Подробный обзор фрезерно-гравировальных станков с ЧПУ: виды, возможности, конструкционные особенности

Фрезерно-гравировальные станки представляют отдельную группу фрезерного оборудования. Они производят обработку детали по плоскости на малую глубину. Фрезерно-гравировальные станки с ЧПУ работают самостоятельно, по программе, наносят сложные рисунки, создают объемное изображение. Конструкция и инструмент фрезерно-гравировального станка зависят от обрабатываемого материала.

Область применения

Фрезерно-гравировальные станки с числовым программным управлением (ЧПУ) открывают невероятные возможности в современном производстве. Где их применяют? Практически везде, где требуется высокая точность, сложная обработка и скорость выполнения задач.

• Промышленное производство. Станки востребованы в массовом производстве деталей из металлов, пластика и дерева. Например, в авиастроении и автомобильной отрасли такие устройства используются для создания сложных компонентов с минимальной погрешностью.
• Рекламная индустрия. Резка и гравировка — это ключевые задачи в производстве рекламных вывесок, 3D-логотипов, световых коробов и декоративных элементов. Благодаря станкам с ЧПУ процесс становится автоматизированным и точным.
• Мебельное производство. Идеальные резы, фрезеровка узоров, обработка кромок — всё это под силу фрезерно-гравировальному станку. Он позволяет создавать уникальные элементы мебели, в том числе сложные декоративные вставки.
• Художественная обработка. Изготовление сувениров, статуэток, декоративных панелей, даже гравировка на стекле или металле — станки с ЧПУ идеально подходят для мелкосерийного или индивидуального производства.
• Электроника. Такие станки помогают при создании корпусов, панелей и других мелких деталей, требующих прецизионной обработки.

Конструкция

Гравировальное оборудование представляет собой группу фрезерных станков, предназначенных для неглубокой обработки детали. Станки фрезерно-гравировальные делятся:

• консольные;
• бесконсольные.

В консольных моделях деталь перемещается вместе со столом, по вертикальным направляющим в станине и горизонтальным на консоли и салазках. Обработка производится в разных плоскостях, в зависимости от расположения шпинделя. Бесконсольные модели имеют неподвижный стол с закрепленной на нем деталью. Фреза перемещается со шпиндельным узлом по 3 осям.

Компьютер управляет перемещением портала и закрепленного на нем режущего инструмента через 3 шаговых двигателя. Шпиндель имеет свой отдельный привод. На фрезерно-гравировальных станках обрабатывают различные по твердости и вязкости материалы, их условно разделяют на группы по основным видам:

• металл;
• дерево;
• стекло;
• камень.

Каждая группа фрезерно-гравировальных станков имеет свои особенности. Конструкция и принцип работы у них одинаковый. Гравировальные фрезерные станки состоят из базовых узлов:

• станина;
• стол;
• направляющие;
• шпиндельный узел;
• поперечный винт;
• продольный ведущий вал;
• блок управления.

В зависимости от конструкции, фрезерно-гравировальное оборудование может иметь консоль, коробку скоростей, магнитный прижим и другие узлы.

Материалы, которые могут обрабатываться

Одно из главных преимуществ фрезерно-гравировальных станков — их универсальность. Они могут работать с широким спектром материалов.

• Металлы. Алюминий — легкий, податливый, идеален для резки и гравировки; латунь и бронза — часто используются в декоративных и функциональных изделиях;
  сталь (включая нержавеющую) — требует повышенной мощности и системы охлаждения.
• Древесина.  Массив дерева — идеально для мебельного производства; МДФ и фанера — используются для создания элементов интерьера и конструкций.
• Пластики. Акрил — часто применяется в рекламной индустрии; ПВХ и поликарбонат: подходят для создания деталей сложной формы.
• Камень. Мрамор и гранит — обработка требует специальных фрез и охлаждения; искусственный камень: используется в производстве столешниц и подоконников.

По дереву

Бесконсольные станки фрезерно-гравировальные с ЧПУ имеют неподвижный стол с фигурными пазами для крепления деталей болтами с шайбами, применяется пневматика. На оборудовании выполняется:

• гравировка надписей;
• наносятся узоры на фасады мебели;
• вырезаются надписи и фигуры из пластика;
• вырезаются платы.

По программе фреза совершает перемещение по осям X и Y, меняя глубину реза, или движется по контуру, в зависимости от типа программы. В комплект станка входит устройство, удаляющее стружку – промышленный пылесос.

По металлу

Фрезерно-гравировальный станок с ЧПУ по металлу гарантируют точную обработку стали, чугуна, цветных металлов и сплавов. Массивная станина гасит вибрацию. Шпиндель закреплен неподвижно. Деталь перемещается с консолью по оси Z и со столом в направлении X и Y.

Для крепления заготовки используется:

• механический способ – шпильками через пазы;
• магнитный стол;
• пневматические зажимы.

Тонкие листы удерживаются при гравировке электромагнитами, предотвращающими деформацию тонкого проката. Алюминий, сплавы цветных металлов притягиваются к поверхности стола разряженным воздухом. Стружка удаляется сильным компрессором, вытягивается в специальные контейнеры. При обработке стали и чугуна шпиндель, и режущий инструмент охлаждаются жидкостью.

Устройства для гравировки по металлу наносят маркировку на различное оборудование и его отдельные части, выполняют объемные надписи рекламного характера и маршрутизаторы, создают предметы декора.

По камню

Гравировально фрезерный станок с ЧПУ по обработке камня отличаются массивной станиной из стали или чугуна, способной выдержать вес тяжелого материала и погасить вибрацию. Оборудование бесконсольного типа, портал перемещается по продольным направляющим. Площадь стола большая. Деталь крепится с помощью гаек и х болтов к пазам стола.

Режущий инструмент применяется алмазный или с корундовым покрытием. В зону реза – гравировки, подается охлаждающая жидкость. Она предохраняет фрезу от перегрева и быстрого износа, вымывает каменную крошку. Пыль вытягивает пылесос.

Описание основных узлов

Станки фрезерно-гравировальные с ЧПУ имеют сложную, но продуманную конструкцию, обеспечивающую точность, надежность и универсальность в обработке самых разных материалов. Давайте подробнее разберем ключевые элементы, от которых зависит эффективность работы этих устройств.

Система управления

Система управления — это мозг станка, который определяет, насколько четко и слаженно он выполняет команды оператора. Основные компоненты:

1. Программное обеспечение (ПО). Используются специализированные программы, такие как Mach3, LinuxCNC или ArtCAM, которые преобразуют 3D-модели или чертежи в G-коды. Эти коды указывают станку, как и в каком порядке двигаться.
2. Сенсорные панели и ручное управление. Некоторые современные модели оснащены сенсорными экранами для упрощения настройки и управления. Это удобно для быстрого запуска типовых задач.
3. Контроллер. Это устройство, которое считывает G-коды и передает команды двигателям. Существуют два основных типа контроллеров:

• Компьютерные требуют подключения к ПК для управления. Подходят для сложных задач, так как позволяют в реальном времени вносить изменения.
• Автономные (DSP-контроллеры): встроенный процессор управляет станком без постоянного подключения к компьютеру. Удобен для массового производства, где одна программа используется многократно.

Преимущества современных систем управления:

• Высокая точность исполнения.
• Возможность обработки сложных 3D-моделей.
• Минимизация человеческого фактора.

Линейные размеры рабочего стола и площадь рабочей поверхности

Размеры рабочего стола — ключевой параметр, от которого зависит, какие изделия можно обрабатывать на станке. Варианты размеров:

1. Компактные модели (300×180 мм). Предназначены для мелких изделий: сувениров, гравировки, работы с небольшими пластиковыми или деревянными заготовками.
2. Средние модели (600×900 мм). Подходят для рекламы, производства мебели и декоративных панелей. Это универсальный вариант для малого и среднего бизнеса.
3. Крупные модели (1500×3000 мм и больше). Используются в промышленности, например, для изготовления металлических деталей, крупных деревянных конструкций или каменных элементов.

Почему это важно:

• Площадь рабочей поверхности. Определяет, какой размер заготовки можно обработать за один цикл, не перемещая её вручную.
• Жесткость конструкции. Чем больше стол, тем прочнее должны быть рама и направляющие, чтобы избежать вибрации.

Совет: при выборе учитывайте не только текущие задачи, но и возможные проекты в будущем, чтобы не ограничивать себя в возможностях станка.

Двигатели

Двигатели обеспечивают перемещение всех подвижных элементов станка. От их характеристик зависят точность, скорость и стабильность работы.

Совет: Если вы работаете с мелкими заготовками и легкими материалами, можно выбрать шаговые двигатели. Для сложных задач или работы с металлом лучше подойдут серводвигатели.

Используемый инструмент

Фрезы — это ключевой инструмент для работы на фрезерно-гравировальных станках с ЧПУ. Их выбор определяет качество обработки, скорость выполнения работ и долговечность оборудования.

Скорость вращения

Правильная скорость вращения шпинделя — это основа качественной и безопасной обработки материала. Неправильно выбранный режим может испортить заготовку или сократить срок службы инструмента.

Совет: При выборе скорости обращайте внимание на диаметр инструмента: чем меньше диаметр, тем выше должна быть скорость вращения. Также для работы с металлами и камнем используйте систему охлаждения.

Инвертор

Инвертор — это важный элемент фрезерно-гравировального станка с ЧПУ, отвечающий за управление скоростью вращения шпинделя. Благодаря ему станок адаптируется к различным материалам и задачам.

Функции инвертора — регулировка скорости вращения. Инвертор позволяет изменять скорость шпинделя в зависимости от обрабатываемого материала. Например, для дерева требуется высокая скорость, а для металла — умеренная. Еще он стабилизирует мощность, даже при изменении нагрузки на шпиндель инвертор поддерживает стабильное вращение, предотвращая срыв инструмента и ухудшение качества обработки.

Также инвертор снижает потребление электроэнергии, так как регулирует подачу мощности в зависимости от текущей потребности. Еще одна функция — защита оборудования, он защищает шпиндель и двигатели от перегрузок и перегрева, что увеличивает срок службы всего станка.

Особенности настройки инвертора:

• Для мягких материалов (дерево, пластик) выставляется высокая скорость вращения.
• Для плотных материалов (камень, металл) скорость снижена для предотвращения перегрева инструмента.
• Инвертор должен быть совместим с мощностью шпинделя.

Системы охлаждения шпинделя

Охлаждение шпинделя — это ключевой аспект стабильной и долговечной работы станка. При высокой скорости вращения шпиндель выделяет значительное количество тепла, которое нужно эффективно отводить.

1. Воздушное охлаждение — вентилятор внутри корпуса шпинделя нагнетает воздух, который охлаждает двигатель. Приимуществом такого охлаждения — это простота конструкции, не требует дополнительных систем (например, насосов). Недостатки — меньшая эффективность при длительных нагрузках, повышенный уровень шума. Подходит для работы с мягкими материалами, где нагрузка на шпиндель невелика.
2. Водяное охлаждение — через специальные трубки вокруг шпинделя циркулирует охлаждающая жидкость (обычно вода). Приимуществом такого охлаждения — это высокая эффективность охлаждения. Недостатки — требуется насос и резервуар для воды,  потребность в регулярном обслуживании (смена жидкости, проверка герметичности). Рекомендуется для обработки металлов, камня и длительных рабочих циклов.

Почему важно охлаждение? Без эффективного охлаждения шпиндель перегревается, что может привести к его повреждению или выходу из строя. Кроме того, качественное охлаждение повышает точность обработки, так как предотвращает термическую деформацию инструментов.

Преимущества использования

Станки фрезерно-гравировальные с ЧПУ производят гравировку самостоятельно, по заданным координатам и контуру. Современные оперативные программы быстро усваиваются станочниками и любителями, позволяют создавать рельефы любой сложности. Преимущества фрезерно-гравировальных станков с ЧПУ:

• высокая точность обработки;
• экономия рабочих ресурсов;
• низкая себестоимость;
• создание любых партий совершенно одинаковых деталей;
• обработка разных материалов на одном оборудовании;
• высокая производительность.

Читайте также: mach3 с русификатором основные достоинства, где скачать

Станки фрезерно-гравировальные с ЧПУ компактные, занимают мало места. Работают тихо. Многие режимы автоматически регулируются, в зависимости от возникающих нагрузок.

Рейтинг лучших производителей

На рынке основные страны, выпускающие фрезерно-гравировальные машины: Германия, Россия, Япония, Китай.

Среди производителей настольных моделей для домашней мастерской и массового производства, наиболее популярны компании:

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

Продукция под этими брендами отличается надежностью и простотой управления. Все фирмы имеют на территории РФ свои представительства, обеспечивают продажу и гарантийный ремонт.

Обзор лучших моделей для домашней мастерской

Среди большого количества моделей фрезерно-гравировальных станков, предназначенных для домашних мастерских, особой популярностью пользуются несколько моделей.

WOODTEC MN 6090

Станок фрезерно-гравировальный выполняет работы в 2D и 3D пространстве. Гравирует: дерево, модельный пластик, фанеру, МДФ, ДСП, искусственный камень, оргстекло. Предназначен для работы в отраслях хобби и бизнес. Используется для выполнения операций по изготовлению:

• мебели;
• дверей;
• элементов фасадов;
• сувенирной продукции.

Технические характеристики:

• мощность шпинделя 1,5 кВт;
• частота вращения до 18 000 об/мин;
• напряжение 220 В;
• мощность станка 1,95 кВт;
• размер стола 890×1200 мм.

Перемещение по осям X, Y, Z шаговыми двигателями. В комплекте поставки программное обеспечение и руководство по эксплуатации на русском языке.

ПОТОК-НМ

Модель отличается высокой точностью обработки. Предназначен станок для гравировки по программе и произвольных надписей, создания плат под электронные схемы, нанесения алмазной грани. Стол неподвижный из алюминиевого сплава, размером 334×364 мм. Направляющие портала рельсовые марки HIWIN. Обрабатывает алюминий и цветные сплавы, пластик, дерево.

Читайте также: чем так интересен мини фрезерный станок с ЧПУ, обзор, технические характеристики.

Где и как купить

Выбор и покупка фрезерно-гравировального станка с ЧПУ — ответственный этап, от которого зависит успех ваших будущих проектов. Чтобы найти подходящую модель, важно учитывать не только стоимость, но и технические характеристики, возможности и надежность поставщика.

Отзывы

Оборудование для гравировки устанавливают на предприятиях и дома, в небольших мастерских. Отзывы о разных станках, их работе.

Александр Яхонцев Компания «Декоративные решетки». Приобрели у ООО Станком фрезерно-гравировальный по металлу DeKart 1325 с числовым программным управлением. Нам нужно было выполнять работы: гравировка листовой латуни, фигурный раскрой и перфорация листовой латуни толщиной 2–30 мм. Станок надежный, обладает жесткой конструкцией, интуитивно понятное программирование.

Bonn Factory, любитель. Купил китайский станок фрезерно-гравировальный. В коробке нет никакой инструкции по сборке, но все интуитивно понятно. Собирать следует по принципу размеров отверстий: большие к большим. Сборку начал с рамы, соединил их и продолжил собирать вверх.

Платы от вибрации могут выйти из строя, поэтому сразу вынес все узлы управления в отдельную коробку. Цанга из комплекта пришлось заменить на другую, от мини-дрели. На освоение управляющих программ потратил несколько дней. Сделал пробный запуск, поставил лист пластика. Остался доволен работой станка.

Большая часть фрезерно-гравировальных станков с ЧПУ относятся к настольным и могут обрабатывать детали размером до 900 мм. Они подходят для массового производства, используются любителями мастерить дома, создавать красивые вещи, фрезеровать платы. Станки по камню напольные. Они рассчитаны на большой вес заготовки. Применяются в основном на производстве. Создать гравировальное оборудование можно самостоятельно и подключить к нему ЧПУ.

Станки фрезерно-гравировальные с ЧПУ — это универсальное оборудование, способное решать широкий спектр задач: от мелких сувенирных изделий до сложных промышленных деталей. Правильный выбор станка зависит от ваших целей и материалов. Учитывайте характеристики, и ваша инвестиция окупится сторицей!