Фрезерный станок: принцип работы ЧПУ, технические характеристики, разновидности

Это стандартное устройство и комплектация фрезерного оборудования. К нему могут добавляться зажимы, крепежные элементы, защитные кожухи.

Для более четкого понимания всех возможных проблем, связанных с успешным применением данных, для выполнения механической обработки или резания с применением станков с ЧПУ, вам необходимо иметь представление о процессе и принципах числового программного управления. Надеемся, что этот небольшой справочный материал поможет вам понять принцип работы станков с ЧПУ.

ЧПУ — Числовое Программное Управление. Принцип ЧПУ заключается в получении оцифрованных данных, после чего компьютер или САМ-программа обеспечивает управление, автоматизацию и мониторинг движений элементов машины. В роли машины может выступать токарный или фрезерный станок, роутер, сварочный автомат, шлифовальный станок, установка лазерной или водоструйной резки, листоштамповочный автомат, робот либо оборудование других типов. На крупногабаритных промышленных станках в качестве встроенного устройства управления обычно выступает компьютер. Но на большинстве станков любительского уровня или некоторых модернизированных моделях устройством управления может являться отдельный персональный компьютер. Контроллер ЧПУ функционирует совместно с электродвигателями и Настольный ЧПУ станок бывает нескольких разновидностей, предназначенных для любителей/макетчиков/моделистов. Такие станки имеют меньшую массу и уровень прочности, точности обработки и скорости работы и, кроме того, они дешевле своих промышленных аналогов, но при этом могут хорошо справляться с механической обработкой различных предметов, изготовленных из мягких материалов (пластик, пенопласт, воск). Работа некоторых настольных станков с ЧПУ может во многом напоминать работу принтера. Другие же имеют собственную замкнутую систему управления или даже встроенную специализированную CAM-программу. Некоторые модели также могут принимать данные в виде стандартного g-кода. Существуют промышленные станки настольного типа, предназначенные для выполнения мелких работ, требующих особой точности обработки, оснащенные специализированными устройствами числового программного управления.

CAM — автоматизированная механическая обработка или автоматизированное производство. Данный термин относится к применению различных пакетов ПО для управления траекторией движения режущего инструмента и генерации управляющей программы для работы станков с ЧПУ, основанных на использовании данных, получаемых путем компьютерного 3D-моделирования (CAD-файлы). В случаях когда два описанных понятия используются вместе, обычно применяется сокращение CAD/CAM.

Читайте также:
Характеристики теплого пола в частном доме

Примечание: CAM-программа фактически не управляет станком с ЧПУ, а только создает программный код, которому следует станок.

Также это не автоматическая операция, которая импортирует 3D-модель и генерирует корректную управляющую программу. CAM-программирование, как и 3D-моделирование, требует наличия определенных знаний и опыта использования ПО такого типа, разработки технологий механической обработки, а также знаний о том, какие виды инструментов и технологических операций необходимо применять в той или иной ситуации для достижения наилучших результатов. Существует ряд несложных программ, позволяющих начинающим пользователям начать работать с ними без особых затруднений. Но есть и более сложные версии, которые требуют вложений времени и финансов для достижения максимальной эффективности их использования.

Управляющая программа — особый относительно простой машинный язык, который может понимать и исполнять станок с ЧПУ. Чтобы понимать принцип работы ЧПУ, очень важно понимать как подобная система управляется. Такие машинные языки изначально разрабатывались для непосредственного программирования обработки деталей путем ввода команд с клавиатуры станка без использования CAM-программ. Они указывают станку, какие движения он должен совершать, одно за другим, также осуществляют контроль выполнения станком других его функций, таких как скорость подачи, частота вращения шпинделя, подача СОЖ. Наиболее распространенным языком подобного рода является G-код или ISO-код — простой буквенно-цифровой язык программирования, разработанный в начале 1970-х годов для первых станков с ЧПУ. Подробнее о G-кодах в статье «Описание G»

Постпроцессор. В то время как g-код рассматривается в качестве стандартного машинного языка для станков с ЧПУ, любой производитель может изменять отдельные его части, такие как использование дополнительных функций, создавая ситуации, при которых g-код, разработанный для одного станка, может не работать для другого. Существует также множество производителей станков, разработавших собственные языки программирования. В связи с этим, для перевода данных траекторий движения инструмента, рассчитанных внутри CAM-программы, в особый код управляющей программы с тем, чтобы станок с ЧПУ мог понимать эти данные, существует связующее программное обеспечение, называемое постпроцессором. Постпроцессор, единожды сконфигурированный должным образом, генерирует соответствующий код для выбранного станка, который, по крайней мере теоретически, позволяет управлять любым станком с помощью любой CAM-программы. Принцип работы ЧПУ станков позволяет поставлять постпроцессоры вместе с CAM-программой бесплатно либо за отдельную плату.

Читайте также:
Фундамент для каркасного дома

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

Станок с ЧПУ обрабатывает металлическую заготовку

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

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

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.
Читайте также:
Строительство бани на даче: видео инструкция и советы по созданию постройки

Вертикально-фрезерные (консольные)

Принципиально отличаются от горизонтальных положением оси инструмента: здесь она расположена вертикально. Наличие в конструкции агрегата рабочей консоли ограничивает возможность применения горизонтально-фрезерного и вертикально-фрезерного оборудования: их назначение — изготовление деталей небольшого веса, размер заготовки также сравнительно невелик.

Снабжены: в первом случае поворотным столом, во втором — поворотной шпиндельной головкой. Такой тип оборудования значительно расширяет перечень проводимых фрезерных операций.

Как работает ЧПУ станок?

Процесс изготовления деталей на фрезерном станке с ЧПУ состоит из нескольких важных этапов.

  1. Проработка дизайна изделия. С помощью специализированного ПО создается двух или трехмерная модель детали.
  2. Создается программа для ЧПУ. В моделях, оснащенных САМ-системами, модель детали самостоятельно преобразовывается в g-код. В стандартных моделях программа разрабатывается оператором и подгружается в систему.
  3. Следующий этап – настройка фрезерного станка. Процедура производится в несколько шагов:
  • Проверка комплектации. Нужно убедиться, что все технические жидкости присутствуют в достаточном объеме.
  • Проверьте рабочую зону и уберите лишние предметы с рабочей поверхности.
  • Включите компрессор и проверьте давление в системе.
  • Запустите станок, включив кнопку питания.
  • Загрузите инструменты в барабан в порядке, указанном в программе для ЧПУ.
  • Установите деталь в тиски или укрепите на рабочем столе аппарата.
  • Установите параметр коррекции исполнительного органа.
  • Загрузите программу ЧПУ в управляющий блок.
  1. Фрезеровка. Перед тем как приступить к производству, следует сделать пробный прогон. После завершения работы выньте деталь из тисков и отключите станок от питания.

икона из дерева

пример изделия

Современные компьютерные технологии активно внедряются в производство. Например, фрезерные станки с ЧПУ позволяют быстро и эффективно обработать любые участки изделий без привлечения ручного труда операторов. Сферу использования станка с ЧПУ при этом определяет его устройство и принцип работы, поэтому, перед тем как выбрать оборудование для предприятия, следует определиться с тем, какие изделия и из каких материалов на нем будут производиться.

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.

Читайте также:
Характеристики напорных труб из полиэтилена, способы соединения и монтажа

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.

микрофрезерный станок с чпу

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.

Привод портала

Перемещение портала в современных фрезерах с числовым управлением происходит благодаря наличию шаговых и серводвигателей. Шаговые двигатели более демократичны по цене, но обработка при этом не будет отличаться сверхвысокой точностью. Второй вариант представляет собой высокоскоростное устройство, которое лишено такого недостатка, как пропуск шага.

Читайте также:
Что такое статическое электричество и как с ним бороться?

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.

Что такое фрезерный станок с ЧПУ

Это устройство, также применяемое для обработки и создания заготовок путем резания, но с числовым программным управлением (в англоязычных странах распространена аббревиатура CNC). Все команды задаются заранее, выполняются и контролируются с помощью электронных устройств – оператору ничего не нужно делать вручную.

Данное решение позволяет:

  • повысить производительность труда;
  • исключить ошибки, вызываемые человеческим фактором.

В результате упрощается эксплуатация и улучшается точность, а значит и общее качество исполнения деталей и составных элементов.

Каждая современная модель (вроде уже упомянутых GQ600 или ME650) представляет собой обрабатывающий центр, причем мультифункциональный – токарный, гравировальный и так далее.

фрезерный станок с чпу

Классификация и расшифровка фрезерных станков

Каждая модель станка имеет цифровое или буквенно-цифровое обозначение — шифр (например, 6P12, 6Р82, 6Р82Ш, 6610 и т. д), по которому можно составить подробную характеристику станка. Шифр содержит три или четыре цифры, из которых первая обозначает, к какой группе станков относится станок, вторая— к какому типу, третья или третья и четвертая цифры характеризуют один из важнейших параметров станка или обрабатываемой заготовки. Буква, стоящая после первой цифры, означает, что данная модель станка модернизирована (или поколение). Буква в конце цифрового шифра показывает, что на базе основной модели станка выполнен станок с небольшими изменениями. Эти станки являются модификациями основной базовой модели.

По принятой в СССР классификации все металлорежущие станки делят на девять групп. Фрезерные станки относятся к шестой группе. В свою очередь, каждая группа станков делится на типы.

(Прим. СМ) Типы станков фрезерной группы:

  • 1 – вертикально-фрезерные консольные;
  • 2 – фрезерные станки непрерывного действия;
  • 3 – свободная группа;
  • 4 – копировально и гравировально-фрезерные;
  • 5 – вертикальные бесконсольные;
  • 6 – продольно-фрезерные,
  • 7 – широкоуниверсальные консольные,
  • 8 – горизонтальные консольные,
  • 9 – разные.
Читайте также:
Шпатель для затирки швов плитки: виды и правила использования

Расшифровка фрезерного станка 6Р12

Рассмотрим, например, обозначение станка 6Р12. Это фрезерный станок (цифра 6) , модернизированный (буква Р), вертикально-фрезерный (цифра 1), типоразмер станка № 2 (цифра 2).

(Прим. СМ) В СССР производство консольно-фрезерных станков осуществлялось согласно пяти типоразмеров: № 0;1;2;3 и4, причем для каждого типоразмера выпускалась полная гамма станков — горизонтальные, универсальные и вертикальные. Каждый станок одной размерной гаммы имел в шифре одинаковое обозначение, совпадающее с номером типоразмера и оснащался фрезерным столом с одинаковыми размерами рабочей поверхности.

В табл. 1 представлены значения размеров рабочей поверхности стола консольно-фрезерных станков взависимости от типоразмера, а также список оборудования относящегося к определенному типоразмеру.

Размер Модели станков Размер стола, мм
6Р10, 6Р80, 6Р80Г, 6Р80Ш, 6Т10, 6Т80, 6Т80Г, 6Т80Ш 200 х 800
1 6Н11, 6Н81, 6Н81Г; 6Р11, 6Р81, 6Р81Г, 6Р81Ш 250 х 1000
2 6М12П, 6М82, 6М82Г; 6М82Ш, 6Р12, 6Р82Г, 6Р82, 6Р82Ш; 6Т12, 6Т82, 6Т82Г, 6Т82Ш 320 х 1250
3 6М13П, 6М83, 6М83Г; 6М83Ш, 6Р83Г, 6Р13, 6Р83; 6Р83Ш, 6Т13, 6Т83, 6Т83Г, 6Т83Ш 400 х 1600
4 6М14П, 6М84, 6М84Г 500 х 2000

Как видно из таблицы размеры рабочего стола (длина и ширина) фрезерных станков, относящихся к следующему типоразмеру, увеличиваются на одно и тоже значение – коэффициент равный 1,25.

В соответствии с размерами стола меняются габаритные размеры самого станка и его основных узлов (станины, стола, салазок, консоли, хобота), мощность электродвигателя и величина наибольшего перемещения (хода) стола в продольном направлении, салазок в поперечном и консоли в вертикальном направлениях.

Модели станков, относящихся к одному поколению и типоразмеру

Металлорежущие станки подразделяют по степени универсальности.

Универсальные станки предназначены для выполнения различных операций на разнообразных деталях. Станки, на которых диапазон выполняемых работ особенно велик, называют широкоуниверсальными. Универсальные станки используют в единичном и мелкосерийном производстве.

Специализированные станки служат для обработки деталей в серийном производстве, сходных по конфигурации, но различных по размеру. Специальные станки предназначены для обработки деталей одного типоразмера и их используют главным образом в массовом производстве. Модели специальных и специализированных станков обозначают одной — двумя буквами, к которым добавляют порядковый номер модели станка.

Читайте также:
Стропильная система крыши своими руками: Инструкция и Видео

В металлорежущих станках различают пять классов точности: Н, П, В, А и С.

К классу Н принадлежат станки нормальной точности (например, 6P12).

Класс П— это станки повышенной точности, которую обеспечивают повышением качества изготовления и сборки станков нормальной точности (например, 676П).

Класс В — станки высокой точности, которую достигают при специальной конструкции отдельных узлов и высоких требованиях к изготовлснию, сборке и регулировке станка (например, 6А75В).

Класс А — станки особо высокой точности, которую достигают еще более высокими требованиями к качеству изготовления станка, чем в классе В.

Класс С — станки особо точные, называемые еще мастер-станками, предназначены для изготовления деталей к станкам класса А и В. Требуемую точность достигают за счет большой степени точности обработки деталей из высококачественного материала.

Станки классов В, А, С эксплуатируют в помещениях с постоянной температурой и влажностью.

По габаритным размерам и массе, которые в значительной степени определяются параметрами тех деталей, для обработки которых предназначен станок, станки делят на легкие (до 1 т) , средние (до 10 т) и тяжелые (свыше 10 т) . Последние делят на крупные (10—30 т), тяжелые (30—100 т) и особо тяжелые — уникальные (свыше 100 т)

Прочие фрезерные станки

Рассмотрим другие фрезерные станки, которые составляют меньшую группу по сравнению с двумя образцами, описанными выше.

1. Бесконсольные фрезерные станки (рис. 5). Могут быть как с вертикальным, так и с горизонтальным расположением шпинделя. Служат для более простой фрезерной обработки металлов и дерева в плане сложности самих фрезерных операций. Не имеет настроек по высоте подъема стола ввиду отсутствия консоли. Преимуществом является повышенная точность обработки.

Фрезерные станки

Рисунок 5. Бесконсольный фрезерный станок.

2. Продольно-фрезерный станок (рис. 6). Предназначен для продольного фрезерования деталей большой длины или деталей, которым необходима простая прямолинейная обработка. Также эти станки могут работать со шлифовальными кругами.

Фрезерные станки

Рисунок 6. Продольно-фрезерный станок.

3. Шпоночно-фрезерный станок (рис. 7.). Предназначен для прорезания шпоночных пазов на заготовках различной формы. Работают такие станки в автоматическом режиме после задания параметров шпоночного паза.

Читайте также:
Требования к высоте установки электросчетчика

Фрезерные станки

Рисунок 7. Шпоночно-фрезерный станок.

4. Зубофрезерный станок (рис. 8). Используется для создания зубьев различных параметров. Для этих станков применяются специальные фрезы, предназначенные под создание определенных профилей зубчатых колес и червячных передач.

Передовое оборудование для комплексной обработки металлов, полимеров, древесины заслуживает пристального внимания. Поэтому всесторонне рассмотрим варианты конфигурации и возможности фрезерного станка с ЧПУ российского производства, а также проанализируем его виды и общие принципы наладки. Предлагаем практически полезную информацию для понимания, чем одна модель отличается от другой и для каких задач использовать ту или иную из них, а также для совершения правильного выбора и введения в эксплуатацию.

Горизонтально-фрезерный станок

Горизонтально-фрезерный станок (рис. 4) отличает горизонтальное расположение фрезы. Как правило, фреза закрепляется неподвижно, и подача осуществляется только за счет перемещений стола.

Фрезерные станки

Рисунок 4. Устройство горизонтально-фрезерного станка.

Горизонтально-фрезерный станок состоит из следующих элементов.

  1. Рукоятка переключения скоростей. Служит для переключения режимов вращения шпинделя.
  2. Станина. Является несущей конструкцией станка, на которой расположены рабочие элементы.
  3. Лимб. Служит для точной настройки.
  4. Хобот. Предназначен для закрепления второго конца приводного вала фрезы.
  5. Коробка скоростей. Состоит из набора шестерен с кулисным механизмом переключения. Служит для изменения скорости вращения фрезы.
  6. Шпиндель. Предназначен для закрепления в нем приводного вала фрезы.
  7. Первая подвеска.
  8. Вторая подвеска. Предназначены обе подвески для фиксации приводного вала.
  9. Стол. Служит для закрепления обрабатываемой заготовки.
  10. Поворотная плита. Способна осуществлять поворот вокруг горизонтальной оси.
  11. Салазки. Необходимы для обеспечения горизонтальной подачи детали.
  12. Консоль. Сложное устройство, которое выполняет функцию механизма подачи детали во всех плоскостях. Специфика работы горизонтально-фрезерного станка не позволяет в обычном случае придать подвижность фрезе. Поэтому все движения фрезы относительно заготовки осуществляются посредством консоли.
  13. Коробка подач. Служит для настройки автоматической продольной и поперечной подачи.
  14. Фундаментная плита. Основание станка. Имеет отверстия под закрепление станка на фундаменте.
  15. Рукоятка управления подачами. Управляет скоростью подачи.
  16. Лимб подачи. Предназначен для настройки подачи с увеличенной точностью.
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: