Фрезерный станок по металлу с ЧПУ

Преимущества применения

Применение ЧПУ в обрабатывающем оборудовании имеет следующие преимущества:

Высокий уровень автоматизации производства. Управление способен обеспечить один оператор, при этом он может обслуживать сразу несколько станков. На современных станках реализована автоматическая смена рабочего инструмента, установка и снятие заготовок и готовых деталей. Высокая точность обработки. Станки обеспечивают точность, которую трудно достичь на обычном оборудовании. Повторяемость процессов

На одной программе можно изготовить абсолютно идентичные детали в огромном количестве, что важно при серийном производстве. Возможность изготовления особо сложных, эксклюзивных деталей

Достаточно создать цифровую модель нужной формы и ввести ее в программу, а станок послушно воспроизведет ее уже на реальном материале. Универсальность. На одном станке можно изготавливать самые разные детали. Достаточно перейти с одной управляющей программы на другую. Прогнозируемость операции. Запуская станок, оператор знает точное время изготовления детали, что дает возможность точного планирования объемов производства. Возможность изготовления деталей практически любой сложности и из любых материалов. Высокая скорость обработки. Устранение тяжелого физического труда. Оптимальный расход материалов, снижение отходности, исключение брака. Возможность обеспечения круглосуточной работы оборудования. Повышение безопасности. Рабочий не имеет прямого контакта с рабочей зоной. Управление обеспечивается дистанционно.

Конечно, при внедрении в производство станков с ЧПУ следует учитывать, что их стоимость значительно выше, чем у обычного оборудования. Кроме того, потребуется обучение персонала для их обслуживания, а также придется понести затраты на разработку специфических управляющих программ. Эти проблемы указывают на необходимость проведения технико-экономического обоснования. Такие станки неэффективны при небольшом производстве стандартных изделий.

Высокую эффективность станки обеспечивают при изготовлении сложной и ответственной продукции, серийном производстве, а также при изготовлении разнотипных изделий. В этом случае ЧПУ значительно повышает производительность и качество, заметно снижает трудоемкость производства и в конечном итоге — себестоимость продукции.

Станки с ЧПУ отличаются универсальностью и обладают широкими возможностями. Они с успехом используются в различных областях человеческой деятельности, способны значительно повысить эффективность небольшого бизнеса и крупного производства

Важно правильно оценить целесообразность их применения

• Металлический стеллаж код по оквэд

    

• Более активные металлы вытесняют менее активные металлы из растворов их солей

    

• Высокостойкая краска по металлу

    

• Металлические носы на туфли

    

• По плотности щелочные металлы

Принцип работы

Способ обработки на таких станках прост – фреза снимает с заготовки «все ненужное», создавая деталь с размерами, точно соответствующими чертежу. Для этого требуется выполнить несколько условий:

1. Сплав фрезы должен быть значительно прочнее металла или сплава заготовки.
2. Должен быть правильно подобран профиль (форма) фрезы, количество зубьев.
3. Переключением скоростей вращения шпинделя подбирается оптимальная скорость обработки.
4. Заготовка должна абсолютно точно располагаться и перемещаться относительно фрезы. При этом крепление заготовки должно быть достаточно прочным.

Процесс фрезерной обработки:

Любое отклонение приведет к выборке в ненужном месте, и заготовка попадает в брак.

Поэтому большое значение имеют параметры рабочего стола. Шпиндель и механизмы подачи заготовки к фрезе не должны иметь люфтов. Салазки должны перемещаться без малейших отклонений. От того, насколько точно работают эти узлы, зависит класс точности станка. В металлообработке есть 5 классов точности для станков:

1. Н – нормальная точность.
2. П – повышенная.
3. В – высокоточные станки.
4. А – повышенная высокая точность.
5. С – мастер-станки, самые высокоточные.

Фрезерные станки классов В, А, С используют в цехах с постоянной температурой и влажностью, так как большой температурный ход приводит к сужению и расширению металлических частей станка на минимальные величины, но это уже недопустимо для сверх высокоточных станков, допуски на которых составляют сотые доли мм.

Точность обработки на станках старого типа зависела не только от станка, но и от квалификации фрезеровщика. Далее стали появляться вспомогательные механизмы и приспособления, станки с полуавтоматической и автоматической подачей, с ЧПУ (числовое программное управление).

Современные станки, работающие по компьютерным программам, имеют другой принцип работы. Заготовка может крепиться неподвижно, а её обработку проводит подвижная в трех координатах фреза. Такие станки работают с минимальным участием человека (загрузка ПО, расположение заготовки, включение и контроль) и могут сделать деталь любой сложности с высокой точностью. Это вывело технологии фрезерной металлообработки на новый уровень.

Дополнительные опции

Отдельные функции доступны только в станках фрезерного типа:

• Алгоритм обработки материала вводится в контроллер с помощью клавиатуры или путем сканирования с помощью специального устройства — перфорированной ленты в аппарате управления.
• Алгоритм, который однажды ввели в программу компьютера, в дальнейшем может применяться повторно.
• Введенная программа может быть отредактирована и в дальнейшем оптимизирована прямо на станке. Если меняется дизайн готового изделия, программу легко адаптировать к новым требованиям.
• Процесс ввода информации во многом упрощен благодаря применению специальных подпрограмм для повторяющихся этапов обработки. Если необходимо совершить такие операции, как сверление по кругу отверстий с применением сверлильного станка с ЧПУ, можно создать, сохранить и в дальнейшем применять программные циклы на компьютере. Все используемые программы и подпрограммы без проблем извлекаются и применяются много раз. Достаточно указать только основные параметры — компьютерная система выполнит необходимые вычисления и дальнейшие действия автоматически.
• Наличие у станков с ЧПУ устройства для проверки алгоритма обработки материала без фактического включения оборудования. Автоматическое управление проверяет заложенные алгоритмы, в том числе движение инструмента для резки в каждом цикле. На мониторе отображается готовая картина, в том числе будущая форма компонента без ее фактической обработки.
• Панель управления с ЧПУ дает возможность компенсировать изменения в параметрах режущего инструмента. После того, как программа обработки написана, оператор фрезерного станка устанавливает конкретный вид и размер режущего инструмента. Однако, в действительности применение программы обработки на станке не всегда бывает доступно для определенной фрезы. Разницу между запрограммированным и используемым инструментом позволяет компенсировать система управления ЧПУ.
• Во фрезерных приборах с ЧПУ есть возможность получить информацию о применении оборудования, что очень полезно для производственного контроля. Система дает информацию об объеме произведенных изделий, времени на каждый компонент, времени для постановки задачи, времени использования каждого конкретного инструмента, времени простоя машины без работы, диагностики поломок и неисправностей и других параметрах.

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.

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.

Пройти тест

Какие операции по металлу можно выполнять

Благодаря тому, что человеческий фактор был сведён к минимуму, операции по металлу стали значительно легче и приносят меньше брака. Получается так из-за программы, которая заложена в компьютер.

Она является таким своеобразным шаблоном, по которому компьютер понимает — готова деталь или нет. В этом разделе будет рассказано об операциях, которые может выполнять по металлу станок с ЧПУ.

Внешнее и внутреннее вытачивание деталей

Здесь всё просто, по крайней мере, для машины. Установленная заготовка, которая в будущем станет деталью, закрепляется на станке. Она может быть закреплена вручную или, если установлено соответствующее оборудование автоматически (чаще всего применяют именно автоматический вариант).

После начинается внешнее обтачивание детали при помощи либо лазера, либо лезвия, которое установлено на станок. Постепенно срезая лишнее, заготовка приобретает форму нужной детали. Так делается внешнее обтачивание деталей на станке с ЧПУ.

С внутренним всё примерно также, только с изменениями. После установки заготовки станок начинает сверлить, или как это называют по-другому, рассверливать отверстие у основания заготовки.

После того, как отверстие будет готов, компьютер сравнит его с шаблоном, который прописан в заданной программе. Если найдутся огрехи, он проанализирует — можно ли это исправить (как правило, да, ведь машины редко ошибаются). После заготовка шлифуется и деталь готова.

Продольная обработка заготовки

Продольная обработка — это метод, который применяют для изготовления полос, штрипсе, лент. В зависимости от программы, которая установлена в компьютер.

Такие работы на станке с ЧПУ выполняются преимущественно при помощи лазера, так как это позволяет избавиться от брака и ускоряет процесс работы. После установки заготовки, числовое программное управление на станке будет его обрабатывать в соответствии с заданным алгоритмом действий. Лазерный портал приводится в действие шаговыми двигателями, на котором он закреплён.

Черновая и чистовая обработка

Для начала что это вообще, такое. Черновая обработка металла состоит из подгона детали под нужный размер при помощи снятия слоёв металла.

Обычно в станке с ЧПУ эту роль выполняет компьютер после того, как деталь уже вырезана. Чистовая обработка идёт потом и представляет собой полировку поверхности изделия. Всё это станок выполняет по заданным алгоритмам.

Регулировка длины деталей

В программе, которую дают компьютеру, чётко прописаны размеры детали. Заготовки также дают подходящего размера. Перед тем, как вставить деталь, станок регулирует и настраивает сам себя для изготовления.

После этого он начинает выполнять работу, после чего сравнивает размер с теми, что были даны человеком. Если отклонений нет — деталь готова. Если есть — станок с ЧПУ начинает обтачивать деталь, снимая слои металла и регулируя длину.

Вытачивание пазов, выемок и отверстий

Пазы и выемки — это отверстия, которые делают на детали. Такие отверстия могут служить либо для того, чтобы в них могла войти другая деталь, либо для установки к какому-либо устройству. Станок с ЧПУ вытачивает такие отверстия при помощи лазера, делая при этом высокоточные разрезы.

Они могут быть прямоугольными, Т-образными, типа «ласточкин хвост», фасонными, сквозными, открытыми, закрытыми и другими. То, какой формы будет отверстие, зависит от детали и программы, которую человек установил в числовое программное управление.

Нарезание резьбы дюймового и метрического типа

Этот тип резьбы видели практически все. Она используется в основном для того, чтобы одна деталь могла прикручиваться к другой. Главными параметрами при изготовлении такой резьбы являются шаг и величина. Под шагом в данном случае имеется в виду:

• наружный диаметр, измеряемый между верхними точками резьбовых гребней, находящихся на противоположных сторонах трубы;
• внутренний диаметр как величину, характеризующую расстояние от одной самой нижней точки впадины между резьбовыми гребнями до другой, также находящихся на противоположных сторонах трубы.

Все параметры нужно вбить в компьютер станка, после чего он сам вырежет отличную и ровную резьбу при помощи лазера.

Справка! В любом случае параметры для изготовления резьбы на изделии вносятся человеком в компьютер станка, а тот, действуя согласно алгоритму, при помощи лазера делает превосходную резьбу.

1 Описание настольного фрезерного оборудования с ЧПУ

Оно фактически является уменьшенной копией большого фрезерного станка с ЧПУ. Настольный агрегат предназначен для выполнения тех же видов операций при изготовлении изделий сложной формы: фрезерование, сверление, растачивание, зенкерование и так далее. И принцип его работы такой же, но в отличие от больших станков обрабатывать на нем можно только заготовки гораздо меньших размеров. Зато настольное фрезерное оборудование с ЧПУ можно использовать в качестве гравировального. Большие промышленные агрегаты с такой работой не справятся.

Габариты настольного фрезерного оборудования с ЧПУ не более 910x880x880 мм. Но у некоторых моделей длина стола может превышать 1 м (обычно составляет 1135 или 1150 мм). Вес станков достигает от нескольких десятков до 200 кг. Их питание осуществляется от сети 220 В. Максимальная высота заготовки (рабочей зоны) станков настольного исполнения с ЧПУ варьируется от 40 до 200 мм, а мощность шпинделя – в пределах 0,7–1,5 кВт.

Такие станки бывают двух типов. У консольных общий вид, конструкция и принцип работы аналогичны имеющимся у вертикальных больших фрезерных станков.

У портальных шпиндель закреплен на поперечной балке между двумя вертикальными стойками, которые могут быть неподвижными или перемещаться вдоль оси Y. Соответственно, рабочий стол вместе с закрепленной на нем заготовкой либо двигается по оси Y, либо стационарен. Шпиндель перемещается не только по вертикали (оси Z), но и по оси X – по балке между стойками.

Шпиндель портального настольного станка с ЧПУ

Управляется оборудование с подключенного через USB-порт персонального компьютера с операционной системой Windows посредством специального программного обеспечения (ПО) и/или с помощью DSP контроллера станка (зависит от комплектации агрегата с ЧПУ). Программа может быть загружена с носителя внешней памяти, а компьютер отсоединен во время работы станка (тоже зависит от его модели). С помощью ПО можно управлять обработкой заготовки в ручном режиме через DSP либо создать программу, полностью автоматизирующую выполнение всех операций.

Все станки позволяют выполнять 2D и 3D обработку, а некоторое оборудование даже 4D и 5D. Виды обрабатываемых материалов: от пластика и дерева до цветных металлов, камня и стали. Эти возможности станка зависят от его назначения и модели. Многие агрегаты оснащены, а другие могут быть при желании доукомплектованы стружкоотсосом, системой охлаждения шпинделя, поворотным устройством, используемым во время обработки конических изделий, и другими вспомогательными узлами.

Станки используются в зуботехнических лабораториях, а также исследовательских и учебных институтов, высокоточном производстве любых мастерских, в том числе ювелирных. На них выполняют фрезерные, сверлильные, полировальные, шлифовальные, гравировальные работы в домашних условиях при изготовлении небольших изделий. На станках получают или обрабатывают детали мебели, интерьера, рекламных носителей и так далее; штампы, печати, сувенирные и ювелирные изделия, радиотехнические платы и прочее.

Третье

Совокупность высокой точности и абсолютной идентичности результатов по обработке изделий — еще одно положительное качество станков с ЧПУ. Используя одну и ту же настройку фрезерного станка с числовым программным управлением можно выпускать большое количество изделий. При этом они практически абсолютно идентичны как по геометрическим параметрам, так и по высокому уровню качества изготовления.

Таким образом, данный вид промышленного оборудования обладает свойством многократно выпускать сложные изделия без ухудшения их качественных характеристик. Поэтому он применяется для изготовления уникальных пресс-форм, штампов и тому подобной оснастки, где нужна прецизионная точность и высокая повторяемость результатов.

Это интересно: Фреза по металлу — принцип работы, виды и выбор инструмента

Характеристики машин

Характеристики таких станков напрямую зависят от характеристик шпинделя, скорости перемещения и размера стола. Скорость шпинделя – это диапазон частоты вращения его головки. Мощность привода – это номинальная мощность пневмо-турбины, электродвигателя или поршневого двигателя, который приводит в действие шпиндель.

Количество фрез, которые поддерживает магазин инструментов, также является важным критерием, поскольку придает станку определенную универсальность. На простых машинах одновременно может работать только один инструмент.

Параметры движения для фрезерных станков включают:

• количество осей;
• максимальное перемещение по оси X;
• максимальное перемещение по оси Y;
• максимальное перемещение по оси Z.

Что касается размера стола, то его длина измеряется параллельно главной оси движения. Ширина стола измеряется перпендикулярно главной оси движения.

Принцип работы фрезерных станков

Фрезерное оборудование позволяет осуществлять различные технологические операции: резку, сверление, расчет расстояний между отверстиями, которые необходимо выполнять, а также ряд других. В качестве материалов, которые можно обрабатывать на таком оборудовании, могут выступать:

• древесина;
• черные, а также цветные металлы;
• керамика;
• полимерные материалы;
• природный и искусственный камень.

Заготовки закрепляются на рабочем столе, а их обработка выполняется за счет вращающейся фрезы, которая и режет материал.

Станок с ЧПУ обрабатывает металлическую заготовку

Фрезерные станки, оснащенные ЧПУ, выпускаются в различном конструктивном исполнении.

Консольного типа:

1. модели, обладающие широкой универсальностью;
2. горизонтального типа;
3. вертикального типа.

Бесконсольной конструкции:

1. вертикальные;
2. горизонтальные.

Самыми популярными и, соответственно, распространенными являются фрезерные станки с ЧПУ консольного типа. На консоль закрепляется обрабатываемая заготовка, и именно этот рабочий орган совершает движения по отношению к режущему инструменту. Сам шпиндель такого станка не движется, он жестко зафиксирован в одной позиции.

Обработка на фрезерных станках бесконсольного типа осуществляется за счет того, что перемещаться в них может как рабочий стол, который движется в двух направлениях, так и шпиндель, способный изменять свою позицию в вертикальной плоскости, а также во всех остальных направлениях.

Основные узлы фрезерного станка с ЧПУ

Станок фрезерной группы с ЧПУ автоматически выполняет операции, информация о которых предварительно записана на один из носителей. Программы, которые управляют его работой, могут быть нескольких типов.

• Позиционные, предполагающие фиксацию координат конечных точек, по которым и выполняется обработка заготовки. Такое программы используются для управления станками сверлильной и расточной группы.
• Контурные, управляющие траекторией обработки заготовки. Они используются для управления станками круглошлифовальной группы.
• Комбинированные, которые объединяют в себе возможности программ контурного и позиционного типа. Такими программами управляются станки, относящиеся к многоцелевой категории.
• Многоконтурные. С их помощью можно управлять всеми функциональными возможностями станка, они являются самыми сложным типом ПО. При помощи таких программ обеспечивается управление широкоформатным оборудованием.

Фрезерные станки, оснащенные ЧПУ, обладают целым рядом значимых преимуществ:

• позволяют увеличить производительность обработки в 2–3 раза;
• дают возможность изготавливать детали с высокой точностью;
• минимизируют объем ручного труда, что позволяет уменьшить штат обслуживающего персонала;
• сокращают время, необходимое для подготовки заготовок;
• минимизируют время обработки деталей.

Это интересно: Фрезерный станок по дереву своими руками — конструкция, материалы