Фрезерный станок устройство и принцип работы: Фрезерные станки: устройство, принцип работы, виды – Фрезерный станок по металлу – типы, назначение, применение

Содержание

Фрезерные станки: устройство, принцип работы, виды

Фрезерные станки предназначены для обработки металлических и деревянных заготовок при помощи фрезы. Операция фрезерования подразумевает вращательное движения режущего инструмента, которое является главным, и поступательное перемещение заготовки или фрезерной головки, которое называется движением подачи.

1. Фрезерные станки применяются для выполнения следующих операций:

обработка наружных и внутренних плоских поверхностей;
создание фасонных поверхностей;
прорезание канавок, наружных и внутренних шлицев, пазов;
создание эвольвентных и других профилей зубчатых колес;
подрезание торцов и создание профилей на торцевых поверхностях;
отрезание.

Рассмотрим основные параметры, по которым происходит классификация фрезерных станков.

2. В зависимости от расположения и направления движения шпинделя, подразделяются на две большие группы:

вертикально-фрезерные;
горизонтально-фрезерные;
комбинированные.

Вертикально-фрезерные станки (рис. 1) имеют шпиндель, ось вращения которого расположена вертикально. Некоторые модификации этих станков дополнительно оснащаются механизмом поворота шпинделя вокруг горизонтальной оси. Это позволяет изменять угол приложения фрезы, что существенно расширят возможности станка. Также шпиндель на некоторых станках имеет возможность перемещаться вдоль оси вращения, а также осуществлять движения в горизонтальной плоскости, что также увеличивает технологические возможности станка.

Рисунок 1. Вертикально-фрезерный станок.

В горизонтально-фрезерных станках (рис. 2) ось вращения шпинделя располагается горизонтально. Это несколько ограничивает сферу применения этого станка. Но в то же время увеличивает перечень операций, которые он способен выполнять. Например, на горизонтально-фрезерном станке можно производить плоское шлифование или полирование.

Рисунок 2. Горизонтально фрезерный станок.

Комбинированные станки отличает наличие подвижной фрезерной головки, которая способна изменять свое положение, располагая шпиндель по отношению к заготовке вертикально или горизонтально в зависимости от требуемой операции.

3. В зависимости от сферы применения:

универсальные;
специализированные.

4. По наличию консоли:

консольные;
бесконсольные.

В консольных станках стол закреплен на подвижной консоли, которая может перемещаться в трех координатах. На бесконсольных версиях фрезерных станков стол установлен на станине и имеет возможность двигаться только в горизонтальном направлении по направляющим.

5. По типу управления:

с ручным управлением;
полуавтоматические;
автоматические (станки с ЧПУ).

Рассмотрим более детально каждый из наиболее популярных типов фрезерных станков.

Консольный вертикально-фрезерный станок

Вертикально-фрезерный станок с консолью является одним из самых распространенных. Такая популярность связана с тем, что, несмотря на довольно простую конструкцию, этот станок способен выполнять большинство наиболее востребованных фрезерных операций.

Рассмотрим общую конструкцию консольного вертикально-фрезерного станка (рис 3).

Рисунок 3. Конструкция консольного вертикально-фрезерного станка.

Вертикально-фрезерный станок с консолью состоит из следующих элементов.

Консоль. Сложный механизм, обеспечивающий подачу заготовки на вращающуюся фрезу с необходимым шагом и скоростью. В большинстве случаев имеет настройки на полуавтоматический режим обработки, что позволяет выбрать направление и скорость подачи, а также глубину внедрения фрезы в зависимости от частоты вращения шпинделя.
Салазки. Предназначены для перемещения стола.
Стол. Служит для закрепления обрабатываемой заготовки.
Защитный щиток. Предохраняет фрезеровщика от разлета стружки.
Шпиндель. Передает движение от привода станка на фрезу. Может регулироваться по высоте и углу наклона по отношению к обрабатываемой детали.
Фрезерная бабка. Содержит механизмы реверса и изменения скорости вращения шпинделя.

Ползун. Подвижная часть фрезерной головки. Осуществляет подачу фрезы в вертикальном направлении.
Станина. Основание станка, на котором размещаются все узлы и механизмы.
Кожух. Защищает узлы консоли от попадания стружки.
Шкаф. Служит для размещения электрооборудования.

Вертикально-фрезерные станки могут оснащаться дополнительным оборудованием или иметь расширенные возможности благодаря внедрению дополнительных опций.

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.

Рисунок 4. Устройство горизонтально-фрезерного станка.

Горизонтально-фрезерный станок состоит из следующих элементов.

Рукоятка переключения скоростей. Служит для переключения режимов вращения шпинделя.
Станина. Является несущей конструкцией станка, на которой расположены рабочие элементы.
Лимб. Служит для точной настройки.
Хобот. Предназначен для закрепления второго конца приводного вала фрезы.
Коробка скоростей. Состоит из набора шестерен с кулисным механизмом переключения. Служит для изменения скорости вращения фрезы.
Шпиндель. Предназначен для закрепления в нем приводного вала фрезы.

Первая подвеска.
Вторая подвеска. Предназначены обе подвески для фиксации приводного вала.
Стол. Служит для закрепления обрабатываемой заготовки.
Поворотная плита. Способна осуществлять поворот вокруг горизонтальной оси.
Салазки. Необходимы для обеспечения горизонтальной подачи детали.
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.

Коробка подач. Служит для настройки автоматической продольной и поперечной подачи.
Фундаментная плита. Основание станка. Имеет отверстия под закрепление станка на фундаменте.
Рукоятка управления подачами. Управляет скоростью подачи.
Лимб подачи. Предназначен для настройки подачи с увеличенной точностью.

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.

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.

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.

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.

Рисунок 8. Зубофрезерный станок.

Читайте нас в Яндекс Дзен и подписывайтесь во Вконтакте.

22.11.2018

Фрезерование, фрезерный станок — описание, классификация :: ТОЧМЕХ

Фрезерные станки

Фрезерные станки — универсальный инструмент с многолезвийным режущим инструментом — фрезой; главное движение — вращение фрезы. Шпиндель, несущий фрезу, вертикален, но его во многих случаях можно устанавливать под углом к заготовке. Движение стола, осуществляемое вручную или с помощью механического привода, точно контролируется по градуированным лимбам на ходовых винтах и по прецизионным шкалам с оптическим увеличением.

Фрезерная оправка (вал, несущий фрезу) горизонтальна. Стол, на котором закрепляется обрабатываемая деталь с необходимой оснасткой, может быть либо «простым», т.е. с перемещением по трем осям, либо универсальным, т.е. допускающим и угловые повороты.

Рис. 1. Фрезерный станок, резание шпоночной канавки на небольшом валу. Левой рукой рабочий подает стол (вместе с деталью) в продольном направлении, а правой — по вертикали. То и другое, а также поперечная подача могут осуществляться автоматически. 1 — оправка; 2 — фреза; 3 — тиски; 4 — деталь; 5 — стол.

Фрезерные станки с ЧПУ

На фрезерных станках с ЧПУ предусматривается автоматическое управление перемещением стола и скоростью шпинделя. В некоторых случаях сам шпиндель устанавливается на салазках, допускающих его независимое перемещение в осевом или вертикальном направлении. Фрезерный станок с ЧПУ такого типа позволяет серийно и с высокой точностью обрабатывать трехмерные поверхности, например, лопастей воздушных винтов и лопаток турбин.

Копировально-фрезерные станки обрабатывают сложные криволинейные поверхности, например, пуансонов и матриц для штампования листового металла, форм для литья под давлением и экструдирования. Индикаторный щуп проходит по фигурному профилю копира, а рабочая фреза передает этот профиль обрабатываемой детали.

Классификация фрезерных станков

В зависимости от вида обработки фрезерные станки разделяются на девять групп. В свою очередь, каждая группа делится на девять подгрупп, представляющих фрезерные станки по их типам.

Наиболее распространенными типами являются горизонтальные, универсальные и вертикальные фрезерные станки.

Горизонтальные консольно — фрезерные станки

Горизонтальные консольно-фрезерные станки имеют горизонтально расположенный, не меняющий своего места шпиндель. Стол может переме-шаться перпендикулярно к оси шпинделя в горизонтальном и вертикальном направлениях и вдоль оси, параллельной ей.

Универсальные консольно — фрезерные станки

Универсальные консольно — фрезерные станки отличаются от горизонтальных тем, что имеют стол, который может поворачиваться на требуемый угол.

Вертикальные консольно — фрезерные станки

Вертикальные консольно-фрезерные станки имеют вертикально расположенный шпиндель, перемещающийся вертикально и в некоторых моделях поворачивающийся. Стол может перемещаться в горизонтальном направлении перпенди-кулярно к оси шпинделя и в вертикальном направлении.

Широкоуниверсальные консольно — фрезерные станки

В отличие от универсальных станков имеют помимо основного горизонтального шпинделя приставную головку со шпинделем, поворачивающимся вокруг вертикальной и горизонтальной осей.

Бесконсольно — фрезерные станки

Имеют шпиндель, расположенный вертикально и перемещающийся в этом направлении. Стол перемещается только в продольном и поперечном направлениях.

Продольно — фрезерные станки

Имеют стол, который может перемещаться только в продольном направлении по направляющим поверхностям станины. Вертикальные и поперечные перемещения получают шпиндельные бабки и шпиндели. Могут иметь, до двух вертикальных и до двух горизонтальных шпинделей при одно- и двухстоечном исполнениях.

Объемно — фрезерные станки

По принципу действия делятся на станки прямого и следящею копирования, осуществляемого путем ощупывания модели копировальным пальнем, а также программного управления, работающие одновременно и непрерывно по трем взаимно перпендикулярным координатам.

Фрезерные станки непрерывного действия

Непрерывного действия (карусельные) имеют вертикально расположенный шпиндель (шпиндели), установочно перемещающиеся по вертикали, и круглый стол, который может непрерывно вращаться со скоростью рабочей подачи, закрепление и обработка заготовок многопозиционные. Примером может служить станок модели 6А23 с диаметром стола

Шпоночно — фрезерные станки

Имеют вертикальный шпиндель, осуществляющий вращательное и одновременно с ним планетарное движение. Диаметр планетарного движения может изменяться в соответствии с заданной шириной шпоночного гнезда. Стол перемещается возвратно-поступательно в продольном направлении. Рабочий цикл автоматизирован. Примерами этих станков могут быть станки моделей 6Д91, 6Д92 и т. д.

Другие статьи по сходной тематике

Устройство фрезерного станка

Выбор профессионального высокотехнологичного оборудования всегда сопряжён с немалыми затруднениями, так как для грамотного выполнения этой задачи необходимо хорошо представлять себе функциональные возможности конкретной модели. Для того чтобы выбрать фрезерный станок по металлу, нужно знать общее устройство оборудования этого типа, что позволит правильно определить точки внимания и приобрести наиболее подходящий для своих задач вариант.

Разновидности фрезерных станков

Исходя из конструкционных особенностей и специфики выполняемых задач, распространённые модели станков по металлу можно разделить на несколько основных категорий:

Вертикальные фрезерные станки – характерной особенностью является шпиндель, расположенный в вертикальной плоскости. В зависимости от модели элемент может обладать некоторой свободой положения, что расширяет функциональные возможности станка.
Горизонтальные фрезерные станки – установки этого типа предусматривают горизонтальное расположение шпинделя по отношению к обрабатываемому изделию, что накладывает ряд ограничений на сферу применения.
Комбинированные фрезерные станки – наиболее универсальные с точки зрения спектра выполняемых задач варианты изготовления фрезерных станков. Превосходство по сравнению с аналогами достигается за счёт наличия подвижной фрезерной головки, которая может размещаться в рабочем положении вертикально или горизонтально.

Кроме того, конструкция фрезерного станка будет отличаться исходя из способа управления оборудованием, которое может осуществляться полностью вручную, в полуавтоматическом или полностью программно-управляемом режиме.

Общее устройство фрезерных станков

В зависимости от назначения, типа и конструкции фрезерного станка оборудование этого типа может включать в себя следующие элементы и модули:

Основание – технологически простая в изготовлении, но важная деталь любой установки, предназначенная для установки станины. Элемент включает в себя резервуар для охлаждающей жидкости.
Станина – важный элемент, на который крепится большинство других модулей и элементов станка.
Ползун (хобот) – элемент присутствует в конструкции универсальных и горизонтальных станков. Предназначен для установки оправки.
Консоль – монтируется на вертикальных направляющих.
Стол – один из ключевых элементов фрезерной установки, обладающий некоторой свободой перемещения и выступающий в качестве основы для монтажа других узлов.
Шпиндель – служит для передачи вращения от мотора к непосредственно режущему инструменту.
Электродвигатель – преобразует электрическую энергию во вращательное движение, благодаря чему и производится обработка заготовки.

Более подробно ознакомиться с вопросом и выбрать фрезерный станок высокого качества от европейского производителя можно на сайте компании Булстан, которая является официальным дилером завода Arsenal и других предприятий производящих высококачественное металлообрабатывающее оборудования.

Устройство и принцип работы станков с ЧПУ, основы

Увеличение объемов производства требует автоматизации процессов, ведь с помощью этого экономится немало времени и ресурсов. Сегодня подробно разберем устройство и принцип работы станков с ЧПУ — одной из главных составляющих автоматизированного производства. О станках с ЧПУ и их работе читайте в этой статье.

Источник: mehanoobrabotka-zakazat.ru

Что такое станок с ЧПУ

Источник: traupmann-cnc.at

Станки с ЧПУ — это станки с компьютерным управлением. До ЧПУ станки управлялись вручную механиками. С помощью ЧПУ компьютер управляет сервоприводами, которые приводят машину в действие.Таким образом, постоянного человеческого внимания не требуется, хотя для запуска станков все же необходимы операторы.

Источник: youtube.com

ЧПУ — это аббревиатура для термина “числовое программное управление”. В основе этого понятия — управление станком с помощью компьютера. Такие устройства являются своего рода роботами.

Источник: 3erp.com

ЧПУ обработка — это производственный процесс, в котором изготовление деталей происходит под управлением компьютерных программ. Ранее станки работали на основе гидравлической системы, которая обеспечивала производство одинаковых деталей по шаблону. Сейчас же программы могут контролировать все, от движений обрабатывающего центра до скорости шпинделя, включения/выключения охладителя и прочих функций. Применение в станках ЧПУ значительно облегчает задачу массового производства деталей.

Существуют различные виды устройств с ЧПУ, включая 3D-принтеры, фрезерные и лазерные станки, машины для водоструйной и электроэрозионной обработки, электронные разрядные станки, маршрутизаторы с ЧПУ и т. д. Далее мы детально разберем, как работают станки с ЧПУ.

Источник: cnctrianglestudio.com

Программисты ЧПУ пишут программы обработки деталей, используя специальный язык программирования G-Code. Программа обработки детали создается либо посредством написания кода с нуля, либо с помощью специального ПО — CAM, которое преобразовывает чертеж детали, созданный в программах CAD, в G-код.

Источник: roboticsandautomationnews.com

В течение длительного времени станки с ЧПУ использовались только в промышленности, из-за их высокой стоимости. Сегодня же на рынке представлено множество станков в доступном ценовом диапазоне, что позволяет как профессионалам, так и любителям обзавестись станком с ЧПУ для личных целей.

Основные составляющие станка ЧПУ

Источник: top3dshop.ru

Устройства ввода данных: используются для ввода программы обработки детали на станке. Существует три самых часто используемых вида устройств ввода: считыватель перфоленты, считыватель магнитных лент и компьютер, работающих через порт RS-232-C.

Источник: youtube.com

Блок управления станком (БУС) — это сердце станка с ЧПУ. Он выполняет все управление станка. Среди функций БУСа следующие:

Чтение кодовых инструкций, вводимых в БУС;
Расшифровка кодовых инструкций;
Интерполяция (линейная, круговая и спиральная) для генерации команд движения оси;
Передача команд движения оси в схемы усилителя, для управления механизмами оси;
Получение сигналов обратной связи о положении и скорости каждой оси привода;
Вспомогательные функции управления, такие как включение / выключение охладителя или шпинделя и смена инструмента.

Источник: haascnc.com

Исполнительный механизм: станок с ЧПУ зачастую имеет подвижный стол и шпиндель, для контроля положения и скорости. Стол станка управляется в направлении осей X и Y, а шпиндель — в направлении оси Z.

Источник: ittechreviewer.com

Система привода: состоит из схем усилителя, приводных двигателей и ШВП (шарико-винтового подшипника). Блок управления станком подает сигналы схемам усилителя о положении и скорости движения каждой оси. Затем сигналы управления усиливаются, чтобы привести в действие двигатели привода, которые вращают ШВП, чтобы настроить нужное расположение рабочего стола.

Источник: banggood.com

Система обратной связи: состоит из преобразователей, или датчиков. Ее также называют измерительной системой. Датчики непрерывно контролируют положение и скорость режущего инструмента. БУС принимает сигналы от этих преобразователей и использует разницу между исходными сигналами и сигналами обратной связи для генерации новых сигналов, с целью коррекции положения и скорости.

Пульт управления: на дисплее отображаются программы, команды и другие необходимые данные станка с ЧПУ. Может быть перемещен в удобное для оператора положение.

Источник: rilesa.com

На фото ниже — структурная схема станка:

Как работает ЧПУ станок

Источник: 3dspectratech.com

Сначала программа обработки детали вводится в блок управления станка;
В БУС происходит весь процесс обработки данных, он подготавливает все команды движения и отправляет их в систему привода;
Привод контролирует движение и скорость блоков станка;
Система обратной связи фиксирует данные о положении и скорости движения осей и отправляет сигнал в БУС;
В блоке управления сигналы обратной связи сравниваются с исходными, если есть ошибки — он исправляет их и отправляет в исполнительный механизм новые сигналы для корректировки процесса;
Пульт управления с дисплеем используется для просмотра оператором команд, программ и других важных данных.

Основы работы на станках с ЧПУ

Источник: pinterest.com/

Процесс создания детали достаточно прост и состоит из следующих этапов:

Дизайн детали

С помощью программного обеспечения CAD создается 2D или 3D модель детали, которую вы хотите сделать. CAD — система автоматизированного проектирования, в которой можно указывать точные размеры детали.

Источник: archive.vectric.com

Программирование для ЧПУ

С помощью программного обеспечения CAM модель детали преобразовывается в g-код.

Настройка станка

Этот этап предусматривает несколько шагов:

Предстартовый. Перед запуском станка убедитесь, что масло и охлаждающая жидкость заполнены по максимуму. Обратитесь к инструкции, если вы не знаете, как это сделать.
Убедитесь, что в рабочей зоне нет посторонних предметов.
Если станку требуется подача воздуха, убедитесь, что компрессор включен и давление соответствует требованиям, указанным в инструкции.
Пуск / Домой. Подключите станок к питанию и запустите. Главный выключатель обычно расположен в задней части устройства, кнопка питания — в левом верхнем углу на панели управления.
Загрузите все инструменты в карусель в том порядке, который указан в списке программы ЧПУ. Для станков с одним инструментом — установите в шпиндель фрезу.
Установите деталь в тиски или закрепите на столе, зафиксируйте.
Установите показатель коррекции на длину инструмента. Переместите инструменты к верхней части детали в порядке, указанном в программе ЧПУ, и затем установите показатели коррекции.
Установите коррекцию осей X и Y. После того, как тиски или другие детали будут правильно установлены, настройте коррекцию на установку заготовки (нулевой позиции), чтобы найти начальную точку X и Y детали.
Загрузите программу ЧПУ в систему управления станком с помощью USB-накопителя.

Источник: planet-cnc.com

Изготовление детали

После того, как станок настроен, можно начинать процесс производства. Здесь также предусмотрены несколько шагов:

Пробный прогон. Запустите программу в воздухе, на высоте около 5 см от детали.
Запустите программу. Обратите внимание, чтобы не было сообщений об ошибках.
Отрегулируйте смещения как требуется. Проверьте характеристики детали и при необходимости отрегулируйте регистры коррекции длины инструмента, чтобы убедиться, что деталь соответствует заданным параметрам.
Завершение работы. По окончании работы снимите деталь с тисков и инструменты со шпинделя, очистите рабочую зону и выключите станок.

Настольный фрезерный станок с ЧПУ: устройство, виды, особенности

Настольный фрезерный станок с ЧПУ – это мини-агрегат, с помощью которого можно легко, качественно и точно выполнить заготовки сложной формы из дерева, металла и сплавов, пластмассы, камня и керамики. Он не уступает промышленным большим аналогам в точности обработки и функциональности. Оборудование с числовым программным управлением упрощает и автоматизирует сложную обработку различных материалов, минимизирует долю ручного труда.

Выполняет операции: фрезерование, резку, сверление, точение, расточку, зенкерование, полировку, шлифовку, гравировку.

Устройство и принцип работы

Настольный фрезер с числовым программным управлением – это комплекс из механического оборудования и электронной подсистемы. Обработка детали осуществляется вращающейся фрезой, срезающей слой материала. Она закреплена в патроне на валу шпинделя. Режущая часть имеет соответствующие задаче форму и размер. Вращательные движения создает электродвигатель шпинделя, расположенного на подвижном портале. Контроллер ЧПУ задает команды для перемещения портала вдоль трех координатных осей, фиксации фрезы в точке, проведении операции обработки.

Электронная составляющая настольных фрезерных станков включает в себя панель оператора, дисплей, контроллер, устройства памяти. Компьютер создает программу из G-кодов на основе объемной модели изделия, контроллер, считывая описание, дает команды оборудованию.

Управление возможно от персонального компьютера или ноутбука с платой расширения. Оператор имеет возможность задавать режимы и управлять станком вручную.

Работа на оборудовании заключается в закреплении детали, установке режущего инструмента, инсталляции нужной программы, запуске и наблюдении за рабочим процессом. Отладку возможно сделать с помощью виртуального прогона программы, чтобы избежать ошибок во время обработки заготовки.

Используется следующее программное обеспечение для станков с ЧПУ:

Позиционное. Программа задает координаты обрабатываемых точек и применяется для сверления и расточки.
Контурное. Фреза перемещается в пределах заданной траектории.
Комбинированное. Объединяет позиционную и контурную программу, значительно расширяет возможности обработки.
Многоконтурное. Самое сложное ПО, предназначено для широкоформатных станков.

Виды

В обработке материалов используются фрезерные станки, имеющие следующие конструктивные решения:

Консольные. Деталь крепится к подвижному элементу – консоли, которая перемещается по направляющим станины. Неподвижный шпиндель с резцом совершает операции. Это наиболее популярные станки.
Бесконсольные. Деталь закрепляется на столе, совершающем продольно-поперечные движения. Подвижный шпиндель обрабатывает заготовку в широком спектре движений, в том числе в вертикальном направлении.

Шпиндельная головка располагается вертикально или горизонтально. Для выполнения сложной обработки деталей используются широкоуниверсальные настольные станки, где инструмент проводит операции в трехмерной системе координат.

Консольные и бесконсольные разновидности станков имеют характеристики:

размеры до 880*880*910 мм, некоторые модели до 1150 мм;
максимальная высота заготовляемой детали 40…200 мм;
вес до 200 кг;
мощность шпинделя 0,7…1,5 кВт;
питание от сети 220 В.

Настольные фрезерные станки для обработки различных материалов

Мини-станки с ЧПУ классифицируются согласно обрабатываемых материалов на:

деревообрабатывающие;
металлообрабатывающие;
обрабатывающие стекло;
обрабатывающие камень.

Деревообрабатывающие

Станки с ЧПУ по дереву – популярное оборудование для мебельных и столярных цехов, мастерских, производящих предметы интерьера, сувениры из дерева, фанеры, МДФ, полимеров. Чаще всего применяются бесконсольные агрегаты, имеющие небольшие рабочий стол и настольное пространство.

Работа начинается с закрепления детали, введения программы и тестового запуска, затем осуществляется обработка заготовки и коррекция программы при необходимости.

Мини-фрезеры могут иметь различные технические характеристики:

максимальные размеры заготовки;
мощность шпинделя;
наличие стружкоотсоса и охлаждения рабочей части;
типы ЧПУ.

С помощью фрезерного оборудования с ЧПУ выполняются работы по обработке и резьбе по дереву, изготовлению печатных плат, мебельных фасадов, раскрою ДСП и МДФ, фрезеровке и гравировке. Станки для изготовления корпусной мебели имеют большие размеры области фрезерования, чем другие разновидности. Это связано с более внушительной площадью деталей.

Для обработки металла

Настольные программируемые фрезеры применяются в авторемонтных мастерских, на мелкосерийных производствах по изготовлению небольших металлоизделий и механизмов, для создания элементов декора из стали разных типов, сплавов и чугуна.

С помощью настольного программируемого фрезерного станка можно обрабатывать плоские, цилиндрические и конические заготовки с высокой точностью.

Специализированные агрегаты выполняют следующие работы:

фрезерные;
фрезерно-сверлильные;
фрезерно-токарные;
фрезерно-шлифовочные.

Характеризуются более прочной конструкцией и большей мощностью режущего инструмента по сравнению с предназначенными для деревообработки агрегатами. Предусмотрено охлаждение обрабатываемой поверхности водой или маслом. Это уменьшает износ фрезы и препятствует ее заклиниванию. Стружка часто удаляется с помощью встроенного промышленного пылесоса.

По обработке стекла и камня

Основное отличие стеклообрабатывающего оборудования от фрезеров по металлу в том, что применяется режущий инструмент из высокопрочных материалов или с покрытием из корунда, алмазной крошки. В область контакта стекла с фрезой обязательно подается охлаждающая жидкость, которая дополнительно очищает поверхность и воздух от стеклянной пыли. Это предохраняет оператора агрегата от вдыхания вредных веществ. Такие мини-станки используются также для обработки поликарбоната и оргстекла.

Создание барельефа на тяжеловесных плитах из бетона, гранита, мрамора, песчаника и искусственных каменных заготовках с добавкой полимера возможно на специальных станках. Они предназначены для работы с твердыми материалами, большой площадью и повышенной массой деталей. Очистка и устранение отработанных материалов обеспечивается постоянной циркуляцией воды и пылесосом.

Эти мощные агрегаты обрабатывают и другие материалы – металл, дерево, стекло и ПВХ. Поэтому их можно использовать в широком диапазоне профессиональных интересов. Их недостаток – избыточная громоздкость и мощность, которая будет излишней при использовании оборудования для неспецифических работ.

Гравировальные

С помощью мини-агрегатов с числовым ПУ для гравировки обрабатывают:

бетон;
камни;
керамику;
дерево;
металл;
пластик;
стекло.

На поверхности заготовки образуется выпуклый рисунок.

Изготавливают предметы интерьера, резные декоративные элементы, таблички, рекламные вывески. В полиграфической промышленности востребованы штампы, полученные путем гравировки. Ювелирные мастерские используют мини-станки для инкрустаций и форм для литья.

Гравировальные маленькие станки нашли применение в стоматологии для изготовления коронок и протезов. В обувной промышленности производят лекала и заготовки для колодок.

В зависимости от требуемой сложности формы детали обработка производится в трех- или пятиосевой системах, возможно одновременное охлаждение.

В настоящее время выпускаются переносные гравировальные установки из облегченного алюминиевого профиля, которые можно перевозить в багажнике автомобиля. В качестве источника энергии подойдет топливный генератор.

Достоинства

Мини-фрезеры с программным управлением используют как индивидуальные мастера и небольшие мастерские, так и промышленные предприятия. Такое распространение они получили вследствие того, что:

Компактное оборудование удобно для обрабатывания некрупных деталей из различных материалов.
Для эксплуатации не требуются большие помещения, мощные фундаменты, высокая мощность электрооборудования.
Возможно получать высококачественные трехмерные узоры и изготавливать сложные по форме детали.

Высокая точность обработки заготовок – расхождение с требуемыми размерами не более 0,02…0,05 мм.
Для работы на станке достаточно иметь представление о технологическом процессе, освоить управление основными операциями и инструментами.
Автоматизация обработки материалов повышает производительность труда на 20-25%. Падает себестоимость, улучшаются основные производственные показатели.
Станки мобильны, их можно перемещать.
Стоимость их гораздо ниже больших промышленных агрегатов.

Производители для удобства потребителей выпускают наборы для сборки настольных станков своими руками с возможностью подобрать нужную комплектацию. Это удешевляет приобретение оборудования, а в случае необходимости можно дополнительно купить недостающие составляющие, например, числовое управление для 4 оси.

Настольные фрезерные станки с ЧПУ расширили перспективы в обработке материалов для небольших предприятий, цехов и мастерских. Функциональные возможности позволяют использовать их для изготовления объемных и сложных деталей, декоративных элементов и проведения высокоточной обработки изделий. Невысокая цена делает доступной мини-станки широкому кругу потребителей – от владельцев небольших предприятий до домашних умельцев. Разместить оборудование можно даже в гараже.

Принцип работы фрезерного станка с ЧПУ

Современный станок с ЧПУ представляет собой сложный автоматизированный комплекс для фрезерования заготовок из дерева, пластика, металла, камня и пр. Автоматизированный комплекс, помимо «классических» механизированных узлов включает в себя электронные компоненты автоматического контроля и управления режимами обработки. Электронная система базируется на алгоритмах числового программного управления (ЧПУ) и в значительной степени упрощает работу на оборудовании (станок функционирует по заранее введённой программе и в течение рабочего цикла не требует вмешательства оператора).

Механическая подсистема станка состоит из станины, рабочего стола с зажимными приспособлениями, подвижного портала со шпинделем, цанговым патроном и цанги для закрепления инструмента, шаговых электродвигателей и ряда других вспомогательных деталей.

Одним из главных элементов станка, непосредственно осуществляющих обработку заготовки, является фреза. Режущая часть фрезы бывает различных форм и размеров — в соответствии с задачами обработки и видом материала заготовки. Цилиндрическая часть фрезы (т. н. «хвостовик») через цангу закрепляется в цанговом патроне, который, в свою очередь, закреплён на валу шпинделя. Электромотор шпинделя передаёт крутящий момент и сообщает фрезе вращательное движение. Соприкасаясь с обрабатываемой поверхностью, фреза снимает слой материала. Шпиндель подвешен на подвижном портале. Электромоторы станка, по командам от контроллера ЧПУ, перемещают портал по трём координатным осям и позиционируют фрезу над поворотным столом с закреплённой заготовкой. Таким способом и осуществляется фрезерование заготовки с целью получения готового изделия заданных форм и размеров.

Электронная часть станка включает в себя контроллер ЧПУ, вспомогательные электронные компоненты и их соединения. Для управления системой, станок может комплектоваться специальным DSP-контроллером, или подключаться к PC.

Электронная «начинка» станка работает под управлением собственного программного обеспечения (поставляется вместе с оборудованием). Задачей этого «софта» — перекодировать загруженную программу (чертеж-рисунок требуемой детали) и транслировать её в специфические G-коды — электрические команды двигателям станка. Таким образом, программным алгоритмом для функционирования станка является файл векторного графического формата (к примеру, построенный в AutoCAD, Corel Draw). Записав файл-программу в оперативную память контроллера, оператору остаётся выбрать режим работы станка (черновая, чистовая, трёхмерная) и частоту оборотов — в соответствие с видом материала заготовки и применяемой для обработки фрезы.

Преимущества оборудования

Современные станки с ЧПУ обладают широким спектром возможностей, обеспечивают быструю и высокоточную обработку, обладают достаточным запасом надёжности и удобством эксплуатации.

Точность обработки является не только следствием прецизионного автоматизированного управления, но и организацией специальных конструктивных мероприятий, направленных, прежде всего, на повышение жёсткости системы. Увеличение жёсткости достигается за счёт уменьшения длины кинематических цепей и количества механических передач, уменьшения зазоров между деталями, снижения потерь на трение, а также увеличения быстродействия.

Надёжность и длительная бесперебойная работа достигается увеличением износостойкости подвижных деталей, а также мерами по снижению теплопотерь и механического трения. Для этого в частности скользящие направляющие изготавливаются в виде «твёрдый материал — мягкий» (например, сталь/чугун по пластику/фторопласту). Сопрягаемые пары качения (в наплавляющих, подшипниках) отличаются ещё меньшими потерями и повышенной долговечностью. В качестве рабочих тел используются ролики с преднатягом, исключающим биение и износ.

Дополнительные системы, такие как вакуумный стол, улавливатель стружки, охлаждение режущего инструмента, переносной пульт (DSP-контроллер) и ряд других, значительно облегчают управление фрезерным комплексом и увеличивают культуру производства.

Работа на оборудовании

Функции оператора станочного комплекса, оборудованного ЧПУ, сводятся к смене и закреплению заготовок, установке требуемого типа фрезы, инсталляции управляющей программы, активации процесса и общим наблюдением за процессом работы станка.

Перед началом обработки работоспособность станка проверяется запуском специальной тестирующей программы. Оператору следует проверить надёжность крепления заготовки и фрезы, её соответствия обрабатываемому материалу.

Перед началом серийного цикла следует обработать первую заготовку, проконтролировать размеры и убедиться в их соответствии чертежу.

Фрезерный станок по металлу настольный: устройство и принцип работы

Металлообработкой занимаются крупные предприятия, частные мастерские. Для небольшого производства крупногабаритное оборудование не подходит. Чтобы сэкономить место, но не исключать технологический процесс, изготавливаются настольные фрезерные станки по металлу. Они уступают эффективности промышленного оборудования, но позволяют точно обрабатывать заготовки.

Фрезерный станок по металлу настольный

Устройство

Принцип работы становится понятным, если разобраться в конструкции настольного фрезерного станка. Как и крупногабаритные агрегаты, компактные модели состоят из нескольких элементов:

Станина — основание, на котором устанавливаются подвижные элементы, крепёж, системы управления, провода. Это литой элемент, который должен неподвижно удерживать конструкцию.
Направляющие — детали, устанавливаемые на каркасе оборудования.
Шпиндель — рабочий элемент, который оборудуются цанговым зажимом. В нём закрепляются фрезы для обработки заготовок.
Рабочий стол — поверхность, на которой закрепляются заготовки. Для этого она имеет специальные зажимы.

Числовое программное управление требует дополнительных шаговых двигателей, которые будут управлять подвижными элементами. Чтобы настроить станок с ЧПУ, нужно знать основы программирования, создания алгоритмов.

Среди дополнительных элементов для настольных моделей выделяют щитки для защиты мастера, подсветку рабочей зоны, пенал для оснастки, систему охлаждения. Последнее дополнение считается необходимым при активной эксплуатации фрезера.

Принцип работы

Настольный фрезерный станок с числовым программным управлением по принципу работы ничем не отличается от стандартных машин. Процесс работы:

Оператор закрепляет заготовку на рабочем столе, зажимает её с помощью креплений, чтобы её не вырвало при обработке фрезой.
Закрепляет оснастку в цанговом зажиме (патроне).
Задаёт необходимый алгоритм, настраивает оборудование.
Запускает подвижные элементы.

Система ЧПУ сама начинает управлять шпинделями, шаговыми двигателями. Рабочая часть фрезера перемещается по направляющим, снимает слои металла острыми краями фрезы.

Типы

Настольные фрезеры можно разделить на два типа, зависимо от того, как передвигается рабочая часть:

Консольные — обычные вертикально-фрезерные станки, в которых шпиндель передвигается по вертикальным направляющим.
Портальные — рабочая часть закрепляется на направляющей, которая крепится поперечно столу. Передвижение происходит по осям Z, X.

Классификация зависимо от обрабатываемых материалов:

Станки для работы с деревянными заготовками. Производительные машины, которые позволяют заниматься серийным производством деталей из дуба, ясеня, берёзы, клёна, сосны.
Агрегаты для работы с металлическими заготовками. Существует разные виды фрезерного оборудования, однако принцип действия одинаковый. Используются как для серийного, так и штучного производства.

С помощью настольных фрезеров можно работать с натуральным камнем, пластиком, стеклом.

Вертикально фрезерный станок

Преимущества

У портативного оборудование есть ряд сильных сторон:

Занимает малое количество места. Для размещение настольного станка не нужно свободное помещение.
Возможность выполнять различные технологические операции — гравировку, фрезеровку, сверление и расточку отверстий, обработку торцов, выборку пазов.
При работе компактная модель издаёт минимум шума, вибраций.
Потребляет малое количество электроэнергии, требует подключения к общей сети 220В.
Небольшая масса машины, что позволяет перемещать его по мастерской.
Новые модели оборудуются автоматическими системами безопасности. Они отключают станок при неконтролируемых заработках, выходе из строя ключевых элементов, перегреве.
Благодаря установленной системе ЧПУ, фрезер становится более точным, эффективным. Для его управления требуется минимум человеческого труда. Высокое качество обработки обеспечено, если фрезер настроен правильно.
Малая стоимость.

Выполнять обработку заготовок на компактных моделях удобнее. Однако на них невозможно работать с крупными деталями, заниматься серийным производством.

Принципы выбора

При выборе настольного фрезерного станка с ЧПУ необходимо учитывать ряд особенностей, разбираться в видах оборудования. К факторам, на которые нужно обратить внимание, можно отнести:

Расположение направляющих. От этого будет зависеть перемещение шпинделя.
Мощность электродвигателя. Более мощные модели дают возможность работать с легированными сталями, твердыми сплавами.
Размер рабочего стола. От этого зависит размер обрабатываемых заготовок.
Уровень шума. Используя оборудование в коттедже или мастерской, расположенной на территории своего участка, нужно учитывать то, что шум может помешать соседям.
Наличие систем, улавливающих стружку, защитных щитков.

Желательно выбирать модель с системой охлаждения. Существуют водные и воздушные механизмы. Они остужают фрезу и поверхность заготовки во время работы.

Настольный фрезерный станок с ЧПУ

Можно ли самостоятельно собрать настольный фрезерный станок?

Часто у начинающих мастеров, которые хотят заниматься металлообработкой, недостаточно денег на покупку готового оборудования. В такой ситуации можно изготовить самодельный фрезерный станок по металлу своими руками. Для этого нужно знать его устройство, принцип работы.

Изначально нужно рассчитать рабочие габариты станка. От этого будет зависеть количество материалов, которые нужно купить. Этапы изготовления:

Нарисовать подробный чертёж будущего агрегата. Отметить на нём точные размеры.
Изготовить станину из металлических уголков, швеллеров. Она должна быть устойчивой, надёжной. Соединение делаются с помощью сварочного аппарата.
Поверх основания закрепить рабочую поверхность с зажимами для заготовок.
Установить направляющие.
Собрать конструкцию, на которой будет закреплён шпиндель.
Подключить провода, установить дисплей, панель управления.

Проверить работоспособность ключевых узлов оборудования. Дополнительно пройти по крепежу. Характеристики самодельного оборудования будут уступать покупным моделям, но с его помощью можно выполнять ряд технологических операций с металлическими заготовками.

Особенности эксплуатации

Прежде чем начать работу на настольном токарно-фрезерном станке нужно изучить особенности рабочего процесса:

Проверять подключение проводов до запуска оборудования.
Менять фрезы только при отключении от общей сети.
Очищать рабочий стол, направляющие от стружки.
Смазывать подвижные детали моторным маслом.
Использовать защитные очки для защиты глаз от стружки.
Если на фрезере не установлена система охлаждения, то при активной эксплуатации ему нужно давать отдохнуть.
Выставлять заготовку до включения двигателя. Проверять надёжность зажимов перед запуском шпинделя.
Проверять заточку режущих частей фрез. Не использовать тупую или повреждённую оснастку.

На маломощном оборудовании нельзя обрабатывать твердые сплавы, высокоуглеродистые стали. Это может привести к разрушению рабочий частей конструкции, заклиниванию фрезы. Оператору управляющему фрезером с ЧПУ нужно знать, как устранять ошибки, чтобы рабочий процесс не останавливался.

Настольные фрезерные станки получили большую популярность. Они занимают мало места, имеют небольшую массу, но выполняют различные технологические операции, производя качественные изделия. Соблюдая правила эксплуатации настольных моделей, можно не бояться за их поломку, добиться максимальной эффективности.

Уникальный настольный фрезерный станок /|\ Unique desktop milling machine

Watch this video on YouTube