Какие бывают фрезерные станки с ЧПУ, в чем их преимущества

Фрезерный станок с ЧПУ — это высокотехнологичное автоматизированное и многофункциональное оборудование, которое предназначено для обработки металла, дерева, пластика, камня и т.д.

По заданной программе привод управления приводит в движение рабочие части станка — это принцип работы станка с ЧПУ. В зависимости от назначения фрезерного станка с ЧПУ (на англоязычной аббревиатуре CNC), типа выбранной операции, вида окончательного изделия, применяемого инструмента, а также конструкции и основных технических параметров станка зависит его режим работы.

Что такое, подойдет ли для дома?

Программа, управляющая станком автоматически, без вмешательства рабочего, представляет собой ЧПУ. Оно бывает разного типа, рассчитанное на выполнение операции одним инструментом и полного цикла обработки деталей.

Обычно на станках, выполняющих обработку разным инструментом, рабочий меняет фрезы и сверла после каждой операции. Оборудование с фрезерной головкой выполняет полный цикл обработки, самостоятельно меняя инструмент, производя разные технологические операции.

По способу программирования, фрезерный станок с ЧПУ подключается к компьютеру или имеет свое программное обеспечение и в дополнительном оборудовании не нуждается.

Различают 2 типа программ ЧПУ:

• замкнутые;
• разомкнутые.

В замкнутых программах перемещение инструмента относительно детали контролируется специальными датчиками. В разомкнутых команды поступают через блок на шаговые двигатели, включая и переключая их и за счет этого обеспечивая нужную траекторию перемещения.

Преимущества применения

ЧПУ освобождает мастера от необходимости вручную управлять станком при обработке деталей. Преимущества управления с помощью компьютера:

• сокращение количества рабочий;
• высокая производительность;
• сокращение времени на обработку;
• изготовление больших партий совершенно одинаковых деталей;
• возможность фрезеровать и растачивать заготовки с высокой точностью.

Один рабочий обслуживает несколько станков, работающих по заданной программе. Операции по обработке деталей включаются мгновенно, одна за другой. Мастер только устанавливает заготовки и включает следующий цикл.

Читайте также: отличие токарного станка от фрезерного

В отличие от автоматических линий, оборудование с ЧПУ в любой момент можно перестроить на выполнение других операций. Такая переналадка займет несколько минут – время, необходимое для установки другой программы.

Многие модели сохраняют в памяти программы и при последующей обработке их достаточно включить. Это удобно для работы в ремонтных мастерских, где периодически приходится делать повторяющиеся детали.

Принцип работы

Фрезерный станок с ЧПУ работает следующим образом.

1. Двигатель перемещается по осям X, Y и Z, используя энергию переменного или постоянного тока
2. Режущие инструменты машины перемещаются с помощью заданной команды.
3. Каждой операции соответствует определенный код, который используется для ее запуска.
4. Для защиты компонентов и операций машина оснащена системой предупреждения — концевыми выключателями и индикаторами.

Фрезерный станок с ЧПУ перемещает заготовку относительно неподвижного инструмента или перемещает фрезу к неподвижной части стола по горизонтальной или вертикальной осям X, Y и Z.

Читайте также: программа mach3 (mach-3) для управления станком с ЧПУ, детальное описание

Отличие от простых станков

Фрезерные станки с ЧПУ отличаются от обычных рядом параметров:

• тип фиксации рабочего инструмента;
• в состав микрофрезерного станка входит отдельный блок питания;
• автоматическое движение (осуществляется программой) инструмента по осям при обработке заготовки;
• автоматическое совмещение осей невозможно в обычных станках, а в фрезерных станках с ЧПУ оси можно совмещать;
• наличие гидравлики в фрезерных станках с ЧПУ;
• наличие обратных связей с соседями при автоматическом фрезеровании;
• в конструкции, я для безопасности встроены концевики (концевые выключатели);
• работа с ЧПУ позволяет ускорить подготовку поверхности, особенно при работе с такими деликатными материалами, как камень и стекло;
• в отличие от фрезерных станков с ЧПУ, обычные же не могут производить серийное производство деталей с высокой точностью.

Параметры обработки

Фрезерная обработка твердых материалов осуществляется при относительно высоких скоростях — около 20000-24000 об/мин., древесина может обрабатываться при 18000 об/мин. Мягкие материалы обычно обрабатываются при 5000-6000 об/мин.

Изменение скорости вращения шпинделя осуществляется с помощью частотного преобразователя в соответствии с условиями конкретного процесса. Обратите внимание, что, если скорость слишком низкая, крутящий момент на валу шпинделя снизится. Это может быть лишь частично компенсировано поддержанием крутящего момента, что является специальной функцией преобразователя частоты.

В каких типах оборудования используется?

ЧПУ можно подключить практически к любому станку. Шаговые двигатели на простом настольном оборудовании по дереву принимают команды с блока управления и точно по ним перемещают шпиндель по координатам.

Читайте также: программы для ЧПУ какие бывают, где скачать

Вертикальные

Вертикальный фрезерный станок с ЧПУ, кроме рабочего стола, перемещающегося по 3 осям, имеют дополнительные приспособления в виде поворотных столов. Шпиндель в таких моделях фрезерного оборудования может двигаться в 2 плоскостях. Это позволяет производить полный цикл обработки детали – фрезерование под разными углами, сверловку, зенкерование, расточку и нарезку резьбы.

Горизонтальные

В горизонтальном фрезерном станке с ЧПУ шпиндель неподвижен и может выдвигаться в направлении оси вращения на незначительное расстояние. Все технологические перемещения выполняет стол с закрепленной на нем деталью.
Обработка производится в основном по координатам. При наличии револьверной головки инструмент меняется автоматически, и цикл обработки проходит без вмешательства оператора.

Универсальные

Универсальные фрезерные станки с ЧПУ имеют револьверные головки для инструмента. Полный цикл обработки проводится за одну установку. Деталь вращается и перемещается во всех направлениях. Режущий инструмент движется по координатам, производя обработку с высокой точностью.

Портальные

Предназначены для работы с большими заготовками. Крупногабаритные детали изготавливают на фрезерных станках с несколькими суппортами, расположенными на стойках и перекладинах. Каждый суппорт и стол имеют свой двигатель. Через них происходит управление работой станка.

Обрабатывающий центр

Многооперационные станки с ЧПУ, работающие по программе. Они проводят трехмерную обработку детали, используя различные инструменты которые сменяющиеся автоматически.

На обрабатывающих центрах производится полный цикл обработки, начиная с грубой обдирки заготовки и заканчивая чистовыми операциями. На оборудовании выполняются фрезеровка, расточка, расточка и другие операции. Обрабатывающие центры имеют большой запас инструмента разного вида. В зависимости от сложности изготовления, в магазине может быть 30–50 шт. инструмента и больше.

Специальные

Специальные фрезерные станки с ЧПУ используют на предприятиях по обработке дерева и металла. Они изготавливаются под определенный тип деталей, имеют в револьверной головке и магазине определенное количество инструмента. Обычно специальное оборудование изготавливает большие партии деталей или устанавливается на конвейере.

Дополнительные опции CNC

Некоторые функции могут применятся только на фрезерных станках с ЧПУ.

1. С помощью клавиатуры в контроллер заносится алгоритм обработки материала или сканированием в аппарат управления специальным сканером перфорированной ленты
2. После того как алгоритм был введен в компьютерную программу, его можно использовать снова и снова.
3. Введенная программа может быть отредактирована и оптимизирована на станке. Если дизайн готового изделия изменится, программу можно легко адаптировать к новым требованиям. Достаточно ввести основные параметры, и компьютерная система выполнит необходимые расчеты и выполнит все действия автоматически.
4. Фрезерные станки с ЧПУ оснащены устройством, позволяющим проверять алгоритмы обработки материала без фактического включения станка. Автоматическое управление проверяет сохраненные алгоритмы, включая движение режущего инструмента во время каждого цикла. Монитор отображает готовое изображение, включая будущую форму детали, фактически не обрабатывая его.
5. На фрезерных станках с ЧПУ можно получить информацию об использовании станка, что очень полезно для контроля производства. Система предоставляет информацию о количестве произведенной продукции, времени, затраченном на каждую деталь, времени, затраченном на постановку задач, времени, затраченном на использование каждого конкретного инструмента, времени простоя оборудования, диагностике отказов и неисправностей и других параметрах.

Видео: обучение работе на ЧПУ

Особенности использования в домашних настольных станках

В домашних станках управление перемещением выполняется командами на шаговые двигатели. Обычно подключение к программному обеспечению делается по 3 осям. Скорость вращения фрезы выставляется вручную. Программа разрабатывается для продольной шаговой обработки детали с поперечным перемещением на каждом ходу.

Фрезерные станки с ЧПУ работают на больших предприятиях и домашних мастерских. На них изготавливают мебель, обрабатывают пластик и делают большие металлические детали со сложной конфигурацией. Программное управление значительно сокращает количество станочников, гарантирует точность выполнения всех переходов, отверстий, рельефа.