ЧПУ станки для начинающих — какой выбрать? Основные советы по выбору ЧПУ станков

5-осевые станки для обработки с чпу

Много осевые обрабатывающие системы с ЧПУ представлены в трех вариантах: 5-осевые фрезерные станки с ЧПУ, непрерывные 5-осевые фрезерные центры с ЧПУ и токарно-фрезерные центры с приводным инструментом.

По сути, эти системы представляют собой фрезерные или токарные станки с дополнительными степенями свободы. Например, 5-осевые фрезерные центры с ЧПУ позволяют вращать станину станка или инструментальную головку(или обе) в дополнение к трем линейным осям движения.

https://www.youtube.com/watch?v=OySR7Vtr9zM

Расширенные возможности этих машин обходятся дороже. Они требуют как специализированного оборудования, так операторов и программистов ЧПУ, обладающих экспертными знаниями в этой области. Однако для очень сложных или оптимизированных по топологии металлических деталей более подходящим вариантом являются технологии 3D печати, но у них то же есть свои недостатки.

Индексируемая 5-осевая фрезерная обработка с ЧПУ

Во время обработки режущий инструмент может двигаться только по трем линейным осям.

Между операциями станина и инструментальная головка могут вращаться, обеспечивая доступ к заготовке под другим углом.Индексированные 5-осевые фрезерные системы с ЧПУ также известны как фрезерные станки с ЧПУ 3 2, поскольку они используют две дополнительные степени свободы только между операциями обработки для вращения заготовки.

Ключевым преимуществом этих систем является то, что они устраняют необходимость вручную перемещать заготовку. Таким образом, детали со сложной геометрией можно изготавливать быстрее и с большей точностью, чем на 3-осевом стане с ЧПУ. Им не хватает истинных возможностей произвольной формы непрерывных 5-осевых станков с ЧПУ.

Непрерывное 5-осевое фрезерование с ЧПУ

Режущий инструмент может перемещаться по трем линейным и двум осям вращения относительно заготовки.

Все пять осей могут двигаться одновременно во время всех операций обработки. Непрерывные 5-осевые фрезерные системы с ЧПУ имеют архитектуру станка, аналогичную индексированным 5-осевым фрезерным станкам с ЧПУ. Однако они позволяют перемещать все пять осей одновременно во время всех операций обработки.

Таким образом, можно изготавливать детали со сложной,«органической» геометрией, которые невозможно изготовить с достигнутым уровнем точности с помощью какой-либо другой технологии. Эти расширенные возможности, конечно же, имеют высокую стоимость, поскольку необходимы как дорогостоящее оборудование, так и высококвалифицированные специалисты.

Фрезерно-токарные центры с ЧПУ

Заготовка прикреплена к шпинделю, который может либо вращаться с высокой скоростью(как токарный станок), либо позиционировать ее под точным углом(как 5-осевой фрезерный станок с ЧПУ).

Токарный и фрезерный режущие инструменты используются для удаления материала с заготовки, образующей деталь.

Токарно-фрезерные центры с ЧПУ — это токарные станки с ЧПУ, оснащенные фрезерными станками с ЧПУ. Разновидностью фрезерных токарных центров являются токарные станки швейцарского типа, которые обычно имеют более высокую прецессию.

В токарно-фрезерных системах используются как высокая производительность токарной обработки с ЧПУ, так и геометрическая гибкость фрезерной обработки с ЧПУ. Они идеально подходят для изготовления деталей со«слабой» симметрией вращения(например, распределительных валов и центробежных колес) по гораздо более низкой цене, чем другие 5-осевые системы обработки с ЧПУ.

Итог:

• 3-осевые фрезерные станки с ЧПУ позволяют производить детали относительно простой геометрии с превосходной точностью и низкой стоимостью.
• Токарные станки с ЧПУ имеют самую низкую стоимость за единицу, но подходят только для геометрических фигур с симметрией вращения.
• Индексированные 5-осевые фрезерные станки с ЧПУ позволяют производить детали, элементы которых не совпадают с одной из главных осей, быстро и с очень высокой точностью.
• Непрерывные 5-осевые фрезерные станки с ЧПУ позволяют производить детали очень сложной,«органической» геометрии и гладких контуров, но при этом они имеют высокую стоимость.
• Токарно-фрезерные центры с ЧПУ объединяют преимущества токарной обработки с ЧПУ и фрезерной обработки с ЧПУ в единую систему для производства сложных деталей с меньшими затратами, чем другие 5-осевые системы ЧПУ.

Геометрическая сложность и ограничения дизайна

ЧПУ обработка дает большую свободу проектирования, но не всякая геометрия может быть обработана на ЧПУ . В отличие например от 3D-печати, сложность деталей увеличивает стоимость, так как требуется больше этапов и циклов производства.

5-осевые системы ЧПУ позволяют режущему инструменту работать в областях, недоступных для 3-осевых систем

Основные ограничения в ЧПУ связаны с геометрией режущего инструмента. Например, внутренние края паза всегда будут закругленными, поскольку они обрабатываются с помощью инструмента с цилиндрическим профилем.

Доступ к инструменту — еще одно серьезное ограничение в ЧПУ: материал нельзя удалить, если инструмент не достигнет какой-либо области. Большинство станков с ЧПУ представляют собой 3-осевые системы, поэтому любая функция должна быть задана и спроектирована так, чтобы к ней можно было получить доступ непосредственно сверху.

Детали с тонкими стенками или другими мелкими деталями трудно обрабатывать на станке с ЧПУ. Тонкие стенки подвержены вибрации и могут сломаться под действием силы режущего инструмента. Минимальная рекомендуемая толщина стенки составляет 0,8 мм для металлов и 1,5 мм для пластмасс.

Статью с дополнительными рекомендациями по проектированию специально для обработки с ЧПУ можно найти здесь.

Действия наладчика и оператора станка с чпу

Этапы работы наладчика выглядят следующим образом:

• подбор режущего инструмента согласно карте, проверка его целостности и заточки;
• подбор по карте наладки заданных размеров;
• установка режущего инструмента и зажимного патрона, проверка надежности крепления заготовки;
• установка переключателя в положение «От станка»;
• проверка рабочей системы на холостом ходу;
• введение перфоленты, которое проводится после проверки лентопротяжного механизма;
• проверка правильности заданной программы для пульта и станка ЧПУ и системы световой сигнализации;
• крепление заготовки в патрон и установка переключателя в режим «По программе»;
• обработка первой заготовки;
• измерение готовой детали, внесение поправок на специальные переключатели-корректоры;
• обработка детали в режиме « По программе» второй раз;
• осуществление замеров;
• перевод переключателя режима в положение «Автомат».

На этом процесс наладки окончен и к работе приступает оператор станка ЧПУ. Он должен выполнить такие действия:

• менять масла;
• чистить рабочую зону;
• смазывать патроны;
• проверять станок на пневматику и гидравлику;
• проверять точные параметры оборудования.

Перед тем как приступить к работе, оператор станка ЧПУ должен проверить его на работоспособность посредством специальной тестовой программы, также ему следует убедиться в том, что подана смазочная жидкость и в том, что в гидросистеме и ограничивающих упорах присутствует масло.

Помимо этого, он должен проверить, насколько надежно крепление всех приборов и инструментов, а также то, насколько мебельная заготовка соответствует заданному технологическому процессу станка. Далее следует провести замеры на предмет возможных отклонений от точности настройки нуля на приборе и других параметров.

И только после этих манипуляций можно включать сам станок ЧПУ:

• заготовку устанавливают и закрепляют;
• потом вводится программа работы;
• в считывающее устройство заправляется перфолента и магнитная лента;
• нажимаем «Пуск»;
• после того как первая деталь обработана, производятся ее замеры на предмет соответствия с заданной ранее моделью.

Домашние станки с чпу

Главной особенностью так называемых домашних станков с ЧПУ выступает отсутствие требований к высокой производительности и мощности оборудования. При этом особой популярностью пользуются универсальные модели, позволяющие выполнять самые разные операции по обработке различных материалов. Прежде всего, речь идет о деревянных заготовках.

В сегодняшних условиях многие производители стремятся расширить рынки сбыта, в том числе за счет относительного нового сегмента – домашних станков с ЧПУ. Wattsan не является исключением из этого правила, выпуская сразу несколько моделей подобного оборудования.

Главное, что их отличает от продукции других брендов, — это сочетание надежности, компактных размеров, экономичности и разумного уровня цен, что особенно важно для частных клиентов.

Зазор поднутрения

• Рекомендуемая мин. зазор: 4-х кратная глубина

Для поднутрения на внутренних поверхностях добавьте достаточный зазор между противоположными стенками, чтобы обеспечить доступ к инструменту.

Поднутрения — это элементы, которые нельзя обработать стандартными режущими инструментами, так как некоторые из их поверхностей недоступны непосредственно сверху.

Существует два основных типа поднутрений: Т-образные пазы и ласточкин хвост. Поднутрения могут быть односторонними или двусторонними и обрабатываются специальными инструментами.

Режущие инструменты с Т-образным пазом в основном состоят из горизонтального режущего лезвия, прикрепленного к вертикальному валу. Ширина поднутрения может варьироваться от 3 мм до 40 мм. Рекомендуется использовать стандартные размеры для ширины(т.е. целые миллиметры или стандартные доли дюйма), так как более вероятно, что инструмент уже доступен.

Для режущих инструментов типа«ласточкин хвост» угол является определяющим размером элемента. 45 и 60 град. степени инструментов ласточкина хвоста считаются стандартными. Инструменты с углом 5, 10 и до 120 град(с шагом 10 град) также существуют, но используются реже.

При проектировании деталей с поднутрениями на внутренних стенках не забудьте добавить достаточный зазор для инструмента. Хорошее практическое правило — добавить пространство, равное как минимум 4-кратной глубине поднутрения, между обработанной стенкой и любой другой внутренней стенкой.

Для стандартных инструментов типичное соотношение между диаметром разрезания и диаметром вала составляет 2: 1, что ограничивает глубину резания. Когда требуется нестандартная поднутрение, механические цеха обычно изготавливают свои собственные инструменты для поднутрения. Это может увеличить время выполнения заказа и стоимость, поэтому по возможности этого следует избегать.

Лазерные станки с чпу

Лазерные станки с ЧПУ бывают в основном двух видов: с CO2 излучателем и с оптоволоконным твердотельным иттербиевым излучателем. СО2 станки применяются для резки и гравировки НЕ металлов, в основном это фанера.

Станки с иттербиевым излучателем могут резать и гравировать такие металлы как медь, латунь, нержавеющей или оцинкованной стали, черного металла, а также различных сплавов.

Примером подобного оборудования высокого уровня резки металлов выступает металлорезчик Wattsan 1530. Он обладает несколькими преимуществами, характерными для всех станков с ЧПУ, относящихся к данной категории:

• Чистый и ровный рез. Заготовки не требуют дополнительной обработки, так как получаемая на выходе кромка имеет практически идеальную поверхность;
• Высокая производительность. Возможности станка позволяют перемещать лазер со скоростью до 50 м./мин., что становится попросту недостижимым показателем для любых альтернативных способов обработки;
• Точность выполнения отверстий. Работа ведется лазерным лучом очень маленького диаметра и контролируется компьютером, что гарантирует получение необходимого результата;
• Возможность обработки заготовок сложной конфигурации и контура. В качестве бонуса – дополнительная опция «нестинг», благодаря которой обеспечивается плотность примыкания разрезаемых деталей друг к другу, что позволяет свести к минимуму потери исходного материала;
• Бесконтактная технология резки. Исключает необходимость использования прижимных приспособлений, замедляющих скорость работы и оказывающих дополнительное воздействие на заготовки;
• Полная автоматизация технологического процесса. Исключает влияние человеческого фактора и, как следствие, возможность брака;
• Экономичность. Особеннсость оптоволоконных лазерных станков Wattsan — минимальный уровень затрат на комплектующие и расходники. Это ведет к быстрой окупаемости оборудования.

Благодаря такому длинному списку достоинств, обеспечивает крайне обширная сфера практического применения лазерных станков с ЧПУ по металлу. Она включает производство следующей продукции:

• морских и речных контейнеров;
• рекламных конструкций;
• изделий и конструкций строительного назначения;
• разнообразных деталей и комплектующих к бытовой технике;
• торгового и холодильного оборудования;
• лифтов и т.д.

Важным дополнительным плюсом лазерных станков с ЧПУ выступает разнообразие подобного оборудования. Например, только в линейке продукции Wattsan представлено более нескольких десятков моделей, заметно различающихся по техническим и эксплуатационным характеристикам.

Материалы используемые для обработки на чпу станках

Стоимость материалов с ЧПУ значительно варьируется. Для металлов наиболее экономичным вариантом является алюминий 6061 при примерной общей стоимости 25 долларов США за заготовку размером 150 x 150 x 25 мм, в то время как для пластика ABS имеет самую низкую стоимость, примерно 17 долларов США за заготовку того же размера..

Алюминий 6061

Нержавеющая сталь 304

Латунь C360

ABS пластик

Нейлон(PA6 и PA66)

POM(Делрин) пластик

Области применение обработки на станках с чпу

Космос

Обработка с ЧПУ — один из немногих производственных процессов, который подходит для создания деталей для космического применения. Не только благодаря ЧПУ детали имеют отличную точность и свойства материала, но также благодаря широкому спектру обработок поверхности, которые могут быть применены к деталям после обработки.

Аэрокосмическая промышленность

Аэрокосмическая промышленность была одной из первых отраслей, в которых применялась обработка с ЧПУ. Это связано с его способностью изготавливать легкие детали с превосходными физическими свойствами и очень жесткими допусками. Обработка с ЧПУ используется как для деталей самолетов, так и космических аппаратов.

Например, Томас Синниге — доктор философии в Делфтском технологическом университете, вместе с его командой исследователей использовали станки с ЧПУ для производства уменьшенных версий своего прототипа двигателя, стремясь повысить эффективность современных двигателей.

Автомобильная промышленность

Обработка с ЧПУ находит применение в автомобильной промышленности, когда требуется изготовление высокопроизводительных нестандартных деталей.

Например, голландская компания PAL-V разрабатывает личные воздушные и наземные транспортные средства. По сути, это первые в мире летающие автомобили. На этапах разработки они выбрали обработку с ЧПУ для прототипирования и изготовления ключевых компонентов.

Дизайн и разработка промышленных продуктов

Возможность быстро изготавливать металлические детали по индивидуальному заказу с высокой точностью размеров делает обработку с ЧПУ привлекательным вариантом для изготовления функциональных прототипов. Это важно на более поздних этапах проектирования и разработки.

Команда разработчиков DAQRI, например, использовала станки с ЧПУ для создания прототипа своего профессионального оборудования с дополненной реальностью. Они выбрали этот процесс, так как это было наиболее экономичное решение, позволяющее производить индивидуальные металлические детали с требуемым уровнем детализации и в небольших масштабах, необходимых для их проектов.

Электротехническое и электронное производство

Обработка с ЧПУ находит множество применений в электротехнической и электронной промышленности: от прототипирования печатных плат до изготовления корпусов.

Компания TPAC, например, использовала станки с ЧПУ для изготовления корпусов для своих мощных электронных сенсорных систем. В этом случае основными требованиями к конструкции были теплоотвод и электрическая изоляция. Таким образом, анодированный алюминий, обработанный на станке с ЧПУ, идеально подходил для их одноразового нестандартного корпуса.

Инструменты и промышленное производство

Очень распространенное промышленное применение обработки с ЧПУ — изготовление инструментов для промышленных процессов. Например, формы для литья под давлением обычно изготавливаются с ЧПУ из алюминия или инструментальной стали.

Компания Precious Plastic, например, разработала для развивающихся стран систему, которая превращает пластиковый мусор в чехлы для iPhone! Для этой цели они использовали недорогую ручную машину для литья под давлением и специальные пресс-формы изготовленные на ЧПУ станках.

Особенности конструкции

Поскольку операции на станках с ЧПУ проводятся без участия рабочего, к их конструкции предъявляются повышенные требования. Так, для повышения жесткости станин, стоек, столов станков, при их изготовлении используются дополнительные ребра жесткости. Для приводов движения/подач используются кинематические цепи минимальной длины.

Широко используются электромагнитные муфты. С их помощью можно производить переключение скоростей в автоматическом режиме. Шпиндельные механизмы должны быть более жесткими. Они усложняются дополнительными конструкциями (с их помощью осуществляет зажим/отжим инструментов).

В таких станках используются электродвигатели в комплексе с гидроусилителями моментов. Передачи беззазорные. Существует несколько типов танкеток. Они различны по размерам.

Роликовые опоры набиваются специальной смазкой и монтируются на платформах. Суппорт и каретка не отличаются от аналогов, применяющихся в стандартных станках.

Современные станки, оснащенные числовым программным управлением, представляют собой сложные электромеханические приборы.

Их обслуживанием должны заниматься квалифицированные специалисты. В большинстве случаев в процессе настройки и управления ЧПУ станка участвуют два человека:

Более сложную работу выполняет наладчик. В его обязанности входит настройка и перенастройка прибора. Оператор следит за производственным процессом непосредственно во время работы агрегата.

Отверстия

• Рекомендуемый диаметр: стандартные размеры сверл
• Рекомендуемая глубина: 4x номинального диаметра
• Максимум. глубина: 10x номинального диаметра

Предпочтительны отверстия со стандартным диаметром, так как они могут обрабатываться стандартным сверлом. Глухие отверстия, обработанные сверлом, будут иметь коническое дно.

Отверстия нестандартного диаметра обрабатываются концевой фрезой и должны рассматриваться как полости(см. Предыдущее правило). Глухие отверстия, обработанные концевой фрезой, будут плоскими.

Возможные варианты: любой диаметр больше 1 мм.

Отверстия обрабатываются с помощью сверла или концевой фрезы. Размер сверл стандартизирован(в метрических и британских единицах). Развертки и расточные инструменты используются для чистовой обработки отверстий, требующих жестких допусков. Для высокоточных отверстий менее ⌀20 мм рекомендуется использовать стандартный диаметр.

Отверстия нестандартного диаметра необходимо обработать концевой фрезой. В этом случае применяются ограничения максимальной глубины полости и следует использовать рекомендованное значение максимальной глубины. Отверстия глубже типичного значения обрабатываются специальными сверлами(минимальный диаметр 3 мм).

Глухие отверстия, обработанные сверлом, имеют коническое дно(угол 135 град), а отверстия, обработанные концевой фрезой, будут плоскими.При обработке с ЧПУ нет особого предпочтения между сквозными или глухими отверстиями.

Плазменные станки с чпу

Главным отличием плазменных станков с ЧПУ от лазерных является технология обработки металлов или других материалов.

В первом случае плавление поверхности заготовки происходит за счет дуги и при непосредственном воздействии воздуха, а во втором – при помощи лазерного луча, сфокусированного в определенной точке.

Благодаря этому, плазменные станки с числовым программным обеспечением получают как несколько очевидных преимуществ, так и ряд определенных недостатков. Основными плюсами их практического применения выступают:

• обширный диапазон толщины обрабатываемых заготовок – от 0,5 до 50 мм;
• высокая производительность, которая особенно наглядно проявляется при разрезании деталей большой толщины;
• заметно меньшая, по сравнению с лазерными станками, стоимость оборудования;
• возможность быстрой и удобной резки со скосом, то есть под определенным углом, что существенно расширяет возможности плазменных станков с ЧПУ.

В числе наиболее значимых недостатков рассматриваемого оборудования нужно отметить следующие:

• экономическая невыгодность обработки заготовок с толщиной 10 мм и меньше;
• недостаточное качество края кромок, конусность которых достигает 5 градусов;
• наличие окалины в местах изменения направления движения резца, что требует дополнительной обработки заготовки перед дальнейшим использованием;
• невозможность сверления отверстий диаметром до 4 мм;
• повышенный уровень затрат на расходные материалы;
• ограниченная сфера практического применения, заметно более узкая, чем для лазерных станков с ЧПУ.

Сочетание приведенных выше достоинств и недостатков становится наглядным объяснением того, почему плазменные станки с ЧПУ используются заметно реже, чем аналогичное оборудование с лазерной технологией обработки.

При этом стоит отметить, что для некоторых видов деятельности, например, сверлении заготовок большой толщины, именно плазморезы становятся лучшим и самым оптимальным решением.

Преимущества и ограничения обработки с чпу

Основные преимущества и недостатки технологии кратко изложены ниже:

Основные параметры обработки на станках ЧПУ приведены ниже для металлов и пластмасс:

Точность размеров

• Типичная: ± 0,125 мм(0,005 дюйма)
• Максимальная: ± 0,025 мм(0,001 дюйма)

Минимальная толщина стенки

• Металлы: 0,75 мм (0,030 дюйма)
• Пластик: 1,5 мм(0,060 дюйма)

Максимальный размер сборки

• Фрезерование: 2000 x 800 x 100 мм(78 x 32 x 40 дюймов)
• Токарная обработка: Ø 500 мм(Ø 20 дюймов)

Преимущества использования оборудования с чпу

Все более частое применение станков с числовым программным управлением объясняется предельно просто. При грамотном использовании этого вида обрабатывающего оборудования удается добиться большого количества очевидных достоинств.

Главными из них выступают такие:

• Высокая степень автоматизации. Сводит к минимуму влияние человеческого фактора и сокращает количество обслуживающего персонала.
• Точность изготовления детали и возможность многократного повторения конечного результата технологического процесса. Особенно важным это преимущество оказывается для массовых производств.
• Оперативность перепрофилирования оборудования для выпуска другой детали. Для этого достаточно поменять программное обеспечение, загруженное в станок. Количество возможных вариантов ограничивается только наличием тех или иных программ.
• Возможность изготовления сложных по конфигурации или крупных по размерам деталей. Некоторые из них попросту не могут быть выпущены на оборудовании с ручным управлением в принципе.
• Предсказуемость итогового результата технологического процесса. Это в равной степени касается как готовой детали, так и сроков ее получения, что крайне важно для оптимальной организации всего производства.

Настолько впечатляющий перечень достоинств наглядно объясняется причины популярности станков с ЧПУ. Несмотря на достаточно высокую стоимость приобретения подобного оборудования, а также серьезные расходы на его наладку и обслуживание, вложенные затраты быстро окупаются.

Это тем более справедливо, если речь идет о крупном производстве, где использование станков с числовым программным обеспечением становится особенно выгодным.

Принцип работы

Современный станок с ЧПУ представляет собой сложное с конструктивной и инженерной точки зрения оборудование.

Это аппаратно-программная система, которая предназначена для обработки исходного материала/заготовки в сложную по конфигурации деталь. Последняя используется для дальнейшей сборки более крупной машины или механизма.

Говоря простым языком, под числовым программным управлением понимается контроль производственного процесса компьютером. Он управляется как перемещением и режимом работы обрабатывающего инструмента станка в виде шпинделя, суппорта и поворотного стола, так и расположением заготовки.

Программное обеспечение оборудования делятся на две части.

• Первая – CAD – отвечает за автоматизированное проектирование,
• а вторая – CAM – за автоматизированное производство.

Посредством CAD-программирования формируется 3D-модель конечного продукта, который требуется получить на выходе. CAM-программа представляет собой описание последовательного превращения исходной заготовки в готовую деталь.

В качестве бонуса внедрение станков с числовым программным управлением позволяет свести к минимуму или полностью ликвидировать влияние на производство человеческого фактора, что достигается полной автоматизацией технологического процесса.

Резьба

• Рекомендуемая длина: 3х номинального диаметра
• Рекомендуемый размер: M6 или больше.
• Возможный размер: M2.

Выберите максимально возможную резьбу, так как их легче обрабатывать. Нарезание резьбы более, чем в 3 раза больше номинального диаметра не требуется.Всегда проектируйте резьбу в качестве косметического средства в вашем пакете САПР и включайте технический чертеж в свой заказ.

Внутренние резьбы разрезают с заходами и наружной резьбой с матрицами. Метчики и плашки можно использовать для нарезания резьбы до M2.Инструменты для нарезания резьбы с ЧПУ широко распространены и они предпочитаются программистами ЧПУ, поскольку они ограничивают риск поломки метчика. Для нарезания резьбы до M6 можно использовать резьбонарезные инструменты с ЧПУ.

Длина резьбы:

Минимум: 1,5 x номинальный диаметрРекомендуется: 3 x номинальный диаметр

Большая часть нагрузки, прилагаемой к резьбе, воспринимается несколькими первыми зубьями(до 1,5-кратного номинального диаметра). Таким образом, нет необходимости в резьбе, превышающей 3-кратный номинальный диаметр.Для резьбы в глухих отверстиях, нарезанных метчиками(то есть для всех резьбы меньше M6), добавьте длину без резьбы, равную 1,5 номинального диаметра на дне отверстия.Когда можно использовать резьбонарезной инструмент с ЧПУ(например, резьбу больше M6), отверстие можно продеть по всей его длине.

Советы по оптимизации работы, проектированию и сокращения затрат на станках с чпу

Стоимость готовых деталей созданных на станках с ЧПУ зависит от следующего:

• Время обработки и сложность модели: чем сложнее геометрия детали, тем больше времени требуется на обработку и тем дороже она будет.
• Начальные затраты: они связаны с подготовкой файлов САПР и планированием процессов. Они важны для небольших объемов, но фиксированы. Есть возможность снизить цену за единицу за счет эффекта масштаба.
• Стоимость материалов и постобработка: стоимость материала и легкость, с которой этот материал может быть обработан, сильно влияют на общую стоимость

Совет №1: Увеличьте размер всех скруглений или добавьте поднутрения на острые края.

Чтобы сократить время обработки, добавьте скругление как можно большего размера ко всем внутренним(и внешним) вертикальным кромкам. Таким образом, можно использовать более крупный инструмент, удаляя больше материала с каждым резом и можно следовать круговой траектории, срезая каждый угол с более высокой скоростью.

Когда необходима внутренняя кромка 90 °, уменьшение радиуса не поможет. В этих случаях вместо этого используйте поднутрение.

Чтобы минимизировать стоимость:

• Добавьте радиус, который немного больше 1/3 глубины полости.
• Также добавьте небольшие скругление к внешним краям.
• Используйте поднутрения, когда требуется внутренний угол 90 °.
• Совет от профессионала: используйте одинаковый радиус для всех кромок, чтобы сэкономить время при смене инструмента.

Совет № 2: Сведите к минимуму количество ориентаций машины

Приведенная выше деталь требует как минимум двух наладок станка на 3-осевом фрезерном станке с ЧПУ. После обработки элементов с одной стороны заготовку поворачивают вручную. Это требует ручного труда, что увеличивает затраты.

В качестве альтернативы можно использовать многоосные станки с ЧПУ. Это также увеличивает затраты на обработку примерно на 60-100%.

Чтобы минимизировать стоимость:

• Создавайте детали, которые можно обрабатывать за одну или две установки на 3-осевом фрезерном станке с ЧПУ.
• Если это невозможно, рассмотрите возможность разделения детали на несколько геометрических форм, каждое их которых можно обработать за один цикл

Совет №3: Учитывайте стоимость материала.

Подбирайте материал заготовки в соответствии с требования к готовой детали.

Сравнение способов пособработки деталей изготовленных на чпу станках

Сфера применения

«Семейство» станков с числовым программным управлением весьма многочисленно. В него входят самые разнообразные модели обрабатывающего оборудования, включая фрезеры, токарные станки, лазерные резаки, плазмотроны, граверы, водорезы и большое количество других станков.

Благодаря настолько серьезному разнообразию, станки с ЧПУ широко применяются практически во всех отраслях промышленности. Но наибольшее распространение они получили в следующих областях хозяйственной деятельности:

• металлообработка и все виды машиностроения. В сегодняшних условиях значительная часть деталей, особенно со сложной конфигурацией, выпускается на станках с ЧПУ;
• производство электроники. Рассматриваемое оборудование применяется для изготовления печатных плат, выступающих основной для большей части бытовой и промышленной техники, а также для производства лицевых панелей и корпусов различных технических устройств;
• изготовление мебели и дверей. С помощью станков с ЧПУ выпускаются мебельные фасады (простые и сложные), выполняется раскрой различных материалов (ДСП, МДФ, ДВП и т.д.), производится обработка древесины и металла в ходе изготовления дверных полотен и коробок;
• выпуск рекламных конструкций и изделий. В данном случае речь идет не только о раскрое и изготовлении вывесок и табличек из акрила, ПВХ, металла и других материалов, но и гравировке на оргстекле и обычном стекле, производстве ценников, подставок, пластиковых лотков и аналогичных POS-изделий.

Приведенный перечень не является исчерпывающим. Он постоянно пополняется за счет новых отраслей и видов деятельности, что выступает следствием внушительного списка достоинств практического применения станков с ЧПУ.

Типы режущих инструментов станков с чпу

Для создания различной геометрии, используют разные режущие инструменты для станка с ЧПУ . Вот некоторые из наиболее часто используемых фрезерных инструментов в ЧПУ:

Подборка наиболее распространенных режущих инструментов с ЧПУ(не в масштабе)

Плоские головки и концевые фрезы с шаровой головкой используется для машинных пазов, канавок, полостей и других вертикальных стенок. Их разная геометрия позволяет обрабатывать элементы с разными деталями. Инструменты с шаровой головкой также обычно используются при 5-осевой обработке с ЧПУ для изготовления поверхностей с кривизной и произвольной геометрией.

Сверла — это распространенный и быстрый способ создания отверстий. Вы можете найти таблицы со стандартными размерами сверл. Для отверстий нестандартного диаметра можно использовать врезную концевую фрезу с плоской головкой(по спиралевидной траекторией).

Диаметр вала пазовых фрез меньше диаметра их режущей кромки, что позволяет этим фрезерным инструментам вырезать Т-образные пазы и другие поднутрения, удаляя материал со сторон вертикальной стенки.

Метчики используются для изготовления отверстий с резьбой. Для создания резьбы необходим точный контроль скорости вращения и линейной скорости метчика. В некоторых механических цехах до сих пор широко используется ручное нарезание резьбы метчиком.

Торцевые фрезы используются для удаления материалов с больших плоских поверхностей. Они имеют больший диаметр, чем концевые фрезы, поэтому для обработки больших площадей требуется меньше проходов, что сокращает общее время обработки и позволяет получать плоские поверхности. Этап торцевого фрезерования часто используется в начале цикла обработки для подготовки размеров заготовки.

Столь же широкий спектр режущих инструментов также используется при токарной обработке с ЧПУ, такие как торцевание, нарезание резьбы и канавок.

Видео работы торцевой фрезы:

Токарные

Токарный станок с ЧПУ предназначен для обработки заготовки специальным резцом, который закрепляется в держателе. Современное оборудование комплектуется кассетным резцедержателем, вместимость которого позволяет использовать до 12 различных рабочих инструментов.

Для закрепления заготовки используется токарный патрон, который фиксируется на вращающемся шпинделе. Для приведения рабочих органов станка в движения используется система приводных механизмов.

Ее отличительной особенностью выступает превышение скорости вспомогательного хода над аналогичным показателем рабочего.

По виду производимых работ различают несколько разновидностей токарных станков с числовым программным управлением, включая:

• Центровые. Обрабатываются детали конической и цилиндрической формы. Технология обработки – точение.
• Патронные. Применяются для нарезания резьбы, сверления, обтачивания под фланцы, втулки, диски и шестерни, а также зенкеровки. Одинаково эффективны для обработки деталей как изнутри, так и снаружи.
• Комбинированные (патронно-центровые). Универсальное оборудование, конструкция которого позволяет совместить функции обоих перечисленных выше разновидностей станков.
• Карусельные. Предназначены для обработки заготовок неправильной формы или большого размера. Делятся на два вида: одностоечные (для обработки деталей диаметром до 2 метров) и двухстоечные (для работы с более крупными заготовками).

В числе характерных особенностей токарных станков с ЧПУ необходимо выделить следующие:

• стандартная вертикальная компоновка оборудования (альтернативный вариант – круто наклоненная). Упрощает и облегчает удаление стружки из рабочей зоны;
• выполнение несущих конструкций станка из толстого металла с обязательным дополнением в виде ребер жесткости. Объясняется повышенными требованиями к прочности и надежности изделия;
• оснащение оборудования автоматическими револьверными головками или сменными магазинами, что расширяет сферу практического применения станков.

Устройства с чпу. термины и определения.

Определения терминов, вошедших в раздел по ГОСТ 20999 — 83 «Устройства числового программного управления для металлообрабатывающего оборудования»

ЧПУ

Е. Computerized numerical control. Числовое программное управление станком.

Цифровое программное управление станком

Е. Numerical control of machine. Управление обработкой заготовки на станке по управляющей программе, в которой данные заданы в цифровой форме.

Позиционное числовое программное управление станком

Е. Positioning control. Числовое программное управление станком, при котором перемещение его рабочих органов происходит в заданные точки, причем траектории перемещения не задаются.

Контурное числовое программное управление станком

Е. Contouring control. Числовое программное управление станком, при котором перемещение его рабочих органов происходит по заданной траектории и с заданной скоростью для получения необходимого контура обработки.

Адаптивное числовое программное управление станком

Е. Adaptive control. Числовое программное управление станком, при котором обеспечивается автоматическое приспособление процесса обработки заготовки к изменяющимся условиям обработки по определенным критериям.

Групповое числовое программное управление станками

Е. Direct numerical control. DNC. Числовое программное управление группой станков от ЭВМ, имеющей общую память для хранения управляющих программ, распределяемых по запросам от станков.

Программное обеспечение системы числового программного управления станком

Е. Software. Совокупность программ и документации на них для реализации целей и задач системы числового программного управления станком.

УЧПУ

Устройство числового программного управления станком. Е. Numerical control. Устройство, выдающее управляющие воздействия на исполнительные органы станка в соответствии с управляющей программой и информацией о состоянии управляемого объекта.

Аппаратное устройство числового программного управления станком

Е. Numerical control. NC. Устройство числового программного управления станком, алгоритмы работы которого реализуются схемным путем и не могут быть изменены после изготовления устройства.

Программируемое устройство числового программного управления станком

Е. Computerized numerical control. CNC. Устройство числового программного управления станком, алгоритмы работы которого реализуются с помощью программ, вводимых в его память, и могут быть изменены после изготовления устройства.

СЧПУ

Система числового программного управления станком. Е. Control system. Совокупность функционально взаимосвязанных и взаимодействующих технических и программных средств, обеспечивающих числовое программное управление станком.

Автоматическая работа

Автоматическая работа системы (устройства) числового программного управления станком. Е. Mode of operation, automatic. Функционирование СЧПУ (УЧПУ), при котором отработка управляющей программы происходит с автоматической сменой кадров управляющей программы.

Работа с пропуском кадров

Фрезерные станки с чпу

Название наглядно демонстрирует назначение оборудования, которое используется для фрезерования деталей, имеющих как простую плоскую форму, так и сложную пространственную конфигурацию. В качестве дополнительных опций выполняется раскрой листовых материалов, обработка исходной заготовки под разными углами, выбирание пазов.

Нередко фрезерный станок с ЧПУ комплектуется устройством АСИ, под которыми понимается инструментальный магазин или револьверная шпиндельная головка, существенно расширяющие возможности оборудования.

По конструктивным особенностям различают два типа рассматриваемых станков – вертикально-фрезерный и горизонтально-фрезерный.

В первом случае обрабатывающий инструмент (шпиндель) располагается перпендикулярно столу, что позволяет производить обработку одной стороны заготовки.

Во втором шпиндель монтируется параллельно рабочей поверхности стола, что дает возможность многосторонней обработки заготовки без необходимости ее повторного закрепления.

Отличительными особенностями современных фрезерных станков с ЧПУ выступают:

• мощный и массивный корпус, который дополнительно укрепляется ребрами жесткости;
• высокие требования к прочности и надежности крепления шпинделя;
• возможность качественной обработки поверхности, независимо от направления фрезерования – встречного или попутного;
• удобные и прочные рельсовые направляющие, которые предназначены для перемещения обрабатывающего инструмента по горизонтали.

Примером качественного фрезерного станка с ЧПУ можно назвать две модели подобного оборудования от Wattsan: M4S 1325 и M9 1325. Они сочетают разумный уровень стоимости с отменными технико-эксплуатационными характеристиками.

Не стоит забывать о таком важном преимуществе продукции этого производителя, как длительный срок службы.

Не стоит забывать о таком важном преимуществе продукции этого производителя, как длительный срок службы.