5 осевой ЧПУ своими руками: 5 координатный фрезерный станок

Что такое пятиосевая обработка на чпу-станке?

Технология пятиосевой обработки материала предполагает использование станка с блоком ЧПУ для перемещения детали во время обработки по 5 направляющим осям одновременно. Технология позволяет изготавливать таким образом предельно сложные делали, что делает ее популярной в высокотехнологичных областях – космической отрасли, автомобилестроении и др.

Факторы, которые способствовали распространения области применения пятиосевой обработки:

• эффективность и снижение временных затрат при обработке деталей;
• доступность любой части детали;
• оптимизация срока эксплуатации инструментов станка.

Основными осями являются классические оси декартовой системы координат X, Y и Z. Дополнительные оси описывают вращение предмета в той или иной плоскости:

• ось A описывает движение вокруг оси X;
• ось B описывает движение вокруг оси Y;
• ось C описывает движение вокруг оси X.

Что умеет пятиосевой фрезерный станок

5-и осевой станок умеет все то же, что и обычный фрезерный 3-х осевой имеет две дополнительные поворотные оси, которые позволяют вести обработку со всех сторон изделия, в том числе и под углом к поверхности.

Две дополнительные оси обеспечиваются, в основном, поворотом стола на 360° и его наклоном (наклонно-поворотный стол) или поворотной фрезерной головкой.

Основное требование к 5-и осевому станку — одновременное управление всеми 5-ю осями, т.е. станок должен иметь 5-и осевое ЧПУ.

5-осевой станок. видеоролик.

Полезные ссылки по теме

Cad cam системы

CAD (Computer-Aided Design) — программный пакет для автоматизированного проектирования (САПР), предназначенный для создания чертежей, конструкторской и/или технологической документации и/или 3D моделей. Современные системы автоматизированного проектирования (CAD) обычно используются совместно с системами CAM (Computer-aided design).

Первые системы были разработаны в 1970-х годах и умели чертить и создавать модели на плоскости. 40 лет спустя, усовершенствованные приложения могут даже создать полный пакет проектно-конструкторской документации.

CAM (Computer-aided manufacturing) — программный пакет для автоматизированного прописывания алгоритма действий станков с ЧПУ. CAM System помогают разрабатывать технологические этапы, быстро настраивают программы для станков с CNC, моделируют процессы обработки заготовок и многое другое.

CAM-системы выполняют задачи на основе трехмерного образца, который создается в CAD.

Выпускаемая продукция:

• S50H — Обрабатывающий центр

Краткая справка

Двигатель и крепление

Опорная конструкция двигателей изготавливается из алюминиевых квадратных трубок. Крепления двигателя должны выдвигаться и задвигаться обратно для установки зубчатых ремней, поэтому на одной из сторон крепления необходимо высверлить большое отверстие, которое предназначено для центрирования вала и обеспечения выравнивания двигателя с поверхностью.

Зарубежные производители 5- осевых станков

Пятиосевые станки производят десятки иностранных фирм. Возросшие вычислительные мощности ЧПУ позволяли осуществлять одновременную интерполяцию с перемещением по 3-м, 4-м и 5-и осям.

Признанные мировые лидеры в производстве 5- осевых обрабатывающих центров:

А также японские компании Okuma Corporation, Makino, германские фирмы Chiron и Hermle, итальянская фирма Breton и др.

Зубчатые ремни и шкивы

Двигатели с ШВП соединяются с помощью гибкой муфты, но в небольших помещениях данная конструктивная особенность нереализуема. Поэтому моторы располагаются внутри будущего станка, а для соединения используются зубчатые ремни HTD5m шириной 9 мм и шкивы.

Ивановский завод тяжелого станкостроения, изтс, г. иваново

ИЗТС — Ивановский завод тяжелого станкостроения, основан в 1951 году. В 1976 году завод приступил к проектированию первого обрабатывающего центра ИР-500.

В настоящее время ИЗТС производит:

• ИС800-ГЛОБУС — Высокоскоростной 5-координатный обрабатывающий центр, который используется для обработки сверхсложных деталей типа лопаток, крыльчаток и других изделий для аэрокосмической и авиационной промышленности, а также для изготовления сложных пресс-форм на промышленных предприятиях, где требуется обрабатывать с высокой точностью изделий сложной формы, где применение 5-и осевых обрабатывающих центров дает максимальный эффект.

Как выбрать

Для выбора обязательно стоит обратить внимание на несколько важных параметров:

• базовая комплектация и ее особенности;
• габариты оборудования и возможность его удобного размещения;
• возможность многоцелевого использования устройства и добавления к нему дополнительных опций;
• мощность и производительность;
• качество и новизна программного обеспечения, которое отвечает за работу оборудования;
• наличие или отсутствие системы для очистки оборудования от стружки;
• максимальные размеры и вес обрабатываемой детали;
• продолжительность гарантии от производителя.

Все эти факторы имеют большое значение при выборе оптимального решения для промышленного использования. Чем больше будет дополнительных опций, тем лучше. При этом не стоит переплачивать за функционал, который точно не будет использован из-за узкой специализации компании, работающей на данном оборудовании. Важно учитывать скорость работы и габариты деталей, доступных для обработки.

Как получить наибольшую эффективность при 5- осевой обработке

Чтобы эффективно использовать возможности 5-осевого станка (который часто используют как 3-осевой станок) необходомо следующее:

• Требуется обучение и тренировка персонала, чтобы он в полном объеме представлял все возможности станка
• Требуется программное обеспечение, необходимое для создания программы обработки, которое бы использовало все возможности машины. Выбор правильного пакета CAD/CAM необходим для получения максимальной отдачи от станка. Программное обеспечение, которое создает 5-осевые программы, должно быть способно создавать хороший плавный код, чтобы станок мог двигаться плавно, чтобы траектория движения была четкой, плавной, равномерной. Нужно избегать резких движений, которые могут вызвать повреждения заготовки. Чем сложнее обрабатываемая деталь тем выше класс программного обеспечения должен быть.
• Когда создается программа обработки с помощью 5-осевых траекторий, обычно существует дилемма между работой на более высоких скоростях и минимизацией риска столкновений. Существует программное обеспечение, которое выполняет моделирование работы станка. При условии, что ваше устройство смоделировано правильно, система уловит столкновение до того, как оно произойдет.
• Существенным ограничением 5-осевой обработки являются зажимные приспособления. Большая часть движений 5-осевой работы лежит вокруг зажимного механизма. Неподходящее зажимное приспособление может помешать обработке даже на самом совершенном станке.

Резюме

5-осевая обработка обеспечивает значительные преимущества, включая сокращение времени выполнения заказа, повышение эффективности и увеличение срока службы инструмента.

Однако важно понимать, что для достижения этих преимуществ требуется нечто большее, чем просто покупка новейшего 5-осевого обрабатывающего центра. Требуется учесть множество факторов прежде чем непосредственно начать обработку детали на станке.

Ковровский электромеханический завод фгуп, кэмз

Ковровский электромеханический завод, КЭМЗ основан в 1898 году в г. Трёхгорный Владимирской обл.

• КВС КТ5 — Вертикальный фрезерный обрабатывающий центр 5-и координатный
• КВС ПТ5 — Вертикальный фрезерный обрабатывающий центр 5-и координатный

Комплектующие и инструменты

Для создания станка потребуется следующий набор инструментов:

• насос вакуумного типа;
• дрель и сверла разного размера;
• набор гаечных ключей;
• паяльник и припой;
• отвертка.

Детали для сборки станка:

• шаговые двигатели (3 шт.);
• драйверы шаговых двигателей (3 шт.)
• элемент питания (36 В);
• интерфейсная плата (необходима для обеспечения управления драйверами шаговых двигателей);
• элемент питания 5 В для платы;
• тумблер двухфазного типа;
• шпиндель;
• шкаф для электроники;
• подвижный кабель-канал из пластика;
• четырехконтактные кабельные вилки;
• линейные направляющие;
• шариковинтовая пара;
• передаточный винт с резьбой и гайкой;
• профиль из алюминия;
• пластины из алюминия толщиной не менее 15 мм;
• антивибрационные ножки.

Конфигурация

Конфигурация станка определяет, какие две дополнительные оси используются при обработке деталей.

Вращение осей в станках, оборудованных цапфой, обеспечивается за счет движения рабочего стола. В столах шарнирного вращения, напротив, дополнительные оси обеспечиваются особым положением шпинделя.

Каждый из этих станков обладает уникальными преимуществами. Например, станки с цапфой могут обработать деталь максимально большого размера, а станки шарнирного типа – детали огромных весов, за счет горизонтального расположения стола.

Крепление двигателя к оси z

Для фиксации двигателя к оси Z используется основание из акрилового или алюминиевого листа толщиной 12 мм.

Московский станкостроительный завод «дмтг рус»

DMTG Московский станкостроительный завод «ДМТГ РУС» основан в 2022 году.

На предприятии налажена крупноузловая сборка фрезерных, сверлильных, токарных станков. Они позволяют делать детали для автомобильной, авиационной промышленности, военной промышленности, а также медицинское оборудование. Это новое поколение технологий в станкостроении.

• VDWA50 — Пятикоординатный центр. ЧПУ HEIDENHAIN iTNC 530
• VDWB50 — Пятикоординатный центр. ЧПУ HEIDENHAIN iTNC 530

Назначение и классификация

Эти фрезерные центры могут обрабатывать сложные и тяжелые детали разного размера. У разных моделей есть собственные ограничения по весу и габаритам. Есть функциональные возможности, которые предоставляют дополнения к такому оборудованию:

• добавление тисков позволяет использовать свободную поверхность устройства для обработки шестой поверхности детали или выполнить трех осевую обработку;
• поворотный стол помогает существенно увеличить размеры обрабатываемых деталей, повышает удобство использования конструкции;
• наличие шпиндельной головки помогает существенно увеличить вес обрабатываемых деталей;
• другие детали, которые существенно расширяют функционал такого оборудования и позволяют использовать все его возможности.

Такие станки не имеют специальной отдельной классификации. Они отличаются по своей мощности, комплектации, производителю, аппаратным и программным особенностям. Они помогают получить качественные детали после их обработки. Благодаря высокой точности не будет проблемы с тем, чтобы воспроизвести пожелания заказчика по конкретному виду деталей.

Наши преимущества

Есть ряд наших важных преимуществ нашей компании, среди которых стоит выделить основные:

• мы являемся официальными дистрибьюторами более чем 30 производителей оборудования;
• ассортимент очень большой и постоянно пополняется за счет новинок;
• мы предоставляем клиентам не только оборудование, но также комплексные технологические решения, если в этом есть необходимость;
• клиенты могут использовать преимущества обслуживания у нас;
• стоимость оборудования является вполне доступной для приобретения.

Купить пятиосевой фрезерный станок в Москве выгодно в компании «Перитон Инжиниринг».

Подробнее о точности станков VICTOR Вы можете посмотреть здесь. ..

Оси пятиосевого фрезерного станка

Оси станков с ЧПУ маркируются согласно ГОСТ 23597-79 (СТ СЭВ 3135-81) Обозначение осей координат и направлений движений.

Ось Z — (за исключением случая, указанного в п.2.5.) определяется по отношению к шпинделю главного движения, то есть шпинделя, вращающего инструмент в станках сверлильно-фрезерно-расточной группы или шпинделя, вращающего заготовку в станках токарной группы.

Пример 1-осевой машины — сверлильный станок. Инструмент в станке движется только по оси Z вверх и вниз.

Ось X — определяет продольное движение инструмента и должна быть расположена предпочтительно горизонтально и параллельно поверхности крепления заготовки в станках фрезерно-расточной группы. В станках токарной группы — по радиусу заготовки.

Пример 2-осевой машины — токарный станок. По оси X движется резец перпендикулярно оси вращения шпинделя. По оси Z резец движется параллельно оси вращения шпинделя.

Ось Y — образовывает вместе с осями X и Z правую прямоугольную систему координат. При использовании 3-осевого станка пользователи могут перемещать инструмент вдоль оси X и Y, используя ось Z для перемещения вверх и вниз.

Пример 3-осевой машины — подавляющее число станков фрезерно-расточной группы имеют по три оси, что позволяет обрабатывать концевым инструментам без переустановки только одну сторону изделия.

Оси A, B и C — буквами A, B и C обозначаются вращательные движения вокруг осей соответственно X, Y и Z.

5-и осевые станки дополнительно к трем осям X, Y, Z имеют две дополнительные оси вращения в зависимости от конфигурации станка.

Конфигурация 5-осевого станка определяет, какие две из трех осей вращения он использует:

• В вертикальном обрабатывающем станке оси X и Y находятся в горизонтальной плоскости, а ось Z — в вертикальной плоскости. Двухопорный наклонно-поворотный стол, расположенный вдоль оси X обеспечивает поворотные оси A, C. Ось С — вращение стола, ось А — вращение опоры стола.
• В вертикальном обрабатывающем станке оси X и Y находятся в горизонтальной плоскости, а ось Z — в вертикальной плоскости. Двухопорный наклонно-поворотный стол, расположенный вдоль оси Y обеспечивает поворотные оси B, C. Ось C — вращение стола, ось B — вращение опоры стола.
• В горизонтальном обрабатывающем станке оси Z и Y меняются местами. Двухопорный круглый стол обеспечивает поворотные оси A, B. Ось В — вращение стола, ось А — вращение опоры стола.
• В станках с поворотной шпиндельной головкой наклонные подачи шпинделя обеспечивает головка. Такие станки могут использовать любую комбинацию поворотных осей AB, AC или BC
• В станках с различными коминациями поворотной шпиндельной головки и поворотного стола также используется любые комбинации поворотных осей AC или BC

Все конфигурации станков имеют свои преимущества. Например, станки с поворотным столом вмещают больший объем обрабатываемой детали, поскольку нет необходимости компенсировать пространство, занимаемое вращающимся шпинделем. С другой стороны, машины с поворотным шпинделем могут обрабатывать более тяжелые детали, поскольку стол всегда расположен горизонтально.

5-осевой станок на базе вертикального обрабатывающего центра

5-осевой станок на базе горизонтального обрабатывающего центра

5-осевой станок с поворотной шпиндельной головкой

Отличия пятиосевого фрезерного станка от станка с конфигурацией 3 2

Важно различать 5-осевую обработку и 3 2 — осевую обработку.

5-осевая машина осуществляет непрерывную одновременную обработку по всем пяти осям, чтобы фреза оставалась оптимально перпендикулярной к поверхности детали. Система ЧПУ выполняет 5-осевую программу обработки.

Конфигурация станка 3 2 также называемая 5-сторонней или позиционной 5-осевой обработкой – представляет собой выполнение 3-осевой программы с режущим инструментом, зафиксированным под углом, определяемым двумя осями вращения. Переориентация инструмента по осям вращения между проходами резания, называется «5-осевой индексацией», хотя она по-прежнему считается 3 2.

Основным преимуществом непрерывной 5-осевой обработки по сравнению с 5-осевой индексацией является скорость, так как последняя требует остановки и запуска между переориентацией инструмента, тогда как 5-осевая не делает этого.

Результаты при использовании непрерывной или индексированной 5-осевой оси вполне сопоставимы.

Стоит также отметить, что преимущество в скорости ведет к увеличению движущихся частей, что означает повышенный износ, а также к большей потребности в обнаружении возможности столкновения деталей. Это одна из причин, по которой непрерывная 5-осевая обработка является более сложной с точки зрения программирования.

5-осевой станок компании Haas

2х-опорный наклонно-поворотный стол для 5-осевой обработки

5-осевой станок компании Mazak

Подшипниковые и другие опоры

Опоры станка изготавливаются из алюминиевого прута размером 50 мм с круглым сечением. От него отрезаются куски необходимого размера. После маркировки и создания отверстий необходимо сделать дополнительную полость для установки подшипников, которые впоследствии должны быть запрессованы, а сами блоки – закреплены болтами на пластинах (как торцевых, так и боковых).

Преимущества 5-осевой обработки

Пятиосевая обработка деталей на станках с компьютерным управлением имеет ряд преимуществ. К ним относят:

• наличие возможности технической обработки деталей сложной конструкции за одну установку;
• снижение временных затрат на обработку деталей;
• высокую производительность устройств;
• технология позволяет производить крупные серии деталей с минимальными временными затратами;
• быстрая окупаемость;
• высокое качество создаваемых деталей;
• точность обработки.

Технология пятиосевой обработки деталей на станках с ЧПУ имеет множество достоинств. Недостаток у нее всего один – высокая цена. Именно поэтому множество пользователей склоняется к самостоятельной сборке пятиосевого станка с ЧПУ. Собранное своими руками устройство обходится гораздо дешевле готового аналога и ориентировано на выполнение задач, поставленных пользователем.

Преимущества ипользования пятиосевого фрезерного станка

Обработка изделий сложной формы: в оборонной и авиакосмической отраслях, а, также, на промышленных предприятиях, где требуется обрабатывать с высокой точностью сложные по форме изделия, применение 5-и осевых обрабатывающих центров дает максимальный эффект.

Увеличение срока службы инструмента: пятиосевая обработка позволяет ориентировать детали ближе к режущему инструменту: оптимальный наклон позволяет использовать более короткий режущий инструмент, который будет меньше вибрировать, что приведет к повышению ресурса инструмента и улучшению поверхности изделия;

Готовое изделие за одну установку: обработка изделия без переустановок существенно сокращает время цикла обработки и повышает эффективность;

Программное обеспечение

Для обеспечения управления используются три программы:

• САПР – для создания эскиза и чертежа.
• CAM – для программирования станка.
• Программа контроллера для считывания G кода.

Проект «станкостроение». станки марки f.o.r.t.

F.O.R.T. — торговая марка станков, производимых в рамках проекта Станкостроение.

F.O.R.T. — торговая марка станков, производимых в рамках проекта Станкостроение

Проект реализуют партнеры проекта «Станкостроение», которые производят 5- осевые обрабатывающие центры:

• Серия ТМС — ОЦ с подвижной колонной
• Серия ФБ — ОЦ с подвижной траверсой
• Серия ФС — ОЦ с поворотной шпиндельной головкой, которые позволяют выполнять обработку с одновременным движением по всем 5-и осям
• В20-5 — Наиболее бюджетный вариант 5-ти осевого обрабатывающего центра
• МС-5Х — Поворотный стол имеет двухопорное жесткое крепление
• МС-5Х600 — Станок имеет жесткую конструкцию поворотного стола, типа «люлька»
• МС-5Х1200 — Станок имеет жесткую конструкцию поворотного стола, типа «люлька
• MC-5X800 — Станок имеет жесткую конструкцию поворотного стола, типа «люлька»
• СМ-5XA — Возможность выбора как горизонтального, так и вертикального расположения поворотного стола
• СМ-5XС — Возможность выбора как горизонтального, так и вертикального расположения поворотного стола
• МС-1000 — Управление всеми 5 осями происходит одновременно
• МС-1600 — Управление всеми 5 осями происходит одновременно

Проектирование

Проектирование – самый важный этап создания станка с ЧПУ своими руками. От него зависит точность сборки и итоговая производительность устройства. В первую очередь следует нарисовать эскиз будущего станка или создать трехмерный рисунок устройства в одной из инженерных программ. Основной целью этого действия является масштабирование деталей и разметка материала.

При проектировании важно ответить на следующие вопросы:

• Станок какого типа необходим – вертикальный или горизонтальный?
• Для каких целей он будет использоваться?
• Какой материал станет основой устройства? Ответ на этот вопрос напрямую зависит от того, что будет изготавливаться на собранном устройстве. Материал станка должен быть прочнее, чем материал, который будет обрабатываться на нем.
• Необходимая длина осей.
• Тип линейного движения.
• Тип устанавливаемого шпинделя. Если планируется обработка сложных деталей – следует обратить внимание на детали, имеющие собственную систему охлаждения.

Рабочая поверхность

Рабочий стол можно изготовить из фанерного листа толщиной не менее 20 мм. Он крепится к раме с помощью болтов М5 и гаек с пазами Т-типа. Сверху фанерного основания выкладывается и закрепляется лист МДФ, который будет служить заменяемой поверхностью.

Сборка портала

Во время сборки портала следует убедиться в том, что расстояние между направляющими по всей длине является одинаковым, а сами они параллельны друг другу. Рекомендуется также установить несколько боковых скоб для обеспечения жесткости конструкции.

В пластине, расположенной снизу, потребуется также просверлить 6 отверстий для крепления ее к боковым пластинам портала. Отверстия, расположенные посередине, предназначаются для фиксации держателя гайки.

Скб станкостроение, ооо

ООО СКБ «Станкостроение» было образовано в августе 2022 года. На сегодняшний день ООО СКБ «Станкостроение» — активно развивающаяся компания. Оно основано выходцами из известного своими историческими традициями Стерлитамакского станкостроительного завода имени Ленина.

Станкостроительная группа стан, г. москва

СТАН — Станкостроительная группа, г. Москва — частная компания основана в 2022 году.

Станкостроительная группа СТАН, г. Москва

Предприятия группы Стан производят 5- осевые обрабатывающие центры:

• СТЦ Ф250 (СNC) — Портальные фрезерные обрабатывающие центры
• СТЦ 40В (1000VBF) — Фрезерный обрабатывающий центр
• ФЦ-1, ФЦ-2, ФЦ-3 — Фрезерные обрабатывающие центры
• СТЦ 80 АТ (800VHT), СТЦ 160 АТ (2000VHT) — Фрезерные обрабатывающие центры
• СТЦ П63 (VMB 630), СТЦ П80 (VMB 800), СТЦ П125 (VMB 1250) — Вертикальные фрезерные обрабатывающие центры портальной конструкции
• СТЦ 63-90 А (650H5), СТЦ ГЛОБУС (Супер Центр ИС800-Глобус) — Горизонтальные фрезерные обрабатывающие центры
• СТЦ 50 (S500), СТЦ 50 (S500U), СТЦ 50-55 (500VS) — Вертикальные фрезерные обрабатывающие центры
• СТЦ 25 (S250) Вертикальный фрезерный обрабатывающий центр

Ульяновский станкостроительный завод, ооо (dmg mori)

Крупнейший в мире японско-немецкий станкостроительный концерн DMG MORI построил сборочный завод в Ульяновске. Завод был запущен (зарегистрирован) 04.06.2022

Ульяновский станкостроительный завод, ООО (DMG MORI)

5-осевая фрезерная обработка:

Шпиндель

Выбор шпинделя зависит от того, детали из каких материалов будут обрабатываться на станке в будущем. Стандартный шпиндель Kress1050 имеет хорошее качество, но его мощность составляет всего 1050 Вт, что может обеспечить скорость, не превышающую 21 000 оборотов в минуту.

Электрика

Для обеспечения полного управленческого цикла через USB используется Arduino Uno и расширительная плата CNC Shield. После установки драйверов и перечисленного оборудования станок сможет управляться с любого персонального компьютера.

Электроника и шкафчик для нее

Источник питания мощностью 5 В подключается к основному входу питания. Для системы охлаждения (двух кулеров) следует установить дополнительную розетку внутри шкафчика. Основное питание должно быть сконструировано так, чтобы включаться и выключаться одним нажатием на кнопку.

Для установки электрооборудования необходим специальный шкаф с достаточной вентиляцией, так как контроллеры имеют высокую степень нагрева и должны непрерывно охлаждаться.

https://www.youtube.com/watch?v=0cIqkq8kUe0

Все кабели подключаются в задней части корпуса с использованием четырехпроводных разъемов. Это решение позволяет отделить электронику устройства, не снимая клемм проводов. Розетки при этом подключаются к реле для автоматического включения и выключения шпинделя по командам Mach3.