3D фрезерные станки с числовым программным управлением (ЧПУ) стремительно завоевывают популярность среди мастеров, плотников и дизайнеров по дереву. Они предлагают невероятные возможности для создания сложных форм, точных деталей и уникальных изделий, которые просто невозможно достичь ручными инструментами. В этой статье мы рассмотрим, что такое 3Д фрезерный станок по дереву с ЧПУ, как он работает, для чего его используют и на что обращать внимание при выборе.

Общее устройство и назначение

Фрезерный станок 3Д с ЧПУ по дереву – это автоматизированное оборудование, которое обрабатывает древесину с использованием ЧПУ (числового программного управления). ЧПУ обозначает систему, которая управляет станком с помощью заранее загруженной программы, прописанной в цифровом формате. Это позволяет создавать сложные и точные 3D-изделия, от простых декоративных элементов до детализированных скульптур, барельефов и функциональных предметов мебели.

Фрезер по дереву с ЧПУ состоит из:

  1. Фрезы — режущего инструмента, вращающегося на высокой скорости и удаляющего материал.
  2. Станины — прочной основы, на которой закреплена заготовка и все остальное оборудование станок 3D.
  3. Шпинделя — двигателя, отвечающего за вращение фрезы.
  4. Контроллера ЧПУ — «мозга» устройства, который переводит команду из программы в движения фрезы.
  5. Программного обеспечения (CAM/CAD) — ПО, которое превращает 3D-модели в командные коды для станка.

Процесс резки древесины на 3Д станке обычно включает три оси (X, Y, Z), которые отвечают за перемещение фрезы по трем направлениям, создавая объемное изображение на заготовке.

frezer-gravie-stan1

Станки позволяют реализовать практически любые идеи в дереве. Вот несколько примеров:

  • Мебель и декоративные элементы. Благодаря высокой точности можно создать уникальные детали для мебели, резные панели, инкрустации и многое другое.
  • Сувениры и подарки. Пользуются спросом деревянные шкатулки, статуэтки, персонализированные изделия с гравировкой.
  • Барельефы и скульптуры. Сложные рельефы для оформления интерьеров, скульптурные композиции, которые невозможно вырезать вручную.
  • Архитектурные элементы. Колонны, карнизы, балясины, которые требуют высокой детализации.

По дереву

Предназначение данного оборудования – создание объемного рисунка на поверхности заготовки. Для выполнения конкретной задачи мастеру требуется режущая часть, блок управления и рабочая поверхность. Фрезерный станок по дереву имеет ряд конструктивных особенностей:

  • заготовка закрепляется посредством специального устройства для фиксации, она может оставаться недвижимой или перемещаться относительно фрезы;
  • смещение элементов станка происходит при помощи сервоприводов или шаговых двигателей, такие конструкции отличаются разной точностью позиционирования;
  • в структуре фрезеров 3 D присутствует блок ЧПУ, предназначенный для правильного функционирования двигателей, за счет которых происходит смещение детали или фрезы.

К основным элементам станка по дереву относятся:

  • двигатели;
  • портал;
  • датчик выставления режущего инструмента;
  • шпиндель и система его охлаждения;
  • датчики нулевого положения;
  • рабочий стол с Т-образными пазами;
  • фальшивый стол, вспененный ПВХ;
  • системный блок и кабели для его подключения к станку.

Читайте также: программы для ЧПУ какие бывают, где скачать

Некоторые модели оснащены датчиками для максимально точного позиционирования и имеют функцию удаления отходов фрезеровки.

Важно!
При выборе фрезерного станка 3 D рекомендуется обращать внимание на его мощность, и на то, с какими размерами деталей он сможет работать.

По металлу

Современные 3 D фрезеры по металлу с ЧПУ управляются автоматически при помощи компьютерных программ. Это оборудование предназначено для обработки металлических заготовок в 3-х плоскостях с высокой точностью. Модели из разных групп отличаются друг от друга мелкими конструктивными особенностями, при этом их основные узлы на всех видах агрегатов абсолютно одинаковые. У каждого фрезерного станка, в первую очередь, имеется устойчивая база (станина), в которую помещен вал шпинделя и коробка переключения скоростей.

Стандартный фрезерный станок также включает в свою структуру:

  • вертикальные направляющие станины – при включении оборудования движение консоли с коробкой передач происходит именно по ним;
  • хобот – приспособление для поддержки и крепления рабочего инструмента посредством специальных подвесок;
  • шпиндель – предназначен для передачи вращения от коробки скоростей к фрезам, точность выполненной работы зависит от жесткости этого элемента и его устойчивости к вибрациям;
  • салазки – конструкция с поворотным устройством, несущая продольную рабочую поверхность;
  • фрезерная оправка – конический стержень, расположенный на торце шпинделя, к нему гайками прикрепляются кольца фрезы.

frezer-gravie-stan

Фрезер 3 D, как правило, оснащен системой подачи охлаждения, фундаментальной плитой, а также механизмами для выбора скорости вращения узла шпинделя, направления стола, а также для выполнения других функций. Внутри агрегата присутствует один или несколько электродвигателей и блок с электрическим оборудованием.

Преимущества

  1. Высокая точность. Технология ЧПУ позволяет воспроизводить заданные параметры с невероятной точностью. Это крайне важно при изготовлении деталей с мелкими элементами или повторяющихся изделий, где каждая деталь должна быть идентична.
  2. Экономия времени и ресурсов. Станок автоматизирует процесс резки и фрезеровки, что сокращает время на изготовление изделий. В отличие от ручного труда, где мастер выполняет резку, шлифовку и другие этапы вручную, ЧПУ-станок делает это автоматически, с минимальным вмешательством оператора.
  3. Универсальность. На одном и том же станке можно выполнять разные операции: от простых надписей и орнаментов до сложных 3D-форм. С помощью разнообразных фрез станок подходит для гравировки, скульптуры, создания декоративных панелей и мебели.
  4. Повышенная безопасность. 3D станки с ЧПУ работают автономно, что снижает риск травм. Оператор управляет устройством на расстоянии, не контактируя с режущим инструментом.

Фрезерно-гравировальные

Суппорт у этой разновидности фрезеров многопозиционный с возможностью автоматической смены инструмента. Устройство установлено на станину, представляющую собой раму с высокой жесткостью. Такая конструкция позволяет получить детали без погрешностей в форме и размерах. Производительность фрезерно-гравировальных станков обуславливают следующие факторы:

  • быстрая замена инструмента;
  • скорость рабочей подачи;
  • периодическое охлаждение электрических узлов на всех режимах работы.

Современное программное обеспечение, используемое в оборудованиях, дает возможность управления всеми процессами с максимальной точностью и быстрого создания необходимых моделей изделий. Функционируя по заданной программе, станки производят детали 3D с любым уровнем сложности и сечением:

  • прямоугольным;
  • круглым;
  • квадратным.

Эти агрегаты используют для обработки следующих материалов:

  • искусственного камня;
  • древесины любых пород;
  • полистиролов;
  • мягких цветных металлов;
  • акрилового стекла;
  • композитных материалов.

frezer-gravie-stan4

Важно!
При выборе подобного оборудования рекомендуется детально ознакомиться с его техническими характеристиками и сопоставить их с требованиями, касающимися изготовления конкретных деталей.

Читайте также: mach3 скачать бесплатно на русском основные достоинства, где скачать

Критерии выбора

Выбор станка зависит от бюджета, целей и объемов производства. Вот основные критерии, на которые стоит обратить внимание:

  1. Размер рабочей зоны. Если планируется работа с крупными заготовками (например, для мебели или масштабных декоративных элементов), выбирайте станок с большим рабочим полем. Для небольших деталей подойдут станки меньших размеров.
  2. Мощность шпинделя. От мощности шпинделя зависит скорость обработки и качество резки. Чем выше мощность, тем тверже древесину можно обрабатывать. Для бытового использования достаточно мощности до 1,5 кВт, а для производства — от 2 кВт и выше.
  3. Скорость подачи и точность. Эти параметры определяют скорость и качество фрезеровки. Точность важна для сложных резьб и деталей, а скорость подачи – для быстроты обработки.
  4. Тип привода. Существует два основных типа приводов — ременной и винтовой. Ременной привод дешевле, но менее точен, что сказывается на деталях с мелкими элементами. Винтовой привод обеспечивает более высокую точность и подходит для профессионального использования.
  5. Программное обеспечение. Важно, чтобы станок был совместим с популярными программами для 3D-моделирования и CAM/CAD-программами, такими как Fusion 360, ArtCAM и прочие. Это упростит процесс подготовки файлов для станка.

WOODTEC MN 6090

Обзор популярных моделей

На рынке представлено множество 3Д фрезерных станков с ЧПУ по дереву, но лишь некоторые из них заслужили широкое признание за свои функциональные возможности, точность и надежность. Вот 5 популярных моделей, которые считаются лучшими как для начинающих мастеров, так и для профессионалов.

  1. Серия Stepcraft D-Series популярна среди домашних мастеров и небольших мастерских благодаря своей доступной цене и отличной функциональности. Модель доступна в различных размерах рабочей зоны, что позволяет выбрать подходящий вариант в зависимости от задач. Stepcraft D-Series предлагает: компактные размеры и относительно небольшой вес; простоту в управлении, что особенно важно для начинающих; совместимость с популярным программным обеспечением для 3D моделирования и ЧПУ. Особенности: модульная конструкция позволяет быстро обновить или изменить конфигурацию станка, добавляя лазерный гравер, поворотную ось или 3D-принтер.
  2. Shapeoko от Carbide3D – это один из самых популярных ЧПУ-станков для новичков. Производитель, Carbide3D, делает упор на простоту использования и высокую надежность. Shapeoko поставляется с бесплатным программным обеспечением Carbide Create, что позволяет легко подготовить файл для резки, а также: обладает прочной алюминиевой конструкцией, устойчивой к вибрациям; поддерживает фрезерование дерева, пластика и даже мягких металлов; предлагается в различных конфигурациях, включая расширенные рабочие зоны. Особенности: Shapeoko — это открытая система, что позволяет гибко настраивать станок под собственные нужды и добавлять апгрейды.
  3. CNC Shark HD от компании Next Wave Automation — это профессиональный инструмент для тех, кто хочет выйти на новый уровень в резьбе по дереву. Этот станок выделяется своей прочностью и способностью справляться с большими нагрузками. Он обладает такими характеристиками, как: высокая мощность шпинделя и отличная точность обработки; прочный корпус и устойчивость к высоким нагрузкам, что делает его идеальным для крупных деталей и мебели; совместимость с программным обеспечением VCarve и Autodesk Fusion 360. Особенности: В комплект входит удобный сенсорный контроллер, а также функции автоматического измерения инструмента и настройки высоты, что значительно упрощает работу.
  4.  BobsCNC Evolution 4 – это интересный вариант для энтузиастов и тех, кто не боится собирать оборудование самостоятельно. Этот станок поставляется в виде комплекта для сборки и обладает большой рабочей зоной, что делает его отличным выбором для крупномасштабных проектов. Основные преимущества модели: увеличенная рабочая зона (600 x 600 мм) для создания крупных изделий; легкая конструкция, выполненная из дерева и алюминия, что упрощает переноску и установку; простая сборка и настройка, понятная даже новичку. Особенности: Отличается возможностью расширения, а также низкой ценой для своего класса, что делает его доступным для любителей.
  5. X-Carve от Inventables  – это еще один универсальный станок, который прекрасно подходит как для домашних мастеров, так и для малого бизнеса. Этот станок пользуется популярностью благодаря своей гибкости и обширной поддержке сообщества. Вот что выделяет X-Carve: рабочая зона размером 750 x 750 мм (и больше), что позволяет работать с широким спектром материалов; возможность обработки не только дерева, но и пластика, акрила и мягких металлов; интуитивно понятное программное обеспечение Easel, которое легко освоить даже начинающим. Особенности: X-Carve можно легко настроить под индивидуальные потребности и модернизировать. Компания Inventables также предлагает множество полезных аксессуаров и комплектующих.

Советы по работе на 3D фрезерном станке с ЧПУ по дереву

  1. Тщательная подготовка модели. Прежде чем запустить процесс, убедитесь, что ваша 3D-модель идеально выверена. Любая ошибка в файле отразится на результате.
  2. Регулируйте скорость и глубину реза в зависимости от твердости древесины и типа фрезы. Слишком высокая скорость может повредить материал и саму фрезу.
  3. Пробные запуски. Перед тем как фрезеровать основную заготовку, протестируйте программу на дешевой древесине или фанере.
  4. Регулярная очистка станка. Пыль и стружка могут влиять на работу станка, поэтому очищайте его после каждого использования.
  5. Соблюдайте технику безопасности. Несмотря на автоматизированный процесс, важно использовать защитные очки и соблюдать все рекомендации по технике безопасности.

3D станок по дереву с ЧПУ – это мощный инструмент, который может превратить даже начинающего мастера в настоящего профессионала. Он открывает безграничные возможности для создания уникальных изделий с высокой точностью и качеством. Правильный выбор оборудования и грамотная настройка станка позволят вам добиться впечатляющих результатов, будь то в домашней мастерской или на производстве.