Фрезерный станок с ЧПУ: его особенности и преимущества

Фрезерный станок с ЧПУ выполняет обработку плоских и объёмных деталей по заданной программе методом резания специальным инструментом. Принцип действия основан на вращении фрезы согласно поступательным движениям заготовки. Современный фрезерный ЧПУ представляет устойчивую, термостабильную конструкцию из литых элементов.

Характеристика
Классификация ЧПУ
Управление
Вертикальный обрабатывающий центр с ЧПУ модели 700 V
Разновидности фрезерных станков с ЧПУ

Принцип работы оборудования

После ознакомления со спецификой конструкции горизонтально-фрезерного станка и его назначения следует изучить принцип обработки заготовок. Для этого лучше всего проанализировать каждый этап работ и выявить оптимальный режим обработки для конкретного случая.

После установки детали на поверхности рабочего стола и ее фиксации вычисляются режим обработки. Это зависит от конфигурации заготовки и степени ее фрезерования. Затем происходит установка оптимальной фрезы. Именно с ее помощью происходит обработка поверхности. За счет вращения и контакта режущей части инструмента с металлической поверхностью происходит процесс контролируемого удаления материала.

В зависимости от вида работы можно выбрать следующие типы фрез, каждая из которых имеет определенное назначение:

плоскостное фрезерование. Для этого необходимо применять цилиндрические фрезы. Они отличаются конфигурацией режущих частей и могут иметь несколько типов зубьев. Их главная функция – удаление определенного объема материала со всей поверхности заготовки;
торцевые. Применяются для обработки вертикальных плоскостей. Они могут быть установлены только в универсальные горизонтально-фрезерные станки. Главным отличием от цилиндрических заключается в том, что обработка происходит только за счет контакта вершин режущих поверхностей, в результате чего формируется определенная профильная структура;
угловые фрезы. Необходимы для придания кромки детали формы нужной конфигурации.

Кроме этих моделей существуют специальные фрезы, предназначенные для выполнения узкопрофильных операций. Для работы на ученических станках чаще всего устанавливают универсальные режущие инструменты.

Для формирования отверстий применяются концевые фрезы. Аналогичной конструкцией обладают шпоночные. Разница между ними заключается в конфигурации режущей части.

Применение, конструктивные особенности и типы фрезерных станков с ЧПУ

Изготовление нестандартных деталей с криволинейной геометрией, требует значительных затрат времени и усилий при использовании труда наемного работника. Инновационные технологии, направленные на исключение человеческого фактора, позволяют производить высокоточные детали на одном станке, что значительно сокращает время операционных циклов, и снижает себестоимость готового изделия. Одним из самых универсальных инструментов, при помощи которого можно существенно сократить расходы на оплату труда работников, является фрезерный станок с ЧПУ, поскольку для его обслуживания и нормального функционирования требуется всего лишь один человек. Установка такого устройства в цеховом помещении не только поспособствует снижению количества бракованных изделий, но и значительно увеличить производственные мощности. Наиболее эффективными приспособлениями по обработке любого типа материала, являются 5-ти координатные фрезерные центры, примеры которых можно посмотреть тут — http://i-machine.ru/5-koordinatnyie-frezernyie-obrabatyivayushhie-czentryi/.

Принцип работы и устройство ЧПУ фрезерного станка

Данное приспособление состоит из нескольких основных элементов при помощи которых осуществляется обработка заготовки :

Станина ( на ней крепятся узлы и механизмы)
Плоскость рабочего стола ( перемещается в разных направлениях)
Пульт управления ЧПУ
Шпиндель ( назначение — зажим и вращение режущего инструмента)
Стойка крепления шпинделя ( осуществляет перемещение в различных плоскостях)
Защитная дверца ( контроль доступа к в зоне обработки)
Кожухи ( предусмотрены для обеспечения безопасности оператора)
Барабан с набором режущих инструментов ( фрезы различных диаметров и назначения)
Направляющие перемещения рабочего стола

Работа оператора заключается в фиксации/съеме деталей внутри механизма фрезерного станка, контроль за потоком охлаждающей жидкости , которая подается на режущую кромку инструмента, загрузке и запуске управляющие программы отвечающей за процесс обработки, мониторингом работы оборудования.

Классификация

Подразделения этих полезных устройств происходит по следующим параметрам:

Согласно количеству управляемых осей (от 1 до 5)
Пространственное расположение шпинделя(вертикальное/горизонтальное)
Тип стола(подвижный, неподвижный, поворотный, комбинированный, с поворотной головкой)

Также, данные приспособления можно классифицировать по типу обрабатываемого материала(дерево, металл, пластик, сплавы, камень и т.д.), мощности главного привода, скорости вращения шпинделя, габаритным размерам, степени точности обработки.

Использовать такие приспособления можно и для гравировальных работ, поскольку ручная работа мастера-гравера будет намного более дорогостоящий и достаточно длительной по времени. С такой задачей, фрезерный станок ЧПУ, справиться за считанные часы, при этом требуемый рельеф будет нанесен с высокой точностью, что очень важно для создания красивых изображений. Деревообрабатывающее устройство, также очень удобно в использовании, что дает возможность мебельным предприятиям создавать уникальные предметы интерьера такие, как шкафы, кухни, столешницы, стулья, барные стойки и т.д.

Программирование фрезерных станков ЧПУ

Большинство оборудование данного вида воспринимает информацию написанную на G и M кодах, которые соответствуют международным стандартам качества (ISO, EIA). Так же, существуют и другие алгоритмы ввода управляющей программы, они носят название диалоговых. Это адаптированные средства ввода, которые облегчают работу оператора благодаря удобному интерфейсу, возможности использования англоязычных слов и различных графических элементов. Большинство фрезерных станков с ЧПУ отлично воспринимают информацию от современных конструкторских и графических компьютерных программ таких, как AutoCAD, SolidWorks, Компас и другие. Для того чтобы получить качественное изделие, достаточно сохранить спроектированную на компьютере 3D модель в требуемый формат, который воспринимает обрабатывающее устройство и запустить алгоритм в работу. Многозадачность этих приспособлений, сводит работу оператора к замене обработанных деталей на заготовки, которые следует довести до кондиционного состояния.

Читать еще: Делаем кулоны своими руками из металла с помощью станка

Общая оценка статьи: Опубликовано: 2017.06.23

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Обзор станков

Прежде чем решить вопрос, какой фрезерный станок выбрать для оснащения домашней мастерской или производственного предприятия, важно ознакомится с характеристиками оборудования, которое предлагается на современном рынке. На сегодняшний день наиболее востребованным являются фрезерные станки, производимые в следующих странах:

Германия;
Италия;
Австрия;
Китай;
Северная Корея;
Малайзия;
США;
Тайвань;
Чехия;
Турция.

Пятикоординатный фрезерный станок

Наиболее известными компаниями, которые производят и реализуют фрезерные станки с ЧПУ, являются:

GCC Jaguar;
Redwood;
RuStan;
JCC;
Hyundai Wia;
Kami;
Zenitech.

Одними из самых быстрых станков, которые также отличаются широким разнообразием настроек и дополнительных функций, являются модели торговой марки GCC Jaguar.

Широким разнообразием ассортимента станков для обработки деталей из металла и других материалов отличается компания JCC. В каталоге данного производителя представлены станки с ЧПУ следующего назначения:

универсального типа, предназначенное для выполнения гравировальных и фрезерных работ;
для обработки изделий из древесины и металла;
прошивные станки электроэрозийного типа;
оборудование фрезерно-токарной группы.

Передовые программные продукты, с помощью которых управляются станки данной торговой марки, позволяют задействовать весь их потенциал.

Вертикально-фрезерный с ЧПУ МА655

Фрезерные станки, оснащенные ЧПУ, торговой марки RuStan — это, преимущественно, оборудование широкоуниверсального типа, с помощью которого можно выполнять широкий перечень технологических операций. Отличает модели данной торговой марки и то, что при их приобретении можно воспользоваться разнообразными скидочными программами, а также возможностью гарантийного и постгарантийного обслуживания.

По-настоящему уникальными являются фрезерные станки с ЧПУ, выпускаемые под торговой маркой Redwood. Они способны выполнять обработку деталей в формате 2d и 3d. Реализация технологии 3d предполагает, что по заданной программе из заготовки получают объемную деталь, полностью соответствующую заданным геометрическим параметрам.

Главным принципом работы специалистов, занимающихся выпуском фрезерного оборудования торговой марки Kami, является производство высококачественной продукции. При помощи станков данной торговой марки можно обрабатывать не только металл, но и детали из камня, древесины, пластика и даже стекла.

Компания Hyundai Wia специализируется на выпуске станков с ЧПУ, на которых производится продукция для аэрокосмической и автомобильной промышленности. Программы, которые используются для их управления, предполагают минимальное вмешательство со стороны человека и значительно упрощают использование подобного оборудования.

Фрезерный станок от немецкого производителя Zenitech

В каталоге известного производителя Zenitech преобладает профессиональное фрезерное оборудование с ЧПУ, предназначенное для обработки деталей из металла и древесины.

На современном рынке широко представлено фрезерное оборудование с ЧПУ торговой марки Инвест Адам. Основными преимуществами моделей, которые отличаются своей компактностью и универсальностью, являются:

высокая точность обработки;
эффективность и производительность;
управляющие программы могут воспроизводиться неоднократно;
конструкция отличается высокой надежностью;
связь с компьютером, который управляет работой оборудования, осуществляется через обычный USB-порт.

Для оснащения домашней мастерской и крупного производственного предприятия можно использовать фрезерный станок с ЧПУ, выпущенный немецкой компанией BZT. Отличает станки данной торговой марки высокая устойчивость, надежность фиксации заготовок, точность и оперативность обработки. Удобным является и то, что станки данной торговой марки могут работать практически на любом программном обеспечении.

На стоимость фрезерного станка с ЧПУ оказывают влияние следующие параметры:

сложность конструкции оборудования и его тип;
тип производства, для которого предназначено оборудование;
страна производитель и торговая марка;
функциональность станка.

Наиболее простой конструкцией обладают настольные станки с ЧПУ, которые и стоят значительно дешевле более функционального оборудования. Чтобы сэкономить на приобретении фрезерного станка, выбирайте оборудование отечественных производителей. В среднем, стоимость настольного фрезерного оборудования с ЧПУ составляет порядка 4000 долларов США. Варьироваться такая цена может от ряда факторов: габариты станка и рабочего стола, мощность двигателя, вес оборудования и его функциональность.

Стоимость оборудования вертикально-фрезерной группы с ЧПУ варьируется в пределах от 7000 до 25000 долларов США. Цена конкретной модели оборудования зависит от ее мощности, количества оборотов шпинделя и точности обработки.

Отечественный станок ГФ2171

Широкоформатные фрезерные станки, оснащенные ЧПУ, являются самыми дорогими в своей категории, так как они позволяют выполнять широкий спектр технологических операций. Высокая стоимость такого оборудования окупается тем, что его можно эксплуатировать в достаточно интенсивном режиме. Перечень операций, которые можно выполнять при помощи оборудования данной категории, впечатляет:

раскройка заготовок;
фрезерование поверхностей различного типа;
полировальные операции;
сверление;
расточные операции.

Читать еще: Плуги, их назначение, устройство и рабочий процесс

Основные виды фрезерных станков

Различные виды оборудования для фрезеровки характеризуются следующими особенностями конструкции:

Горизонтально-фрезерные

Оснащены горизонтальным шпинделем и рабочим столом в виде консоли. Стол совершает продольные, поперечные и вертикальные перемещения относительно шпиндельного вала и обрабатывающего инструмента (фрезы), закрепленного в нем.

Вертикально-фрезерные (консольные)

Принципиально отличаются от горизонтальных положением оси инструмента: здесь она расположена вертикально. Наличие в конструкции агрегата рабочей консоли ограничивает возможность применения горизонтально-фрезерного и вертикально-фрезерного оборудования: их назначение — изготовление деталей небольшого веса, размер заготовки также сравнительно невелик.

Универсальные и широкоуниверсальные станки

Снабжены: в первом случае поворотным столом, во втором — поворотной шпиндельной головкой. Такой тип оборудования значительно расширяет перечень проводимых фрезерных операций.

Бесконсольные фрезерные

Имеют шпиндель, совершающий вертикальные перемещения, а передвижения фрезерного стола напоминают крест (перемещаются продольно-поперечно). Такая траектория движения рабочего стола определила второе основное название оборудования этого типа — фрезерные станки с крестовым столом. Особенность таких агрегатов — это не консольное, а жесткое основание для установки заготовки; распространенное назначение — фрезерование крупногабаритных деталей значительной массы.

Продольно-фрезерные

Снабжены столом, совершающим продольные перемещения относительно оси станка. Шпиндельная бабка, в свою очередь, двигается в поперечном и вертикальном направлении, поворачивается на заданный угол (опция). Для обработки крупногабаритных заготовок из металла используют продольно-фрезерные станки портального типа с установленной на две опоры траверсой, вдоль которой перемещается шпиндельная головка. Для станков с меньшими габаритами характерно консольное устройство шпиндельной бабки.

Копировально-фрезерные (объемно-фрезерные)

Производят фрезеровку заготовки, считывая заданную конфигурацию с образца с помощью специального копировального инструмента.

Шпоночные фрезерные

Характеризуются планетарным движением шпинделя, стол агрегата совершает возвратно-поступательные перемещения.

Карусельные фрезерные (непрерывного действия)

Имеют один или несколько вертикальных шпинделей, последовательно обрабатывающих подающиеся к ним заготовки. В конструкции применен принцип многопозиционной обработки.

Особую нишу в промышленном производстве занимают фрезерные станки с ЧПУ и обрабатывающие центры.

Фрезерные станки, оснащенные ЧПУ

При выборе и покупке фрезерного станка с ЧПУ необходимо знать определяющие технические параметры оборудования. Агрегаты, оснащенные системой числового программного управления, имеют следующие особенности компоновки:

Положение шпинделя. Вращение многолезвийного обрабатывающего инструмента (фрезы) производится при горизонтальном или вертикальном положении оси, либо шпиндель поворачивается и устанавливается наклонно под заданным углом к заготовке.
Количество шпиндельных головок. Конструктивно фрезерное оборудование может включать один, два и более шпиндельных валов, расположенных в различных плоскостях. Нередко станки с ЧПУ (например, продольно-фрезерные, универсальные или горизонтально-фрезерные) и обрабатывающие центры оснащаются дополнительной съемной шпиндельной головкой, расширяющей диапазон производимых работ и повышающих сложность получаемых поверхностей изделий из металла и других материалов.
Конструкция рабочего стола. В зависимости от компоновки, стол перемещается в продольном (продольно-фрезерные), продольно-поперечном (горизонтально-фрезерные и вертикальные фрезерные агрегаты), поднимается или опускается (консольные фрезерные), поворачивается вокруг своей оси (карусельные, барабанного типа). Опционно устройством для поворота заготовки могут оснащаться агрегаты со столом, совершающим продольно-поперечные перемещения (например, горизонтально-фрезерные, в том числе консольные, или универсальные). При этом поворотное устройство монтируется на рабочий стол станка или встраивается в его плоскость, позволяя обрабатывать как поверхности вращения, так и длинномерные заготовки без дополнительных затрат времени на установку/снятие оснастки.
Количество осей или степеней свободы. Варьируется от 2-х до 5-и. Такая особенность практически всех видов фрезерных станков по металлу определяет сложность конфигурации обрабатываемой поверхности, количество переустановок детали при проведении полного цикла фрезерных работ.
Точность обработки характеризуется не только жесткостью узлов агрегата и конструкции в целом, но и возможностью точного позиционирования детали, применением различных измерительных приборов для контроля конфигурации режущих кромок, перемещения инструмента, а также определения положения и размеров детали.
Наличие магазина инструмента и количество возможных позиций в нем. Число устанавливаемых и используемых при обработке резанием фрез доходит до нескольких десятков. Вариативность производимых операций повышает применение в конструкции таких видов фрезерных станков приводных державок для инструмента.
Мощность оборудования определяет тип обрабатываемого материала, его прочностные характеристики. На мощных агрегатах всех основных типов фрезерных станков при использовании твердосплавного режущего инструмента возможна обработка резанием закаленных металлов (до HRC 60…75), высокопрочных и жаропрочных сталей, титановых сплавов, твердых композитных материалов, а также применение форсированных режимов — высокой скорости резания при значительной глубине обработки.
Частота вращения шпинделя. Определяет диапазон материалов, поддающихся обработке, а также качество (чистоту) получаемой поверхности. Выбор станка для фрезерования зависит от того, какой материал планируется на нем обрабатывать. Например, универсальные станки с высокоскоростными режимами резания реализуют точную обработку вязких материалов, например, дюралюминия, латуни, цинкосодержащих сплавов и т.д.
Размеры необходимой рабочей зоны основных типов фрезерных станков определяют габариты обрабатываемых заготовок.

Читать еще: Гидроподвеска своими руками. Активная подвеска ABC

Если перед вашим промышленным предприятием встал вопрос, какие типы фрезерных станков приобрести для производства той или иной продукции, свяжитесь с инженерно-техническими специалистами компании «СМК» по телефонам 8 (4822) 620-620

Характеристика

Перед тем, как научиться работать на станке, нужно разобраться в его характеристиках. Отличительной чертой станков, имеющих числовое программное управление, является высокая скорость и точность обработки. В отличие от более старого оборудования подобного типа четырехкоординатные фрезерные станки с системой числового программного управления имеют более высокий показатель надежности и удобства в использовании.

Еще одним фактором, отличающим токарный станок по дереву с числовым программным управлением от его аналогов, заключается в повышенном показателе жесткости. Эта особенность обусловлена:

короткими кинематическими цепями;
сниженными потерями на трении;
минимальными зазорами между элементами конструкции;
низким количеством механических передач;
повышенным быстродействием.

Подвижные элементы устойчивы к износу, а теплопотери и механическое трение сведены к минимуму. Для конструкции характерно чередование в соединении между твердыми материалами и мягкими. Так, например, стальные детали могут соединяться с пластиковыми. Работа выполняется благодаря роликам, имеющим преднатяг. Вероятность получения повреждений такими элементами крайне мала.

Принцип работы станка с системой ЧПУ также зависит от отличий приборов. По характеристикам токарные станки отличаются:

диаметром обрабатываемой заготовки;
габаритам детали, которую возможно зафиксировать;
максимальным расстоянием между центрами станочного прибора.

Обработка токарным станком на высоких скоростях и быстрое нагревание не оказывают влияния на показатель трения.

Основные узлы фрезерного станка

Основные узлы фрезера
Станина. Данная деталь является основанием всей конструкции. Относительно станины по всем плоскостям расположены фрезы. Станина обеспечивает верное движение всех узлом и механизмов. Покрытие указанной детали жесткое и прочное. Более прочными покрытиями считаются литое, сварное, железобетонное, из гранита. При наличии сколов или деформации станины в работе с материалом будут возникать погрешности, которые испортят все изделие;

Направляющие. Направляющие бывают вертикальными, горизонтальными, поперечными, продольными. Данные детали обеспечивают прямолинейное и криволинейное движение по осям станка. Направляющие закрепляются на станине;

Привод. Двигатель отвечает за все, что связано с движением, все делали станка движутся благодаря приводу. Различают электродвигатели постоянного тока, переменного тока, гидродвигатели и пневмодвигатели;

ШВП – винтовая передача. Указанная конструкция состоит из винта, гайки с держателем и опор. Благодаря работе винтовой передачи происходит переход вращения в возвратно-поступательное движение с использованием механизма циркулирующего шара между винтом и гайкой. ШВП передает импульс от двигателя к другим элементам;

Винтовой стружкотранспортер. Назначение данного механизма — отвод стружки надлома, скалывания (используется при обработке стали, чугуна);

Система ЧПУ – управление обработкой заготовки удаленно, с помощью компьютера, за счет создания специальной программы, которая приводит в действие весь механизм. ЧПУ, в свою очередь, состоит из:

микропроцессора, отвечающего за преобразование сигналов;

оперативной памяти, необходимой для хранения информации;

постоянной памяти, необходимой для хранения файлов управляющих программ;

входа USB;

табло управления.

Принцип работы

Работа фрезерного станка с ЧПУ осуществляется следующим образом:

Двигатель перемещается по осям X, Y, Z, используя переменный или постоянный ток.
При помощи подаваемых команд осуществляется перемещение машинных частей.
Каждой операции соответствует определенный код, который ее запускает.
Для защиты компонентов и операций в оборудовании предусмотрена система предупреждения — концевые выключатели и индикаторы.

Фрезерные станки двигают деталь относительно закрепленного инструмента, либо передвигают фрезу к зафиксированной в горизонтальном или вертикальном направлениях по осям X, Y и Z детали на столе.

5 Продольно-фрезерные и бесконсольные вертикальные станки

Достаточно часто используются на крупных предприятиях продольно-фрезерные агрегаты, стол которых располагает только одним перемещением (продольным). Их применяют при серийном выпуске крупноразмерных и корпусных изделий из цветных и черных металлов, стали.

У такого оборудования очень сильная электрическая составляющая (надежное электрооборудование, мощный двигатель), поэтому на них допускается использовать твердосплавные торцовые головки для обработки заготовок. Продольные станки незаменимы в тех случаях, когда изделия имеют большой диаметр среза.

Отметим отдельно, что продольно-фрезерные агрегаты характеризуются повышенной производительностью и точностью за счет наличия нескольких шпиндельных узлов, а также простотой обслуживания. Такие станки выпускаются с шириной рабочей поверхности до 500 см (минимум – 32 см).

Вертикальный фрезерный станок без консоли располагают крестовым столом. Он передвигается поперечно и продольно. Данное оборудование использует фасонные, цилиндрические и торцовые фрезы для обработки (показано на видео) тяжелых и крупногабаритных деталей. Электрическая схема бесконсольных станков имеет большой запас прочности, на них обычно устанавливают несколько двигателей, в которых обороты регулируются по бесступенчатой схеме.