение по заданным параметрам.
Расточка деталей.
Зенкерование.
Шлифовка.
Нанесение гравировки.

Компьютерные программы, разработанные для станков, полностью управляют процессом – от контроля за движениями обрабатывающего шпинделя до включения или выключения системы охлаждения в случае необходимости.

Читать еще: Дома из клееного бруса

Фрезерный станок с ЧПУ имеет следующие конструктивные особенности:

Наличие станины, которая предназначена для крепления всех механических узлов и систем устройства.
Рабочий стол, который может перемещаться в двух направлениях – влево/вправо и вперед/назад.
Пульт управления. Крепится на специальном кронштейне и в большинстве станков может быть перемещен в наиболее удобное для оператора место.
Шпиндель. Эта деталь необходима для обеспечения качественного зажима ножа и придания ему вращения.
Колонна, на которой закреплен шпиндель. Может перемещаться в направлении вверх/вниз.
Защитные кожухи. Требуются для того, чтобы сделать процесс работы на станке максимально безопасным. Они предназначены для защиты оператора от попадания стружки и охлаждающей жидкости, которая попадает в рабочую область под давлением.
Дверца. Предназначена для обеспечения доступа в рабочую зону станка.
Магазин инструментов барабанного типа. Смена ножей происходит по команде управляющего софта.

Устройства для ввода данных

Предназначено для ввода оператором параметров программы обработки изделия на фрезерном станке.

Наиболее популярными устройствами ввода являются:

Считыватель перфоленты.
Считыватель магнитных лент.
Персональный компьютер.

Все они работают через порт формата RS-232-C.

Блок управления станком

Это сердце устройств с ЧПУ. Именно с помощью этого узла осуществляется все управление устройством. Функции управляющего блока:

Чтение и обработка инструкций, вводимых оператором.
Расшифровка кодов.
Интерполяция (может быть линейной, круговой или спиральной). Требуется для генерации движения осей станка.
Передача команд по управлению осями.
Получение и обработка сигналов обратной связи о положении и скоростях осей.
Управление дополнительными функциями – включение и выключение охлаждающей системы устройства, смена режущего инструмента, шпинделя и т. д.

ВАЖНО! Подсистема управления – центральная часть всего станка. Она предназначена для взаимодействия с оператором, контролирующим процесс обработки и чтения управляющих программ.

Системы управления могут быть двух типов:

Закрытыми, то есть имеющими собственные алгоритмы и циклы работы, о специфике которых производители не распространяют информацию. Отличаются повышенной надежностью.
Открытыми. Программное обеспечение таких устройств во многом повторяет софт, установленный на любой персональный компьютер. Их достоинствами являются доступность и небольшая стоимость электронных компонентов, большую часть из которых можно найти в любом компьютерном магазине.

Самые высокотехнологичные станки оснащены САМ-системой, которая позволяет полностью автоматизировать процесс написания управляющих программ непосредственно на станке. Яркими представителями таких станков являются системы ЧПУ серии MAPPS IV японских станков Mori Seiki. С их помощью операторы могут не только создать программу любого уровня сложности, но и провести ее полную проверку.

Исполнительный механизм

Исполнительный механизм станка включает в себя подвижный рабочий стол и шпиндель. Стол станка управляется движениями осей X и Y, а шпиндель – осью Z.

Подсистема приводов при этом включает в себя набор двигателей и винтовых передач, служащих для исполнения команд, поступающих из управляющей подсистемы – перемещения исполнительных органов станка по заданным осям.

Ходовые винты – важные компоненты исполнительной подсистемы. В сравнении со станками с ручным управлением они отличаются более высокой точностью, что позволяет минимизировать трение, возникающее при движении исполнительного органа и практически исключить появление люфтов. Устранение люфта крайне важно для работы станка, так как это позволяет обеспечить сверхточное позиционирование в пространстве и обеспечить качественное попутное фрезерование.

Двигатели – второй компонент подсистемы. Конструктивные особенности аппарата предусматривают наличие шаговых электродвигателей и серводвигателей.

Шаговые электродвигатели предназначены для преобразования электрических сигналов в дискретное механическое перемещение.

Система привода

Включает в себя:

Схемы усилителя.
Приводные двигатели.
Шарико-винтовой подшипник.

Управляющий блок передает сигналы схемам усилителя о необходимой скорости движения осей и о положении рабочих поверхностей. Затем исправляющие сигналы усиливаются и приводят в действие двигатели привода, передающие усилие шарико-винтовому подшипнику, который служит для настройки расположения рабочей поверхности стола.

Система обратной связи

Основными ее компонентами являются датчики, которые работают по принципу измерительной системы. Они постоянно осуществляют контроль за положением и скоростью ножа.

Блок управления принимает эти сигналы и генерирует новые на основании исчисления разницы между заданными и текущими параметрами, корректируя скорость и направление резки.

ВАЖНО! Основная задача системы обратной связи – обеспечение управляющей системы сведениями о реальном положении исполнительного органа фрезерного станка и о скорости, с которой работают его двигатели.

Пульт управления

Представляет собой дисплей, на котором отображаются команды, сигналы и другие сведения со станка. Закрепляется на кронштейне и может быть перемещен в удобное для оператора место.

Схема устройства фрезерного станка с ЧПУ

Как работает ЧПУ станок?

Процесс изготовления деталей на фрезерном станке с ЧПУ состоит из нескольких важных этапов.

Проработка дизайна изделия. С помощью специализированного ПО создается двух или трехмерная модель детали.
Создается программа для ЧПУ. В моделях, оснащенных САМ-системами, модель детали самостоятельно преобразовывается в g-код. В стандартных моделях программа разрабатывается оператором и подгружается в систему.
Следующий этап – настройка фрезерного станка. Процедура производится в несколько шагов:

Проверка комплектации. Нужно убедиться, что все технические жидкости присутствуют в достаточном объеме.
Проверьте рабочую зону и уберите лишние предметы с рабочей поверхности.
Включите компрессор и проверьте давление в системе.
Запустите станок, включив кнопку питания.
Загрузите инструменты в барабан в порядке, указанном в программе для ЧПУ.
Установите деталь в тиски или укрепите на рабочем столе аппарата.
Установите параметр коррекции исполнительного органа.
Загрузите программу ЧПУ в управляющий блок.

Фрезеровка. Перед тем как приступить к производству, следует сделать пробный прогон. После завершения работы выньте деталь из тисков и отключите станок от питания.

Современные компьютерные технологии активно внедряются в производство. Например, фрезерные станки с ЧПУ позволяют быстро и эффективно обработать любые участки изделий без привлечения ручного труда операторов. Сферу использования станка с ЧПУ при этом определяет его устройство и принцип работы, поэтому, перед тем как выбрать оборудование для предприятия, следует определиться с тем, какие изделия и из каких материалов на нем будут производиться.

05 октября 2020
3336

Функциональные особенности фрезерных станков с ЧПУ, их виды и преимущества

Фрезерные станки с ЧПУ: принцип работы. Их виды и особенности. Какие можно выполнять фрезерные работы. Преимущества станков с ПУ по сравнению с обычными.

Фрезерные работы на станках с ЧПУ активно используются в различных сферах производства. Развитие компьютерных технологий и их применение идет быстрыми темпами. На современных заводах все больше появляется автоматизированных компьютерных систем.

Фрезерные станки с ЧПУ востребованы в автомобильной, энергетической промышленности. Усовершенствование многих работ экономит время, и повышает эффективность рабочего процесса.

Функциональные особенности станка

Фрезерные системы имеются на любых промышленных предприятиях. Широко применяются многооперационные системы. Процессы наладки и обработки производятся благодаря специально написанным программам.

Эти действия не требуют участия рабочего. Наладчик необходим только для контроля и обслуживания станка.

Обработка, установка и снятие деталей, смены режима работы, дополнительная подналадка выполняются в автоматическом режиме. При выходе из строя обрабатывающих инструментов система оповещает об этом. Оператор станка может вовремя произвести замену фрез, срок службы которых закончился. В отличие от станков с ручным управлением, автоматические агрегаты могут с особой точностью и превосходным качеством выполнять ряд технологических операций. Для цеха с такими механизмами для работы достаточно несколько наладчиков. Они выбирают и запускают нужную операцию, производят замену деталей, обслуживание устройств.

Одной из видов таких автоматизированных устройств являются фрезерные установки с ЧПУ. Они обрабатывают любые заготовки при помощи особых зубчатых инструментов с режущими зубьями (фрез). Фрезерные работы на станках с ЧПУ основаны на выполнении нескольких видов движений: основные и вспомогательные.

При основных – режущий инструмент совершает вращательные движения. Заготовка, закрепленная на консоли, двигается криволинейно или прямолинейно. Во втором случае закрепление детали, подводка фрез производятся запрограммированным порядком.

Все движения выполняются строго в определенной последовательности.

Виды станков

Фрезерные станки с ЧПУ – механизмы, которые при помощи компьютерного управления могут выполнять все этапы обработки деталей. Раньше всю работу за таким станком приходилось делать вручную. Они широко распространены в металлообрабатывающей промышленности.

В зависимости от выполняемых работ, веса, габаритов и выполняемых функций можно выделить несколько вариантов таких устройств.

Универсальность

По степени универсальности выделяют:

Универсальный. Для работы на нем используются различные виды фрез. Может обрабатывать плоские поверхности, создавать зубчатые или винтовые детали. Выполняют любые запрограммированные действия.
Специализированные. Могут выполнять заготовку только одного вида изделий. Переналадка таких механизмов не производится. Это копировальные, шпоночные, резьбофрезерные системы.

Материал

В зависимости от вида обрабатываемого материала агрегаты с ЧПУ бывают: для работы по металлу, для обработки деревянных заготовок и гравировальных работ.

Они широко применяются в различных отраслях промышленности. Обработка дерева применяется чаще в мебельной промышленности.

Выполняемые детали обрабатываются с повышенной точностью. Помимо дерева, производят работы с ДСП, акрилом.

Станки для гравирования выполняют работы с каменными изделиями.

Обработка поверхности производится при помощи фрез, закрепленных в шпинделе.

По шпинделю

Шпиндель – устройство, через которое усилие от двигателя передается к обрабатываемой заготовке.

По расположению этого устройства автоматизированные системы могут быть следующих типов:

Вертикальные. Характеризуется вертикальным расположением вала.
Горизонтальные. Это консольная неподвижная конструкция. Основной вал располагается в горизонтальной плоскости.
Универсальные. Конструкция предусматривает выдвижной стол, который может поворачиваться в поперечном направлении, продольно и вертикально.

Автоматические

Автоматические системы с ЧПУ бывают консольного и неконсольного типов.

Консоль – площадка с закрепляемой на ней заготовкой.

Консольные чаще встречаются в производстве. Представляют собой столик, который во время работы выдвигается по отношению к фрезам. Основной вал неподвижен.

У бесконсольных систем перемещается основная панель и шпиндель.

По типу операций

По типу выполняемых операций выделяют:

Позиционные системы. Наиболее простой вариант. Программируются некоторые координаты. По ним производится выполнение поставленной задачи.

Причем по произвольной траектории все движения совершаются на большой скорости в течение минимального времени. Такие системы используются при работе в одной плоскости, например, при сверлении.

Прямоугольные. Движения выполняются по очереди вертикально, или горизонтально. Используются при продольном точении или фрезеровке, шлифовании. В отличие от позиционных систем, скорость режущих инструментов меняется в зависимости от режима, и они перемещаются поочередно.

Формообразующая система дает возможность выполнять изделия сложной формы. Такие системы имеют несколько уровней сложности, могут производить различные операции.

Устройство фрезерного станка и системы управления

Многие фрезерные механизмы работают по одному принципу. Они отличаются только по их функциональным возможностям. Такие системы состоят из следующих элементов:

Станина – основная деталь фрезерного станка. Это основание, на котором находятся все заготовки. По различным плоскостям относительно его двигаются механические фрезы. Станина обеспечивает правильное движение всех узлов и механизмов во всех имеющихся режимах. Эти механизмы могут быть прикреплены к базовой детали или перемещаться по направляющим. От точности при их сборке зависит точность работы системы. Станина должна обладать жестким прочным покрытием. Отсутствие деформации не допустит погрешностей при выполнении работ. Такое основание может быть литым, сварным, железобетонным или из гранита.

Направляющие. Они крепятся к станине. Обеспечивают основное движение по осям станка. Такое движение может быть прямолинейное или криволинейное.
Шарико – винтовая передача (ШВП). Состоит из винта, опор и гайки с держателем. Они переводят вращение в возвратно-поступательное движение, передают импульс от привода к исполнительным элементам.
Привод или двигатель. Обеспечивает все функции, связанные с движением, нарезанием резьбы.
Вспомогательные элементы.

Стружкотранспортер.
Система числового программного обеспечения. Используется для автоматического управления. Задает необходимую программу, приводит в действие все механизмы.

Устройство ЧПУ состоит из компьютерного блока, который передает информацию к механизмам станка.

Фрезерный станок имеет большой запас прочности, эффективен в работе. Относится к наиболее нужному типу техники, применяемой в промышленности.

Принцип работы фрезерных станков

При помощи автоматов с ЧПУ можно выполнить множество различных манипуляций: сверление высокой точности, расчет необходимых расстояний и многие другие.

На площадку станка крепится заготовка, которая обрабатывается фрезой. Этот механизм закреплён при помощи хвостовика. С детали снимается лишний слой металла, придавая ей нужную форму. Заданная заранее программа направляет нужные электронные команды. Формируется деталь необходимой формы и размера: цилиндрическая, прямолинейная или плоская.

Преимущества станков с ЧПУ

Автоматизированные системы имеют ряд достоинств по сравнению с обычными машинами. Преимущества станков с ЧПУ:

Высокая производительность труда. Она в 3-8 раз выше, чем при выполнении аналогичных работ на станках с ручным управлением. Фрезерные механизмы обрабатывают металлические детали с особой точностью и быстрой скоростью.
Уменьшение необходимости в узкоквалифицированных рабочих. Один оператор может обслуживать несколько станков.
Высокая способность к быстрому перенастраиванию универсального оборудования.

Уменьшение количества бракованных конструкций. Обрабатывая деталь, система измеряет ее, внося коррективы. Таким же образом изготавливается вторая и последуюшие детали. Они все абсолютно идентичны.
Высокая способность к изготовлению новых деталей за счет быстрой автоматической переналадки.
Высокая точность и изготовление деталей сложной конфигурации.

Автоматизированный станок уменьшает время, необходимое на обработку деталей. Это дает возможность увеличить общую производительность работы предприятия.

Заключение

При соблюдении необходимых требований к эксплуатации такого станка и стабильно налаженной программе станки с ЧПУ возможно использовать на протяжении длительного времени. Использование таких автоматизированных систем в производстве позволило достигнуть эффективных промышленных показаний. Наиболее выраженный экономический эффект дает изготовление на станках с ЧПУ труднообрабатываемых сложных конструкций.

Фрезерный станок с ЧПУ: виды, устройство, принцип работы

Передовое оборудование для комплексной обработки металлов, полимеров, древесины заслуживает пристального внимания. Поэтому всесторонне рассмотрим варианты конфигурации и возможности фрезерного станка с ЧПУ российского производства, а также проанализируем его виды и общие принципы наладки. Предлагаем практически полезную информацию для понимания, чем одна модель отличается от другой и для каких задач использовать ту или иную из них, а также для совершения правильного выбора и введения в эксплуатацию.

Отдельно отметим востребованность: сегодня МЕ650, МЕ850, GQ600 от ижевской компании Сармат (и их аналоги от отечественных и зарубежных брендов) находят широкое применение на передовых промышленных предприятиях. Причем они активно используются даже в связке с 3D-принтерами, что позволяет выпускать детали и составные элементы самых сложных форм.

Описание

Фрезерный станок с ЧПУ по металлу — универсальное оборудование, с помощью которого обрабатываются металлические заготовки. Рабочим инструментом в таких станках является фреза, которая вращается при работе электродвигателя.

Конструкция этого оборудования включает нескольких элементов:

Станина — конструкция, на которой закрепляются все остальные детали. Основание должно быть монолитным, чтобы не допускать отклонений при работе и смягчать вибрацию двигателя.
ЧПУ. Система, с помощью которой запускается программа, контролирующая механизмы станка.
Направляющие. Отвечают за передвижение фрезы и рабочего стола.
Рабочий стол. Предназначен для размещения заготовки и её дальнейшего позиционирования на оборудовании.
Двигатель. Отвечает за работу фрезы.

Это стандартное устройство и комплектация фрезерного оборудования. К нему могут добавляться зажимы, крепежные элементы, защитные кожухи.

Различные конструктивные исполнения

Встречаются станки, оснащенные ЧПУ, в различных конструктивных исполнениях. Автоматическая обработка определяет то, что конструкция должна обладать особыми свойствами. Все оборудование можно разделить на две основные группы:

Консольный тип.
Бесконсольные конструкции.

К консольным станкам можно отнести следующие станки:

Универсальные.
Вертикальные.
Горизонтальные.

Бесконсольные станки бывают вертикального и горизонтального типа. Делать изделия корпусного типа многие решают на фрезерном оборудовании консольного типа. Особенностями можно назвать следующие моменты:

Шпиндель с инструментом находится в неподвижном состоянии.
Консоль служит для крепления заготовки. При этом конструкция находится в подвижном состоянии и может изменять свое положение относительно режущего инструмента.

В случае бесконсольной конструкции основного узла нет, так как рабочий стол и режущий инструмент могут находиться в подвижном состоянии. Подобное оборудование могут сделать только известные производители. Гравировальный станок зачастую выполнен в бесконсольном виде.

Принцип работы

С помощью фрезерного оборудования выполняются разные технологические операции. В первую очередь заготовка закрепляется на рабочем столе. После запуска фрезы она снимает поверхностный слой металла с детали. Согласно заданной команде механизм придаёт заготовке желаемую форму. Часто в производстве используются сверлильные станки с ЧПУ. С их помощью в металлических деталях можно создавать отверстия различного диаметра.

Промышленное оборудование обладает большой мощностью и способно выполнять множество задач. Металлические настольные станки по функционалу и мощности уступают промышленным, однако занимают меньше места и стоят гораздо дешевле.

Требования к системам управления

Промышленные и настольные фрезерные станки с ЧПУ должны отвечать определённым требованиям. Они должны работать с распространёнными программами по моделированию (DeskProto, VCarve Pro, ArtCAM, Mach3 и другими). Управление должно быть понятным и доступным для мастера, работающего за устройством. Должна присутствовать механическая настройка устройства при выходе их строя компьютера.

Мастер работающий на станке

Разновидности

Существуют различные устройства для фрезерования: гибочные станки для листового металла с ЧПУ, сверлильные станки с ЧПУ по металлу, оборудование для изменения формы заготовки. В зависимости от выбранного устройства можно выполнять гибку, сверление или фрезерование. Оборудование делят на два вида:

Специализированные. Используется для обработки заготовок по одному типу. Перенастройка такого оборудования не предусмотрена.
Универсальные. С помощью таких моделей можно выполнять различные задачи и по-разному обрабатывать детали.

Также их можно разделить по мощности, виду обрабатываемого материала и размеру.

Что такое фрезерный станок с ЧПУ

Это устройство, также применяемое для обработки и создания заготовок путем резания, но с числовым программным управлением (в англоязычных странах распространена аббревиатура CNC). Все команды задаются заранее, выполняются и контролируются с помощью электронных устройств – оператору ничего не нужно делать вручную.

Данное решение позволяет:

повысить производительность труда;
исключить ошибки, вызываемые человеческим фактором.

В результате упрощается эксплуатация и улучшается точность, а значит и общее качество исполнения деталей и составных элементов.

Каждая современная модель (вроде уже упомянутых GQ600 или ME650) представляет собой обрабатывающий центр, причем мультифункциональный – токарный, гравировальный и так далее.

Принципы выбора

Существуют разнообразные фрезерные станки по металлу с ЧПУ. Чтобы не допустить ошибок при выборе, нельзя полностью доверяться красивой рекламе. Необходимо обращать внимание на ряд особенностей:

Разбираться в категориях профессионального и любительского оборудования.
Учитывать размеры устройства в зависимости от свободной площади в помещении.
Изучить дополнительные возможности и функционал оборудования.
Заранее узнать, какое питание необходимо для работы подвижных элементов.
Брать во внимание материал, из которого изготовлен каркас и крепёжные элементы.

Мощность двигателя выбирается в зависимости от обрабатываемых материалов. Для твердых пород дерева и металла необходим мощный электродвигатель. Высокая стоимость не является показателем качества.

Характеристика

При выборе оборудования учитывают следующие важные характеристики:

класс точности (от нормальной до сверхвысокой);
размеры стола;
доступные технологические операции;
амплитуду перемещений: для стола прямолинейная, для шпинделя — радиальная и прямолинейная;
минимальный шаг;
уровень точности и повтора движения по указанным точкам;
мощность шпинделя, допустимая скорость вращения, число автоматически переключаемых скоростей;
координаты, число рабочих подач;
количество и способ замены инструментов;
габариты и масса.

Встроенные усовершенствованные винтовые пары и направляющие качения обеспечивают ускоренное перемещение частей. Модернизированные приводы электропередач плавно регулируют размер рабочей подачи и количество вращений шпинделя за единицу времени в оптимальном диапазоне. Оборудование выпускает качественную продукцию с максимальной производительностью.

Преимущества

В сравнении с обычными станками оборудование с ЧПУ обладает определёнными преимуществами:

Производительность труда увеличивается до 8 раз.
Высокая точность выполняемой работы. Даже миниатюрный станок с ЧПУ будет работать точнее, чем промышленная машина с механической настройкой.
Быстрое перенастраивание на выполнение доступных функций.
Снижается количество брака на производстве.

Чтобы фрезер с ЧПУ функционировал правильно, к человеку управляющему им, выдвигаются определенные требования. Он должен уметь выполнять настройку под требуемые запросы, исправлять ошибки в работе компьютера, настраивать механизмы вручную. Без правильного управления даже дорогостоящее оборудование не будет показывать высоких результатов.

Высокая точность работы

Как выбрать качественный станок?

Фрезерный аппарат с ЧПУ постепенно завоевывает все отрасли промышленности, благодаря своим сильным сторонам. Понятное дело, что сделать выбор такого сложного оборудования достаточно тяжело. Поэтому к этому вопросу необходимо подойти со всей серьезностью.

Классификация станков

Взгляд в будущее. Технологии постоянно меняются, поэтому станок необходимо подбирать с учетом того, что некоторые его возможности будут показывать результат даже через 5–10 лет;
Учитывайте материал, с которым вам придется постоянно работать. Так вы сможете более точно подобрать рабочую зону и при необходимости произвести модификацию станка;
Не спешите покупать дорогостоящее оборудование, пока полностью не изучите принцип его устройства. Доскональное понимание принципа работы позволит объективно посмотреть на возможности станка;
Портал должны быть из качественных материалов. Отдавайте преимущество порталам из толстой стали, она не позволит станине вибрировать и деформироваться. Категорически не советуем выбирать фрезерный аппарат с алюминиевым порталом;
Ход шпинделя должен быть максимальным.

Особенности работы с оборудованием

Мини-станки с ЧПУ по металлу и большие машины требуют настройки оператора. В обязанности человека, занимающего эту должность, входит:

закрепление заготовок на рабочем столе;
выбор и фиксация фрезы в патроне;
настройка и запуск программы;
контроль работы механизмов и выполнения программы.

Перед началом рвботы оператор должен настроить оборудование и проверить насколько надёжно закреплена заготовка на рабочей поверхности. Перед каждым запуском станка необходимо проверять натяжение ремней.

Можно ли изготовить своими руками?

ЧПУ станки весьма популярны в небольших мастерских. С их помощью обрабатывают дерево, металл и пластик. При недостатке средств и малой площади помещения мастера задумываются об изготовление оборудования своими руками. Это осуществимая задумка, которая потребует небольших вложений.

У самодельных машин рабочей частью выступает гравер или бормашинка. Каркас собирается из фанеры или МДФ. Важно сделать устойчивую станину, чтобы станок не вибрировал при эксплуатации. Направляющие изготавливаются из металла. Для этого можно использовать мебельные профиля. Также перед запуском нужно проверять надёжность соединительных элементов.

Фрезерный станок с ЧПУ — незаменимое оборудование на крупных предприятиях. С его помощью выполняются различные работы по обработке металла, древесины, пластика. При правильной настройке программы можно значительно ускорить производственный процесс и качество готовых деталей.

Классификация ЧПУ

Применяются следующие программные обеспечения, управляющие процессом работы станка:

Позиционные — рабочие части переходят в точки с конкретными координатами. Отличаются точностью останова в заданной точке.
Контурные прямоугольные (коллинеарные) — подвижные элементы перемещаются по прямой линии. Скорость определяется указанными режимами резания, поочерёдно для каждой координатной оси. Выполнение криволинейных поверхностей невозможно.
Контурные (непрерывные) — элементы перемещаются в пространстве по предварительно заданным траектории, форме и конечным точкам. Создаются объёмные детали сложной конфигурации.
Адаптивные (самоприспосабливающиеся) — рабочий процесс автоматически подстраивается к скорости, силе резания, подаче. Автоматически защищается от перегрузок двигатель и привод подач. Отличается качественным процессом обработки, повышенной надёжностью.

Контурное и адаптивное управления основаны на 4-ёх и 5-ти координатных системах, обеспечивающие сложную траекторию движения подвижных элементов. Обработка проводится минимум по 2-ум осям одновременно.

Преобразование 3-х координатного станка в 4-х или 5-ти происходит путём установки добавочной поворотной поверхности. Зона работы при этом уменьшается.

Принцип системы ЧПУ (числового программного управления)

Системы числового программного управления (СЧПУ) предназначены для автоматизации работы станочного оборудования и осуществления обработки по заданной программе.

Современные обрабатывающие комплексы обладают значительной технологической гибкостью и универсальностью во многом благодаря наличию СЧПУ. Намечается тенденция использовать универсальное оборудование (вместо узкоспециализированной станочной оснастки и роботов-автоматов) даже при крупносерийном производстве, т. к. возможность лёгкой переналадки оказывается более весомым плюсом, чем повышение стоимости оборудования. Кроме того, изготовление сложных профилированных деталей без использования многокоординатной программной обработки порой оказывается невозможным в принципе.

Наиболее яркими преимуществами систем ЧПУ являются:

более высокая производительность оборудования;
сочетание универсальности и точности обработки;
упрощение производственного процесса (связанная, однако, с некоторым усложнением подготовительного этапа — разработки управляющих программ);
малый разброс качества изделий в пределах одной партии выпуска;
быстрота переналадки оборудования и перехода к выпуску других изделий;
простота оснастки станков;
лёгкость облуживания и эксплуатации и т. д.

Архитектура систем ЧПУ

Принцип работы систем ЧПУ заключается в выдаче микроконтроллером управляющего воздействия (электрических импульсов строго определённой продолжительности) на исполнительные механизмы станка, а также контроля их перемещения («обратная связь») для реализации движения режущего инструмента согласно заданной программе обработки.

Исполнительными механизмами фрезерных станков являются электродвигатели привода инструментального портала, а также электромотор шпинделя и ряд вспомогательных систем.

При использовании шаговых двигателей «обратная связь» изначально заложена в их конструкцию — двигатель однозначно «знает» на сколько шагов повернётся ротор при определённой длине управляющего импульса. Для более мощных станков применяются серводвигатели, контроль перемещения которых осуществляется специальными датчиками положения. Говоря упрощённо, для реализации принципа числового программного обеспечения система ЧПУ должна «знать», куда перемещать режущий инструмент, и «чувствовать» где он в каждый момент времени находится. За первое отвечает программа обработки, а за второе — датчики положения инструмента.

Следовательно, электронная система ЧПУ должны должна включать следующие компоненты:

микропроцессор — для преобразования кодов программы в управляющие импульсы (а также контроля всех основных и промежуточных процессов станка);
оперативную память — для хранения текущей информации в процессе обработки;
постоянную память — для хранения файлов управляющих программ, настроек оборудования и прочей вспомогательной информации;
устройство загрузки программ (например, через USB-интерфейс);
устройство управления (собственное и/или внешнее — плата подключения ПК).

Конструктивные исполнения систем ЧПУ отличаются широким разнообразием. В процессе развития системы претерпевали значительные изменения — как по способу загрузки программ (перфокарты для ранних систем и трёхмерные твердотельные модели для современных), так и по алгоритму управления (замкнутые, разомкнутые и т. п.). Для современных станков характерно наличие ЧПУ, ориентированного на максимальную интеграцию с ПК.

Особенности современных систем ЧПУ

В настоящее время совершенствование систем ЧПУ, как и любых других продуктов в IT-сфере, идёт стремительными темпами. Производитель, не представивший вовремя свою разработку, ориентированную на требования рынка, рискует навсегда «выпасть из обоймы». При этом основными тенденциями развития ЧПУ являются:

упрощение аппаратной и программной части систем;
полная совместимость с предыдущими «эволюциями» (для запуска ранее наработанных программ);
упор на разработку и совершенствования программного обеспечения (и т. о. расширения функционала существующих систем ЧПУ);
плавная «эволюция» технических решений (взамен «революционным» изменениям) аппаратной части систем;
открытость систем — для производителей станочного оборудования это означает широкие возможности для самостоятельной доработки;
многоканальность — для реализации одновременного запуска нескольких управляющих программ на одной системе ЧПУ;
поддержка алгоритмов высокоскоростной обработки.

Практически все современные ЧПУ поддерживают интерполяцию с малой дискретностью вычислений («наноинтерполяцию») и алгоритмы «предпросмотра», т. е. возможность просчитывать траекторию инструмента и заранее снижать скорость перед её резкими изменениями (что особенно актуально для обработки на больших скоростях).

Также перспективные системы ЧПУ строятся в расчёте на удалённое (сетевое) управление, в том числе при объединении отдельных станков в группы — в рамках технологической цепочки производства изделий. Большое внимание уделяется функциям моделирования процесса обработки, когда система не просто визуализирует на экране маршрут движения инструмента, а представляет модель фактического результата обработки.

К системам ЧПУ также предъявляются требования расширенной диагностики оборудования и возможность «понимания» языков программирования высокого уровня. И кончено же, современные системы всё более унифицируются в рамках принятых стандартов. В то же время производители стремятся выпускать на рынок системные продукты (а не отдельные разрозненные компоненты) позволяющие решать «под ключ» комплексные технологические задачи.

Следует отметить, что развитие систем ЧПУ неотделимо от повышения квалификации персонала — программистов, операторов станков, наладчиков. Однако до сих пор совершенствование систем значительно опережало способности их использовать — особенно в новейших технологических областях (например, высокоскоростной обработки). Поэтому вопрос раскрытия возможностей перспективных систем ЧПУ, обучения новым методам их использования, непременно должен выдвигаться на первый план.

Представляем профессиональный фрезерный станок для обработки камня 1325 Stone. Запуск станка, процесс работы и пример готового изделия на видео.

В гостях у нашего постоянного клиента компании «Пластфактория», которые занимаются изготовлением POS-материалов и сотрудничают с крупными косметическими брендами.

Видеоотчет с посещения производства наших клиентов — компания «АЛЬТАИР». О работе на производстве, изготавливаемых изделиях и станках от компании Wattsan.

Источники:

http://mirtels.ru/stati/frezernye-raboty-na-stankakh-s-chpu

http://3d-stanki.ru/spravochnik/primenenie-i-tekhnologii-frezernogo-oborudovaniya/osnovnye-printsipy-raboty-frezernogo-stanka-s-chpu/

http://vektorus.ru/blog/ustrojstvo-frezernogo-stanka-s-chpu.html

http://vseochpu.ru/frezernye-raboty-na-stankah-s-chpu/

http://sto82.ru/oborudovanie/ustrojstvo-frezernogo-stanka-s-chpu.html

http://infofrezer.ru/stati/printsip-sistemy-chpu-chislovogo-programmnogo-upravleniya-frezernykh-stankov/

голоса

Рейтинг статьи