Yoga-mgn.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Основные принципы работы фрезерного станка с ЧПУ

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.

Статьи

Область применения фрезерного оборудования с числовым программным управлением поистину безгранична, если речь идет об обработке дерева и изготовлению деревянных деталей. Некоторые из фрезерных станков с ЧПУ имеют больше, некоторые — меньше функций, однако это в большей степени отражается на их промышленном, либо бытовом применении. Тем не менее суть таких станков и их возможности сохраняются у всех видов.

Иными словами, если вы занимаетесь промышленным производством дерево-деталей, мебелью, элементами экстерьера и интерьера из различных пород дерева, производством рекламных элементов, фасадных отделок, фигурных дверей, окон и т.п. в массовом порядке, разумеется вам подойдут станки, предназначенные для фабричного применения. Данные станки имеют значительные габариты, являются многофункциональными, имеют сложное программное обеспечение и обладают возможностью производить деревянные деталей высочайшей точности, сохраняя при этом необходимую производительность. Помимо того, что эти станки позволяют производить детали и элементы в большом количестве, отличительной их чертой является также возможность работать на крупногабаритных деталях.

Так называемые бытовые фрезерные станки предназначены для использования в мастерских, возможно, для мелкого производства на продажу, либо в качестве хобби. От промышленных (или профессиональных) такие станки отличаются меньшими габаритами, более простым управлением, но подчас имеют и меньшую функциональность и производительность. Тем не менее основные принципы сохраняются, что позволяет на бытовых фрезерных станках выполнять качественные, профессиональные деревянные детали.

Ключевым элементом любого фрезерного станка является наличие шпиндела с патроном для установки необходимого инструмента, которым может быть фреза, токарный нож, сверла, любые иные инструменты для резьбы по дереву. С помощью рельсовых направляющих рабочая головка аппарата может двигаться практически в любом направлении, что позволяет делать с заданным материалом все что угодно. Результатом работы фрезерного станка по дереву могут быть как стандартные и неособо художественные элементы, такие как плинтусы, рамы, рамки, угловые фигурные рейки, любого рода боковины для элементов мебели, резные ставни и так далее, но так и высокохудожественные произведения, трехмерные картины из дерева, эксклюзивные детали для мебели, в том числе резные ножки, художественные рамы и т.д.

Одним из наиболее популярных видов станков является токарно-фрезерный станок по дереву. Рабочая поверхность в таких станках устанавливается горизонтально, головка станка, как и предполагается, имеет возможность двигаться в любом направлении, однако помимо этого самая столешница может вращаться, что позволяет обрабатывать все четыре стороны обрабатываемой поверхности. С применением различных режущих инструментов данные станки позволяют придать обрабатываемой детали практически любую конфигурацию. В свою очередь многофункциональность позволяет наносить на обрабатываемой детали необходимые пазы, отверстия, выемки, прямоугольные и плавные развороты.

Тем не менее это не самый сложный вид станков — для художественных деталей применяются в большей степени фрезерно-гравировальные станки, сверлильно-фрезерные станки и фрезерные станки 3D. Если первый вид станков в большей степени применяется для обработки металлических и даже каменных деталей, то два последних активно используются для художественной обработки по дереву. Сверлильно-фрезерные станки позволяют производить не только трехмерные картины или художественные резные детали экстерьера, но также, к примеру, резные ограды, перегородки, простенки с нанесением фигур и картинных деталей. Фрезерные станки такого типа позволяют осуществлять шлифование и горизонтальное фрезерование деревянных деталей, в том числе настенных панелей, что значительно сократит как время, так и финансовые затраты на дополнительную обработку конечной продукции. Фрезерные станки 3D имеют возможность предварительно выпилить трехмерную модель, после чего запуском программного обеспечения можно задать режим работы в реальных размерах.

С технологической точки зрения фрезерные станки отличаются следующими компонентами: шпиндель, столешница (портал), набор и конфигурации режущих инструментов, типом и мощностью электродвигателей, и наконец, непосредственно габаритами, то есть возможностью обработки деталей различных размеров с подгонкой перемещающихся элементов станка под необходимый размер обрабатываемой детали. Тип шпинделя одновременно с максимально разнообразным набором режущих инструментом — основа универсальности фрезерного станка по деревообработке. В настоящее время в станках предусмотрены различные типы шпинделей, в том числе такие, которые позволяют осуществлять 3D-резьбу. Что касается столешницы, то она должна выдерживать не только предполагаемый вес обрабатываемых деталей, но также должна быть рассчитана на соответствующие нагрузки и колебания. Вся необходимая информация по такого рода параметрам представляется в перечне технических характеристик по каждому виду фрезерного станка, поэтому заказчик или покупатель станка может подобрать станок необходимой конфигурации и мощности.

Фрезерные станки отличаются также в зависимости от направленности обработки. В частности, т.н. вертикальные станки применяются при обработки деталей непосредственно в вертикальном направлении. Такого рода станки используются для пропилки пазов различной глубины и ширины, устанавливают заготовки под вертикальные крепления, а также используют для обрезки деталей по заданной высоте или длине. Принципиально отличаются от этого горизонтальные станки, в которых шпиндели устанавливаются по горизонтальной оси. Наконец, наибольшей популярностью пользуются универсальные или т.н. двухсторонние станки по дереву. Именно такого рода станки, в основном, используются на промышленных предприятиях. На такого рода станка, благодаря возможности одновременно обработки детали с двух стороны, можно производить сложные детали мебели, декоративные элементы, трехмерные детали экстерьера, даже отдельные самостоятельные предметы мебели.

Говоря о современных фрезерных станках, нельзя упускать из виду их оснащение программным обеспечением, благодаря которому эти станки могут выполнять сложнейшие фрезерные, шлифовочные, точильные и резные процедуры с высочайшей точностью и без непосредственного физического участия человека. Это достигается путем задания соответствующей программы, причем новейшие станки с ЧПУ столь многофункциональные, что на них можно задать программы любой сложности. Очевидно, что наличие ЧПУ позволяет значительно повысить производительность и сократить время, необходимое для производства, поэтому такого рода станки устанавливаются преимущественно на промышленных предприятиях.

Читать еще:  Самодельный суппорт для токарного станка своими руками

В целом работа на фрезерном станке осуществляется, согласно инструкции к каждой конкретной модели, однако предусматривают некий единый алгоритм действий. Так, прежде всего устанавливается программа с помощью специализированного программного обеспечения, после чего обрабатываемая деталь располагается и закрепляется на столешнице (портале), затем производится запуск программы и таким образом начинается обработка детали. Отсутствие необходимости непосредственного физического участия в процессе оператора делает станки с ЧПУ максимально удобными для использования не только в промышленности, но и в частных мастерских. Однако следует иметь ввиду, что в зависимости от моделей станки могут быть консольными или бесконсольными. Это, как правило, указывается в технических характеристиках, и пользователь должен знать, в чем заключается отличие. Так, консольные станки предполагают перемещение столешницы, в то время как шпиндель и режущий инструмент остается неподвижным. В свою очередь бесконсольные, напротив, имеют перемещающийся в различных направлениях шпиндель с фрезой, благодаря подвижным кареткам. Консольные станки являются менее универсальными, предназначены для более узких сфер применения, и используются, в основном, в промышленности для производства деталей конкретного типа в массовом порядке. Неудивительно, что наибольшей популярностью, в том числе среди бытовых операторов, пользуются бесконсольные фрезерные станки по дереву. Как наиболее популярные следует выделить особую разновидность станков — фрезерно-копировальные станки по дереву. Эти бесконсольные станки работают по принципу копирования установленного на столешнице шаблона. Шаблон может быть выполнен не только из дерева, но также из пластика или иного материала. При работе на таком станке пользователь закрепляет шаблон с одной стороны столешницы, запускает соответствующую программу, и машина полностью повторяет все контуры и линии на деревянной детали, установленной на столешнице рядом. Данные станки позволяют делать детали со сложными художественными узорами, контурами, трехмерными фигурами и полуфигурами.

Помимо профессиональных и бытовых фрезерных станков, существуют также ручные фрезерные агрегаты по дереву, с помощью которых также можно осуществлять достаточно широкий спектр работ по деревообработке. Однако сфера их применения не столь широка, как у стационарных станков, однако пользователи могут успешно работать с ними при необходимости установки дверей, рам, оконных перегородок, фрезерованию столешниц, мелких деталей интерьера или экстерьера и т.д. Более того, с помощью ручного станка можно заниматься художественной резьбой по дереву, однако многие операции придется осуществлять вручную, что требует значительного опыта и умения. Отметим также, что существуют специальные настольные станки, которые не являясь ручными, тем не менее не столь громоздки, как стационарны, и могут переноситься.

Итак, перечислим основные сферы применения фрезерных станков:

  • üизготовление деталей деревянной мебели, окон, дверей, полок, перил, а также любого рода деревянных элементов в промышленном и бытовом объеме;
  • üстрогание, фрезерование, шлифование мелких и крупных деревянных панелей и деталей;
  • üизготовление погонных деревянных изделий, включая плинтусы, половые доски, плитки и т.д.;
  • üнанесение трехмерных и барельефных рисунков внутри деревянных панелей;
  • üиспользование при рекламных работах, изготовление букв, цифр, декоративных изображений;
  • üфигурная резьба по дереву;
  • üизготовление резных перегородок;
  • üизготовление различного рода элементов интерьера и экстерьера, в том числе декоративные перила, балясины, резные ставни;
  • üизготовление сувениров, деревянных фигур (в том числе шахматных — по собственному дизайну или по шаблону), декоративной посуды.

Это лишь приблизительный охват, где можно применять фрезерные станки по дереву, в том числе как с ЧПУ, так и ручные, однако реальная сфера использования этих станков практически безгранична. Большинство потенциальных пользователей ошибочно полагают, что фрезерные станки предназначены для промышленной обработки деревянных деталей. В действительности, как видим, промышленное использование фрезерных станков — далеко не единственная отрасль, где они могут применяться. Не стоит упускать из виду тот фактор, что применение современного фрезерного станка (в том числе копировального) может значительно повысить заработок пользователя, которые занимается производством и продажей деревянных изделий в частном порядке.

Популярно о станках с ЧПУ

Станки с ЧПУ: совершенство, к которому быстро привыкаешь

Появление во второй половине ХХ века первых станков с числовым программным обеспечением (ЧПУ) ознаменовало начало технологической революции в машиностроении. Значение этого события для развития производственных возможностей человечества, совершенствования окружающего нас материального мира трудно переоценить. Станки с ЧПУ можно поставить в один ряд с величайшими открытиями в истории – от появления первых каменных орудий труда, изобретения колеса и открытия электричества, до создания межпланетных космических летательных аппаратов.

История человечества – это история совершенствования орудий труда

Есть много теорий о происхождении земной цивилизации. Часть из них признает, что эволюция человека как биологического вида, развитие его головного мозга, прямохождения и подвижности верхних конечностей, состоялось в результате труда. По мере прогресса мышления и точности движений человеческой кисти, совершенствовались орудия труда. После каменного рубила и древнейшего необработанного топора эпохи позднего палеолита, в неолите топоры стали уже шлифованным инструментом со сверленым отверстием для рукоятки.

А потом в руки людям попала самородная медь, человечество освоило холодную ковку металла. По мере совершенствования трудовых навыков и инструментов, которые использовались в работе, люди научились создавать много полезных предметов. Однако со временем человечество подошло к рубежу, когда потребовались качественные изменения. Ручной труд более не мог обеспечить достаточный объем однотипных предметов, ставших необходимыми в повседневной жизни.

Продиктованная временем необходимость стала побудительным мотивом к появлению оборудования, повысившего производительность труда, и сделавшего возможным массовое производство. Гончарный круг совершил революцию в изготовлении глиняной посуды. Затем люди стали использовать вращение медной заготовки для того, чтобы было удобнее шлифовать или обтачивать ее куском кремня. До появления первых металлообрабатывающих станков оставалось около тысячи лет…

От первобытных станков и машин к обрабатывающим центрам с ЧПУ

Историки утверждают, что прообраз токарного станка существовал еще в 700-600 годах до нашей эры. Процесс его развития был долгим. Лишь в XIV-XV веках люди придумали, как вместо раба вращать обрабатываемую деталь при помощи ножного привода или водяного колеса. В дальнейшем конструкция станков для обработки дерева и металлов быстро прогрессировала, уже в конце XIX века были созданы первые универсальные станки автоматы. Которые впоследствии на какое-то время стали основным средством изготовления больших партий одинаковых деталей.

И все же, учитывая большие расходы на то, что мы сейчас называем подготовкой производства, практическое применение и дальнейшее развитие станков-автоматов происходило медленно. Требовались какие-то другие решения, но существующий в то время уровень развития науки и техники обеспечить их не мог. С момента появления первого механизированного оборудования до создания обрабатывающих центров с числовым программным обеспечением оставалось не более ста лет.

Станки с ЧПУ – новый этап в развитии средств производства

Необходимость создания более совершенных, точных и производительных станков, способных эффективно работать при минимальном участии человека, назрела давно. Но эта задача могла быть реализована только с появлением «умных» вычислительных систем. Которые способны работать по заранее составленной программе сами, и передавать управляющие команды на исполнительные механизмы подключенного к ним станка. Основными проблемами и задачами, которые должно было решить новое оборудование, использующее преимущества электроники и вычислительной техники, являлись:

  • Возросшие требования к точности изготовления деталей.
  • Недостаточно высокая производительность труда специалистов – станочников.
  • Нестабильность размеров деталей, которые изготовлены при участии человека.
  • Неизбежность брака из-за ошибок человека.
  • Высокая себестоимость продукции, обусловленная низкой производительностью труда и наличием брака.
  • Необходимость приобретения, а так же содержания большого станочного парка.
  • Чрезмерные затраты на оплату труда большого количества станочников.

Если время ставит перед человечеством новые задачи, очень быстро находятся талантливые люди, которые их решают. В первые годы после окончания второй мировой, американцу Джону Пэрсонсу удались опыты по управлению фрезерным станком при помощи системы, в которой последовательность операций записывали на перфокарты. Его устройство было несовершенным, но послужило началом для исследований ученых и инженеров Массачусетского технологического института. В 1952 году в институтской лаборатории сервомеханики был испытан станок, который управлялся программой, записанной на перфоленту. До технологического уровня, достаточного для промышленного внедрения, система управления не дотягивала. Но стала раздражителем и источником идей для изысканий специалистов профильных компаний. Они профессионально занимались конструированием узлов металлообрабатывающих машин, и были более осведомлены в этой области.

Годом начала эры практического применения оборудования с ЧПУ , является 1955 год. Тогда американская компания BendixCorporation начала серийно производить NumericControl (NC) систему, успешно управлявшую работой фрезерного станка. В практическом внедрении новинки были заинтересованы ВВС США, так как станки с NC-управлением подходили для точной обработки сложных поверхностей воздушных винтов вертолетов и самолетов.

Станку с ЧПУ не нужны «золотые руки», ему нужен оператор

Если понаблюдать за работой современного станка с числовым программным управлением, то очевидно, что человеку в этом процессе отведена роль наблюдателя и обслуживающего персонала. Ведь в память машины уже введена управляющая программа изготовления нужной детали. В противном случае «умный» станок превращается в ухоженный и очень по-технически красивый выставочный экспонат достижений современного станкостроения.

Читать еще:  Компрессор для аэрографа советы по выбору инструкция по сборке

При работе на таких станках операторам сильно напрягаться не приходится. Например, как выглядит работа на токарном станке с ЧПУ: нажал одну педаль, кулачки разошлись и замерли в ожидании заготовки. Нажал другую – кулачки съехались и надежно зафиксировали будущую деталь. Нажал нужную кнопку – задняя бабка поехала к суппорту. Всем управляет электроника, а гидравлический привод отрабатывает команды на перемещение подачи и других подвижных систем станка.

Оператор нужен чтобы настроить станок перед началом работы, ввести в его память нужную программу, возможно, поменять резцы на инструментальном барабане или магазине. Примерно так же выглядит со стороны работа оператора фрезерного станка с ЧПУ, хотя там требуется большее участие обслуживающего специалиста. Но и здесь нужен не станочник — «ювелир», а просто квалифицированный оператор, который умеет ладить со сложным оборудованием.

Преимущества «умных» станков ЧПУ очевидны

Числовое программное управление (ЧПУ) изменило облик практически всего станочного парка. Электроника управляет работой токарных, фрезерных, сверлильных, шлифовальных, электроэрозионных и ряда других типов станков, используемых в металлообработке. Вершиной современного станкостроения являются фрезерные обрабатывающие центры с ЧПУ. Они универсальны, способны обеспечить весь процесс изготовления деталей от начала до конца, с высокой точностью за минимальное время. У фрезерных обрабатывающих центров с ЧПУ есть ряд преимуществ:

  • универсальность;
  • многозадачность;
  • высокую скорость резания;
  • множество степеней свободы, одновременного перемещения детали и инструмента;
  • возможность обработки деталей в различных плоскостях;
  • точность позиционирования инструмента;
  • оптимальная цена;
  • повышение качества продукции;
  • значительное удешевление серийных изделий;
  • высокую надежность, длительный срок службы.

Использование многоосевых фрезерных обрабатывающих центров позволяет производить с высокой точностью самые сложные детали. Но другие системы с ЧПУ не потеряли своей актуальности и используются для работ, где не требуется сверхвозможности более дорогих обрабатывающих центров. Принцип работы и модульная архитектура всех станков с ЧПУ практически одинаковы. В состав управляющей системы входят:

1.Пульт оператора, при помощи которого можно подготовить оборудование к работе, ввести программу, изменить режим или экстренно выключить в случае непредвиденной ситуации.

2.Информационный дисплей, на котором отображается текущая информация о работе, ход выполнения программы, состояние основных систем оборудования.

3.Управляющий контроллер, который «руководит» всеми процессами, обеспечивает взаимодействие с оператором, компьютерами внешней локальной сети.

4.Блок памяти, который входит в состав блока управления и снабжает управляющий контроллер информацией. Состоит из постоянной и оперативной памяти – ПЗУ и ОЗУ. В ПЗУ записаны основные константы, конфигурация, системные программы. В ОЗУ перед началом работы записываются программы изготовления конкретных деталей, временная служебная информация, поступающая из микроконтроллера.

Сэр! Дайте программу!

Единственным слабым местом этих чудо-станков является зависимость от программного обеспечения. Причем заниматься подготовкой а затем вводом программ непосредственно с пульта оператора невыгодно. Это процесс долгий, а такой простой оборудования нецелесообразен. Программы должны быть готовы заранее. В этой ситуации на помощь производственникам пришло специализированное программное обеспечение систем автоматизации проектирования (САПР), которое за рубежом обозначается латинскими буквами CAD.

Разработанные на этой программной базе специальные модули автоматизированной подготовки программ (САМ – ComputerAidedManufacturing), навсегда решили проблему простоя дорогого оборудования. Программный комплекс CAD/CAM позволяет рассчитывать и анализировать 3D-модели сложных деталей, виртуально моделировать процесс изготовления детали до включения оборудования.

Эти новые возможности позволяют вовремя исправить конструкторские ошибки и программные недоработки, почти до нуля снижают количество бракованных деталей. Экономия станочного времени, электроэнергии и металла – налицо. Кроме того, один оператор может справиться с обеспечением работы нескольких обрабатывающих центров с ЧПУ. Все это обеспечивает дополнительное снижение себестоимости продукции.

Современное оборудование с ЧПУ работают быстрее и точнее, позволяют упростить и удешевить производство самых сложных изделий. Теперь трудно себе даже представить, что раньше детали вытачивались, сверлились, фрезеровались без этих компьютеризированных помощников. XXI век, господа!

Технические характеристики и сфера применения фрезерных станков с ЧПУ

Создание станков с числовым программным управлением значительно повлияло не только на сферу металлообработки, но и на работу с другими материалами. Установки нового поколения способны обеспечить повышенную точность фрезеровки различных материалов, что приводит к значительному увеличению производительности труда. Применение станков с ЧПУ не требует непрерывного контроля и наблюдения оператором. Таким образом, по максимуму исключается человеческий фактор и связанные с ним сбои в производстве. Поэтому процесс обработки заготовок проходит беспрерывно и в строгом соответствии заданной программе, а результат работы отличается высокой точностью.

В статье мы рассмотрим важнейшие технические характеристики фрезерных станков с ЧПУ и основные сферы их применения.

Основные технические характеристики

Достоинства передового оборудования с числовым программным управлением на фоне застарелых моделей неоспоримы. Однако высокая цена подобных станков заставляет уделять особое внимание деталям, чтобы при покупке оборудования исключить вероятность неправильного выбора. Прежде чем окончательно определяться с фрезерным станком стоит ознакомиться с его основными техническими характеристиками. Это в конечном результате поспособствует максимально эффективному использованию фрезера с ЧПУ.

Габариты заготовки

Одно из главных условий высококачественной фрезеровки заготовок на установке с ЧПУ — их полная обработка за один заход без переналадки. Подбор оптимально подходящих для целей каждого конкретного производства габаритов рабочего поля фрезерной установки способствует достижению максимальной точности обработки и повышению производительности. В таком случае необходимо учитывать и длину шпиндельного хода; этот показатель влияет на допустимую максимальную толщину обрабатываемой детали.

Портал

На качественную обработку деталей в большой степени влияет материал, из которого изготовлен портал. Установка алюминиевых порталов приводит к снижению общей стоимости всего оборудования. Но при этом цельнолитые чугунные модели способны обеспечить высокую надежность и жесткость конструкции, зачастую в отличие от алюминия.

Шпиндель

Эта часть фрезерного станка стоит недешево, но экономить на ее покупке нет смысла. Разумно будет выбирать шпиндель, способный обеспечить некоторый запас мощности. В идеале он должен быть снабжен охладительной системой. Целесообразным вариантом считается приобретение шпинделя, изготовленного на известном производстве с широкой сетью сервисных центров в вашей стране.

Привод портала

Перемещение портала в современных фрезерах с числовым управлением происходит благодаря наличию шаговых и серводвигателей. Шаговые двигатели более демократичны по цене, но обработка при этом не будет отличаться сверхвысокой точностью. Второй вариант представляет собой высокоскоростное устройство, которое лишено такого недостатка, как пропуск шага.

Смена инструмента

В случае, когда на фрезерной установке с ЧПУ планируется выполнять обработку одного типа или схожие виды работ, в частой замене инструмента нет необходимости. Поэтому целесообразно отдать предпочтение моделям, где замена осуществляется вручную.

Когда же при обработке одной заготовки используются разные инструменты, возникает необходимость в приобретении фрезерных станков, оборудованных полуавтоматическим или автоматическим механизмом смены инструмента. Таким образом удастся добиться высокой точности обработки и значительно ускорить производственный процесс за счет сокращения периода исполнения технологической операции.

Сферы применения фрезерных станков с ЧПУ

Список отраслей, в которых использование фрезерных станков с ЧПУ нельзя заменить другим видом обработки, довольно широк. Эти установки с успехом применяются как, например, в дизайне, так и в тяжелой промышленности. Они одинаково качественно выполняют задания разного масштаба и степени тонкости обработки.

Обработка дерева

На оборудовании с ЧПУ можно одинаково качественно выполнять как эстетическую обработку древесины, так и производить крупные детали. При помощи фрезерных установок возможно нанесение на поверхность рельефов различной степени сложности, выполнение фигурной резки, производство составляющих частей корпусной мебели.

Металлообработка

В сфере обработки метала использование фрезерных установок с ЧПУ на производстве особенно важно. Даже самый опытный работник не способен наносить гравировку, выполнять шлифовку и рельефы на поверхности металлов наравне с фрезером. С применением современного оборудования технологический процесс проходит максимально быстро, а работа выполняется точно и качественно.

Рекламная продукция

Некоторые носители наружной рекламы, в частности билборды, световые надписи, вывески и прочие конструкции, изготавливают с применением фрезеров.

Архитектура и проектирование

Фрезерный станок может оказаться необходимым для создания макетов и литьевых форм различных объектов (транспортных средств, сооружений или оборудования).

3D-обработка

Применение фрезера с ЧПУ позволяет быстро и качественно изготовить матрицы и штампы из различных материалов для производства серийной рекламной, обувной, литейной и прочих видов продукции. Широкие возможности фрезерных станков способствуют быстрой и качественной обработке элементов прототипа при его проектировании и созданию форм для серийного производства.

Электроника

Еще одна область применения современных фрезерных установок с ЧПУ — производство электроники. Станки способны обрабатывать такие составляющие элементы, как платы или чипсеты. Впоследствии из этих частей собирают готовые приборы.

Читать еще:  Комплект газовой сварки, комплект газовой резки

Машиностроительная отрасль

Фрезерные установки с ЧПУ широко применяют в процессе изготовления транспортных средств. При производстве отдельных деталей автомобилей удается повысить общее качество и надежность моделей. Фрезеры служат для обработки силовых элементов, ребер жесткости, элементов обвеса корпуса. Технические возможности оборудования позволяют достигать ювелирной точности при изготовлении алюминиевых заготовок и элементов из карбона.

Ювелирное дело

Почти все виды изделий (монеты, сувенирная продукция, украшения) подлежат обработке с помощью фрезерных станков. Установки способны выполнять высокоточную гравировку на драгоценных металлах и камнях.

В заключение

Область применения станков с ЧПУ достаточно обширна. Фрезерные установки отличаются универсальностью, многофункциональностью, высокой эффективностью и точностью производимой обработки. Эти преимущества делают современное оборудование востребованным на производствах в большом количестве отраслей человеческой деятельности.

Принцип работы фрезерного станка с ЧПУ

Современный станок с ЧПУ представляет собой сложный автоматизированный комплекс для фрезерования заготовок из дерева, пластика, металла, камня и пр. Автоматизированный комплекс, помимо «классических» механизированных узлов включает в себя электронные компоненты автоматического контроля и управления режимами обработки. Электронная система базируется на алгоритмах числового программного управления (ЧПУ) и в значительной степени упрощает работу на оборудовании (станок функционирует по заранее введённой программе и в течение рабочего цикла не требует вмешательства оператора).

Механическая подсистема станка состоит из станины, рабочего стола с зажимными приспособлениями, подвижного портала со шпинделем, цанговым патроном и цанги для закрепления инструмента, шаговых электродвигателей и ряда других вспомогательных деталей.

Одним из главных элементов станка, непосредственно осуществляющих обработку заготовки, является фреза. Режущая часть фрезы бывает различных форм и размеров — в соответствии с задачами обработки и видом материала заготовки. Цилиндрическая часть фрезы (т. н. «хвостовик») через цангу закрепляется в цанговом патроне, который, в свою очередь, закреплён на валу шпинделя. Электромотор шпинделя передаёт крутящий момент и сообщает фрезе вращательное движение. Соприкасаясь с обрабатываемой поверхностью, фреза снимает слой материала. Шпиндель подвешен на подвижном портале. Электромоторы станка, по командам от контроллера ЧПУ, перемещают портал по трём координатным осям и позиционируют фрезу над поворотным столом с закреплённой заготовкой. Таким способом и осуществляется фрезерование заготовки с целью получения готового изделия заданных форм и размеров.

Электронная часть станка включает в себя контроллер ЧПУ, вспомогательные электронные компоненты и их соединения. Для управления системой, станок может комплектоваться специальным DSP-контроллером, или подключаться к PC.

Электронная «начинка» станка работает под управлением собственного программного обеспечения (поставляется вместе с оборудованием). Задачей этого «софта» — перекодировать загруженную программу (чертеж-рисунок требуемой детали) и транслировать её в специфические G-коды — электрические команды двигателям станка. Таким образом, программным алгоритмом для функционирования станка является файл векторного графического формата (к примеру, построенный в AutoCAD, Corel Draw). Записав файл-программу в оперативную память контроллера, оператору остаётся выбрать режим работы станка (черновая, чистовая, трёхмерная) и частоту оборотов — в соответствие с видом материала заготовки и применяемой для обработки фрезы.

Преимущества оборудования

Современные станки с ЧПУ обладают широким спектром возможностей, обеспечивают быструю и высокоточную обработку, обладают достаточным запасом надёжности и удобством эксплуатации.

Точность обработки является не только следствием прецизионного автоматизированного управления, но и организацией специальных конструктивных мероприятий, направленных, прежде всего, на повышение жёсткости системы. Увеличение жёсткости достигается за счёт уменьшения длины кинематических цепей и количества механических передач, уменьшения зазоров между деталями, снижения потерь на трение, а также увеличения быстродействия.

Надёжность и длительная бесперебойная работа достигается увеличением износостойкости подвижных деталей, а также мерами по снижению теплопотерь и механического трения. Для этого в частности скользящие направляющие изготавливаются в виде «твёрдый материал — мягкий» (например, сталь/чугун по пластику/фторопласту). Сопрягаемые пары качения (в наплавляющих, подшипниках) отличаются ещё меньшими потерями и повышенной долговечностью. В качестве рабочих тел используются ролики с преднатягом, исключающим биение и износ.

Дополнительные системы, такие как вакуумный стол, улавливатель стружки, охлаждение режущего инструмента, переносной пульт (DSP-контроллер) и ряд других, значительно облегчают управление фрезерным комплексом и увеличивают культуру производства.

Работа на оборудовании

Функции оператора станочного комплекса, оборудованного ЧПУ, сводятся к смене и закреплению заготовок, установке требуемого типа фрезы, инсталляции управляющей программы, активации процесса и общим наблюдением за процессом работы станка.

Перед началом обработки работоспособность станка проверяется запуском специальной тестирующей программы. Оператору следует проверить надёжность крепления заготовки и фрезы, её соответствия обрабатываемому материалу.

Перед началом серийного цикла следует обработать первую заготовку, проконтролировать размеры и убедиться в их соответствии чертежу.

Фрезерные станки — принцип работы и классификация

Фрезерные станки

Фрезерные станки — универсальный инструмент с многолезвийным режущим инструментом — фрезой; главное движение — вращение фрезы. Шпиндель, несущий фрезу, вертикален, но его во многих случаях можно устанавливать под углом к заготовке. Движение стола, осуществляемое вручную или с помощью механического привода, точно контролируется по градуированным лимбам на ходовых винтах и по прецизионным шкалам с оптическим увеличением.

Фрезерная оправка (вал, несущий фрезу) горизонтальна. Стол, на котором закрепляется обрабатываемая деталь с необходимой оснасткой, может быть либо «простым», т.е. с перемещением по трем осям, либо универсальным, т.е. допускающим и угловые повороты.

Рис. 1. Фрезерный станок, резание шпоночной канавки на небольшом валу. Левой рукой рабочий подает стол (вместе с деталью) в продольном направлении, а правой — по вертикали. То и другое, а также поперечная подача могут осуществляться автоматически. 1 — оправка; 2 — фреза; 3 — тиски; 4 — деталь; 5 — стол.

Фрезерные станки с ЧПУ

На фрезерных станках с ЧПУ предусматривается автоматическое управление перемещением стола и скоростью шпинделя. В некоторых случаях сам шпиндель устанавливается на салазках, допускающих его независимое перемещение в осевом или вертикальном направлении. Фрезерный станок с ЧПУ такого типа позволяет серийно и с высокой точностью обрабатывать трехмерные поверхности, например, лопастей воздушных винтов и лопаток турбин.

Копировально-фрезерные станки обрабатывают сложные криволинейные поверхности, например, пуансонов и матриц для штампования листового металла, форм для литья под давлением и экструдирования. Индикаторный щуп проходит по фигурному профилю копира, а рабочая фреза передает этот профиль обрабатываемой детали.

Классификация фрезерных станков

В зависимости от вида обработки фрезерные станки разделяются на девять групп. В свою очередь, каждая группа делится на девять подгрупп, представляющих фрезерные станки по их типам.

Наиболее распространенными типами являются горизонтальные, универсальные и вертикальные фрезерные станки.

Горизонтальные консольно — фрезерные станки

Горизонтальные консольно-фрезерные станки имеют горизонтально расположенный, не меняющий своего места шпиндель. Стол может переме-шаться перпендикулярно к оси шпинделя в горизонтальном и вертикальном направлениях и вдоль оси, параллельной ей.

Универсальные консольно — фрезерные станки

Универсальные консольно — фрезерные станки отличаются от горизонтальных тем, что имеют стол, который может поворачиваться на требуемый угол.

Вертикальные консольно — фрезерные станки

Вертикальные консольно-фрезерные станки имеют вертикально расположенный шпиндель, перемещающийся вертикально и в некоторых моделях поворачивающийся. Стол может перемещаться в горизонтальном направлении перпенди-кулярно к оси шпинделя и в вертикальном направлении.

Широкоуниверсальные консольно — фрезерные станки

В отличие от универсальных станков имеют помимо основного горизонтального шпинделя приставную головку со шпинделем, поворачивающимся вокруг вертикальной и горизонтальной осей.

Бесконсольно — фрезерные станки

Имеют шпиндель, расположенный вертикально и перемещающийся в этом направлении. Стол перемещается только в продольном и поперечном направлениях.

Продольно — фрезерные станки

Имеют стол, который может перемещаться только в продольном направлении по направляющим поверхностям станины. Вертикальные и поперечные перемещения получают шпиндельные бабки и шпиндели. Могут иметь, до двух вертикальных и до двух горизонтальных шпинделей при одно- и двухстоечном исполнениях.

Объемно — фрезерные станки

По принципу действия делятся на станки прямого и следящею копирования, осуществляемого путем ощупывания модели копировальным пальнем, а также программного управления, работающие одновременно и непрерывно по трем взаимно перпендикулярным координатам.

Фрезерные станки непрерывного действия

Непрерывного действия (карусельные) имеют вертикально расположенный шпиндель (шпиндели), установочно перемещающиеся по вертикали, и круглый стол, который может непрерывно вращаться со скоростью рабочей подачи, закрепление и обработка заготовок многопозиционные. Примером может служить станок модели 6А23 с диаметром стола

Шпоночно — фрезерные станки

Имеют вертикальный шпиндель, осуществляющий вращательное и одновременно с ним планетарное движение. Диаметр планетарного движения может изменяться в соответствии с заданной шириной шпоночного гнезда. Стол перемещается возвратно-поступательно в продольном направлении. Рабочий цикл автоматизирован. Примерами этих станков могут быть станки моделей 6Д91, 6Д92 и т. д.

Другие статьи по сходной тематике

Основные понятия о токарной обработке и токарных станках.

Стали марок AISI 409, 430, 439 — аналоги отечественных марок 08×13, 12×17 и 08×17Т

Гидравлические гильотинные ножницы, гильотинные ножницы с ЧПУ для раскроя и обработки листовых материалов.

Правила нанесения обозначений шероховатости поверхностей на чертежах

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector