Развитие технологий стало причиной того, что компьютеры и другие передовые технические средства все активнее используются в повседневной жизни людей, а также в промышленности. Например, на современных промышленных предприятиях все чаще можно встретить фрезерный станок с ЧПУ, который управляется не руками оператора, а при помощи специальных компьютерных программ и соответствующих электронных устройств.
Фрезерный станок с числовым программным управлением
Благодаря такой системе управления значительно облегчается эксплуатация станка, а из процесса изготовления деталей исключается человеческий фактор, который может оказывать негативное влияние на их качество и точность обработки.
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:
- модели, обладающие широкой универсальностью;
- горизонтального типа;
- вертикального типа.
Бесконсольной конструкции:
- вертикальные;
- 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.
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.
Разновидности оборудования
Станки фрезерной группы, оснащенные ЧПУ, в зависимости от того, какой материал на них обрабатывается, подразделяются на следующие категории:
- для работы по металлу;
- для обработки заготовок из древесины;
- фрезерно-гравировальной группы.
Большую категорию оборудования данной группы составляют станки, на которых обрабатываются детали, выполненные из различных металлов:
- настольные фрезерные станки, оснащенные ЧПУ;
- обрабатывающие центры, отличающиеся высокой функциональностью;
- станки широкоуниверсального типа;
- токарно-фрезерной категории;
- сверлильно-фрезерной группы.
Фрезерные станки, управляемые при помощи специальных программ, можно использовать и для оснащения домашней мастерской, так как они отличаются простотой эксплуатации и дают возможность изготавливать детали из металла, выполненные с высокой точностью своих геометрических параметров.
Фрезерный станок с ЧПУ за работой
На предприятиях, которые производят мебель, а также в строительных компаниях применяются фрезерные станки, оснащенные ЧПУ, с помощью которых выполняется обработка заготовок из древесины. На таких станках обрабатываются изделия из древесины, а также заготовки из полимеров, алюминиевых сплавов, фанеры и ДСП.
Станок с ЧПУ, на котором возможно выполнять операции гравировки, применяется для обработки изделий, изготовленных из металла, натурального и искусственного камня, бетона и ряда других материалов. С его помощью изготавливают декоративные каменные колонны, статуэтки, другие изделия, выполняющие исключительно декоративную функцию. Такие станки по металлу и ряду других материалов чаще всего используют для производства различных рекламных конструкций.
По принципу работы и своей производительности фрезерные станки, оснащенные ЧПУ, могут быть следующих категорий:
- отличающиеся небольшими габаритами и невысокой производительностью — мини станки;
- настольного типа;
- вертикально-фрезерного типа;
- широкоформатные.
Станки, которые используются для оснащения домашней мастерской, нельзя назвать профессиональными, их преимущественно используют для полезного хобби. Такие фрезерные станки, оснащенные ЧПУ, отличаются невысокой стоимостью, поэтому ими часто оснащаются мастерские различных учебных заведений: школы, технические училища, ВУЗы и др.
Оборудование настольного типа обладает рядом весомых преимуществ:
- невысокая стоимость;
- исключительная мобильность;
- простота эксплуатации и конструктивного исполнения.
Такие станки, несмотря на свою компактность, способны выполнять различные технологические операции по металлу и другим материалам: фрезерование, сверление, растачивание.
Для обработки заготовок, обладающих большими габаритами, используются вертикально-фрезерные станки. В качестве рабочих инструментов на них применяются сверла, фрезы цилиндрического, концевого, фасонного и торцевого типа. С помощью такого оборудования, которым преимущественно оснащаются крупные производственные предприятия, можно выполнять обработку как горизонтальных, так и вертикальных поверхностей.
Широкоформатные фрезерные станки, оснащенные ЧПУ, полностью соответствуют своему названию: в их конструкции имеется специальная рабочая головка, которая может поворачиваться в любом направлении. Благодаря своей универсальности такие станки чаще всего используются для оснащения цехов нестандартного оборудования и инструментальных участков.
Широкоформатный фрезерный станок с ЧПУ
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.
Управление
В программное обеспечение загружается управляющая программа (УП), содержащая следующие виды информации:
- геометрическая — размеры детали и обрабатывающего инструмента, их расположение относительно друг друга на столе (координатные перемещения стола определяются обрабатываемой деталью);
- технологическая — материал, твёрдость, чистота поверхности детали, выбранные режимы, последовательность замены инструментов.
Варианты ввода информации:
- набор рукой оператор на пульте;
- через пульт без использования числовых данных.
Популярны системы «SIMENS «Германия, «GE FANUK Automation «США-Япония, из отечественных «Балт-Систем» Санкт-Петербург. Производятся У. П. различного класса для простых и сложных станков. Следует обращать внимание на совместимость аппаратного и программного обеспечения.
Как правильно выбирать фрезерный станок
Выбирать фрезерный станок, оснащенный ЧПУ, следует не по рекламному видео, а по функциональным возможностям такого оборудования и его техническим характеристикам. Руководствоваться в данных ситуациях необходимо следующими критериями:
- тип станка, который необходим для выполнения определенных задач;
- преимущества и недостатки определенных моделей;
- размеры рабочего стола;
- наличие в конструкции Т-образного паза, который способствует более удобному закреплению заготовки;
- напряжение, необходимое для работы станка с ЧПУ;
- функциональные возможности;
- категория: настольные, мини или профессиональные;
- гарантийные обязательства, которые предоставляет производитель.
Ну и, конечно, по выбранному оборудованию можно просмотреть и видео от производителя, которое даст возможность понять, какими характеристиками оно обладает. Не следует выбирать станок с ЧПУ, способный выполнять те функции, которые вам никогда не пригодятся.
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.
