Что это такое станок ЧПУ: как расшифровывается — научимся работать с числовым программным управлением, виды и принципы работы

Лакокрасочное покрытие. Для окрашивания металлических частей станка применяется краска на основе алкидно-фенольного лака, содержащая большое количество специальных целевых добавок: антикоррозионных наполнителей, стойких пигментов и органических растворителей. Такие лакокрасочные материалы предназначаются именно для окрашивания промышленного оборудования. Готовое покрытие характеризуется высокой устойчивостью к сколам, царапинам и другим механическим повреждениям, эффективно защищает металлические части от ржавления и длительное время сохраняет аккуратный внешний вид даже при активной эксплуатации станка.

Виброопоры. При выполнении гравировки и 3D фрезеровки мелких изделий на высоких скоростях и ускорениях приводные механизмы станка испытывают высокие нагрузки, связанные с частыми и резкими торможением и разгоном движущихся частей. Уменьшить нагрузки позволяет установка станка на виброопоры, которые обеспечивают необходимую микроподвижность станине, совершающей компенсационные движения в противоход рывкам портала и каретки. При этом разгружаются приводные узлы, что позволяет производить работу на большей скорости и с большей производительностью, исключая вибрацию и резонанс.

Материал стола. Для изготовления рабочей поверхности стола в производство вводится винипласт — материал, произведенный из первичного сырья. Основное его преимущество — чистый химический состав, обеспечивающий высокую жесткость и однородность листа без вкраплений, абразивных частиц и прочего мусора, характерного для изделий, выполненных из вторично переработанного материала.

Фреза, применяемая для выравнивания рабочей поверхности станка, всегда остается острой. Фрезеровка проходит качественно, без излишнего нажима, и, соответственно, без прогиба материала стола между ячейками станины во время обработки. После выравнивания поверхность стола остается «в горизонте», а не компенсирует прогиб, полученный от нажима инструмента при обработке.

Вакуумная система. Для сборки вакуумной системы применяется высококачественный трубопровод производства компании Holzer Agro (Китай). Компания специализируется на выпуске трубопроводной продукции для широкого спектра промышленного фасовочного, пересыпного и переливного оборудования. Данный поставщик был выбран нами по причине того, что при длительной эксплуатации эти трубопроводы не дают усадку и исключают образование микротрещин. Все соединения собираются на специализированный герметик и контролируются металлическими хомутами. Большое сечение вакуумного распределителя с шаровыми кранами выравнивает силу вакуумного прижима на всей плоскости рабочего стола. За счет всего вышеперечисленного вакуумная система работает безупречно долгие годы.

Станина. Станина выполнена из массивных металлических балок, расположенных по периметру стола и в местах установки направляющих и зубчатых реек. В усиленном варианте изготовлена и внутренняя «сетка» станины, поддерживающая поверхности рабочего стола. Это обеспечивает точный горизонт стола при любых нагрузках.

Защита направляющих. Для защиты направляющих на станине предусмотрены защитные козырьки, выполненные из трехмиллиметрового стального листа. Они защищают направляющие и зубчатые рейки от осыпания на них продуктов фрезеровки и не деформируются от удара или касания при укладке на рабочий стол тяжелых материалов.

Опоры портала. В конструкции опор портала места установки линейных подшипников максимально разнесены. Верхние площадки опор расширены, снабжены усилителями и после монтажа на мощные болтовые соединения составляют с порталом единое целое. Увеличенная опорная база линейных подшипников в сочетании с жестким соединением опор и портала обеспечивает точную и скоростную работу станка.

Портал. Балка портала выполнена из массивного стального профиля с усилителем, расположенном на тыльной стороне портала. Усилитель выполняет функцию «полочки» для кабельной цепи и дополнительно является мощным конструкционным элементом, укрепляющим портал при нагрузках на скручивание или прогиб. В усиленных версиях оборудования сечение балки портала удвоено и составляет 280х180мм, а для придания необходимой прочности внутри присутствует двойная стальная перемычка. Также двойное сечение 100х100 мм имеет и усилитель портала.

Направляющие. При сборке применяются качественные высокоточные направляющие и линейные подшипники HIWIN (Тайвань). Поставку этих комплектующих нам осуществляет официальный представитель компании HIWIN в России. Выбор данного поставщика произведен в рамках борьбы с контрафактной продукцией низшего качества. В практике поиска поставщиков компонентов оборудования при обращении на различные производства встречались случаи, когда производитель предлагал маркировать свою продукцию наименованиями известных брендов, точно копируя внешний вид изделия, но, увы, не его качество.

Качественные направляющие — один из важнейших конструктивных элементов станка, отвечающий за точность и скорость обработки.

Соединения узлов и деталей. Для качественной сборки узлов станка, а, тем более, при монтаже направляющих и зубчатых реек применяется специализированный крепеж класса прочности 8.8; 10.8 и 12.8 производства России или Финляндии, выполненный из высокопрочной стали с последующей закалкой. При воздействии высокой нагрузки такой крепеж не «вытягивается», не деформируется, соединение всегда остается надежным.

Для предотвращения ослабления соединений из-за микровибраций при работе оборудования применяется анаэробный фиксатор резьбовых соединений Loctite. Состав полностью заполняет пространство в резьбовом соединении, превращаясь при контакте с металлом в жесткую пластмассу.

Кабеленесущие цепи или траки. На оборудование устанавливаются кабеленесущие цепи увеличенного сечения, выполненные из качественного пластика, который не высыхает и не становится хрупким после длительной эксплуатации. Каждый элемент цепи характеризуется высокой прочностью и обеспечивает корректную работу подвижных кабельных соединений станка.

Увеличенное сечение кабеленесущих цепей дает возможность свободно уложить в них электрические проводники в целях предотвращения истирания и образования заломов.

При работе оборудования в кабельных цепях закрытого типа скапливаются продукты фрезерования материалов, что приводит к истиранию изоляции и выходу из строя не только самих электрических проводников, но и электронных систем станка по причине замыкания. Применяемые нами кабеленесущие цепи открытого типа исключают накапливание в них продуктов фрезеровки и позволяют в любой момент оценить состояние подвижных электрических соединений.

Подвижные кабельные соединения. Надежность оборудования с подвижными элементами, такими как портал и каретка, даже при использовании самых качественных комплектующих будет низкая, если не уделить должного внимания качеству соединительного кабеля. При производстве оборудования MULTICUT применяется кабельная продукция немецких компаний ÖLFLEX® (LAPP GROUP) и Nexans специализированных серий, предназначенная для эксплуатации в подвижных соединениях. Такой тип кабеля рассчитан на многолетнюю бесперебойную работу в конструкции подъемных кранов, скоростных лифтов, промышленных роботов, автоматизированных производственных линий.

Система смазки подшипников. Система трубопроводов обеспечивает подачу смазывающей жидкости до всех линейных подшипников и гайки ШВП на оси Z. Для выполнения ежедневного обслуживания станка достаточно нажать рычаг насоса на резервуаре с маслом. Простота обслуживания способствует регулярному обслуживанию оборудования, а соответственно его долговечности.

Для предотвращения попадания масла с каретки на обрабатываемое изделие предусмотрен лоток для его сбора. Так как для обслуживания станка требуется минимальный объем масла, то осушение приемного лотка следует производить не чаще, чем 1 раз в десять дней. Процедура выполняется с помощью впитывающих текстильных материалов.

Электропроводка, пусковые и защитные элементы. Особое внимание при сборке оборудования уделяется электрическим соединениям. Таких соединений в станке насчитывается около тысячи, и каждый элемент должен быть надежен.

Электропроводка станков MULTICUT коммутируется посредством качественных винтовых клемм Phoenix Contact (Германия), которые обеспечивают надежные соединения, не разбалтываются от вибрации и не срывают резьбу при монтаже. Все проводники снабжаются обжимными наконечниками.

Кнопки включения системы, центральный рубильник подачи питания, а также контакторы силовой части станка закупаются у производителей АВВ и Schneider Electric.

Попытки применения более дешевых комплектующих привели к сбоям в работе оборудования из-за их недолговечности, ненадежных контактов, некачественных резьбовых узлов, ослаблении соединений из-за сотрясений при транспортировке оборудования и от микровибраций при эксплуатации. Вся экономия негативно отражалось в виде нагрузки на сервисную службу, простое оборудования у заказчиков, а, следовательно, негативное влияние на их бизнес.

На данный момент применяемые электромонтажные комплектующие приобретаются только у официальных представителей, гарантирующих подлинность производителя и качество изделий.

Защита электропроводки. Электрокоммуникации, соединяющие шкаф управления и станок, нуждаются в качественной защите от механических повреждений, поскольку находятся на полу производственного помещения. Нередко можно увидеть следующую картину: провода, соединяющие шкаф и станок, защищены гофрорукавом, и вроде бы все хорошо, но в месте ввода гофры в станок или шкаф последняя выпадает из сальника, и провода в этом месте остаются незащищенными.

В процессе производства наших станков мы уделяем внимание и таким мелочам и применяем только качественные защитные компоненты, которые самопроизвольно не разбираются и надежно защищают станок.

Компоновка шкафа управления. Электронная часть управления станком состоит из низковольтной и силовой аппаратуры, высокочастотных источников помех и линий питания. Правильное расположение всех элементов в шкафу управления обеспечивает стабильность работы оборудования, устраняя возможность возникновения наводок и шумов.

При монтаже шкафов управления мы стараемся по возможности удалять силовые и низковольтные элементы друг от друга. Так, частотный преобразователь, управляющий работой шпинделя, размещается в отдельном от остального электронного оборудования отсеке. Высоковольтные и низковольтные проводники разнесены по разным шинам, а высокочастотные или логические сигналы передаются по экранированным проводам.

Ремни и шкивы. Станки с ременными редукторами оснащаются шкивами и приводными ремнями от известных производителей механических комплектующих SIT и Megadine (Италия).

Выбор данных поставщиков был произведен после многих попыток комплектации оборудования более демократичными по стоимости шкивами и ремнями других производителей. Их недостатки выражались в несоответствии геометрии зуба ремня и шкива. При сильном изгибе ремня вокруг малого ведущего шкива зацепление зубьев происходило с ощутимыми щелчками. На большом ведомом шкиве зубья ремня свободно хлябали между зубьями шкива. Так, для нормальной работы такого редуктора требовалась повышенная натяжка ремня, и, следовательно, повышенная нагрузка на подшипники редуктора. Все это вызывало шум, вибрацию и неточную работу станка.

Пара SIT и Megadine при той же размерности зуба не имеет приведенных выше недочетов. Редуктор работает плавно и бесшумно и не требует для нормальной работы чрезмерной натяжки ремня.

Вал и корпус ременного редуктора. Выполнению деталей редукторного узла ременной передачи уделяется особое внимание. Валы редукторов, на которые насаживаются зубчатая шестерня и ведомый шкив, после токарной обработки проходят шлифовку и закалку. Такая обработка позволяет выполнить изделие с высоким квалитетом точности, обеспечив плотную посадку подшипников и впечатляющую механическую прочность. По такой же технологии изготавливается и корпус редуктора. При насадке шкива на вал используется шпоночное соединение. Данный узел является самым ответственным в станке, и даже минимальный люфт приведет не только к неточной работе оборудования, но и к полному выходу его из строя из-за постоянной знакопеременной нагрузки на шпоночное соединение. При сборке мы применяем «горячий» метод монтажа, при котором после остывания узел плотно соединяется внатяг — шпоночное соединение не ослабевает, станок работает точно и стабильно.

Регулировка натяжения ремня и прижима зубчатой шестерни к рейке. Для удобной настройки натяжения ремня в конструкции редуктора предусмотрен регулировочный винт, позволяющий понизить или повысить натяжение, произвести тонкую подстройку. Так же производится и регулировка зацепления шестерни с зубчатой рейкой приводных механизмов станка. Правильная регулировка этих узлов важна для стабильной и точной работы станка.

Планетарные редукторы. Если вы желаете приобрести станок на планетарных редукторах, следует обратить внимание на производителя данного узла. На нашем производстве применяются редукторы SHIMPO (Япония). Японское качество комплектующих является аксиомой, доказательством этому служит отсутствие гарантийных обращений по данной запчасти, а единичный случай замены редуктора имел место через несколько лет плотной эксплуатации оборудования.

Датчик поверхности материала. Точное определение точки касания инструментом обрабатываемой поверхности — одно из условий корректного и точного выполнения задания на фрезеровку.

Например, если уровень материала определен с погрешностью, при выполнении гравировки коническим гравером на изделии можно получить излишне толстую линию, или гравер вовсе не достанет до поверхности. Погрешность достаточная для возникновения данной ошибки, составляет не более 0,05 мм. Точное определение точки касания необходимо при сквозном раскрое материала, при фрезеровании канавок для сгиба алюминиевых композитных панелей и во многих других случаях.

Для определения уровня поверхности производители оборудования используют датчики двух типов. Первый — тарированный по высоте брусок из токопроводящего материала, второй — подпружиненная «кнопка», установленная на направляющей или перемещающаяся в стакане.

Недостаток первого датчика состоит в том, что при касании его инструментом станок останавливается не сразу — еще несколько микрон происходит продолжение движения по инерции механической и электронной. Это может привести к поломке острия гравера или повреждению острой режущей кромки фрезы. Второй тип датчика с подпружиненной поверхностью компенсирует данный недостаток, но так как его «кнопка» движется по направляющим с небольшим люфтом, то высота срабатывания сильно зависит от механических факторов. В нашем случае станок комплектуется датчиком, четко тарированным по высоте, который не имеет подвижных элементов и способен за счет формы опорной поверхности компенсировать инерцию движения инструмента без повреждения режущей кромки.

Зубчатые передачи. В основном фрезерно-гравировальные станки оснащаются косозубыми рейками, произведенными в Китае. В числе производителей реек есть заводы с очень достойным качеством продукции.

Главное преимущество косозубой передачи состоит в том, что зубья плавно входят в зацепление и работают на больших скоростях без значительных шумов и вибрации. Недостаток заключается в том, что при разгоне или торможении косой зуб стремится не только переместить механизм вдоль рейки, но еще и «соскользнуть» в сторону, создавая дополнительные нагрузки на редукторные узлы.

Избежать этого можно, применив прямозубую передачу, вектор усилия которой расположен строго параллельно оси перемещения. Мягкость и плавность хода при этом достигается применением реек высокого квалитета точности, который скажется не только на ходовых качествах, а еще и повысит точность станка. На нашем производстве можно заказать или купить со склада готовые станки с прямозубыми высокоточными рейками HIWIN (Тайвань).

Шарико-винтовые передачи ШВП и радиально-упорные подшипники. Шарико-винтовая передача вертикального перемещения шпинделя — один из наиболее нагруженных узлов оборудования. Чтобы станок был по-настоящему надежен, к выбору и установке этих комплектующих следует подойти максимально тщательно. Так, применение комплектующих для станков «бытового» уровня или контрафактных запчастей скорее всего приведет к появлению хруста и дальнейшему заклиниванию узла даже при его регулярном обслуживании. На нашем производстве применяются ШВП HIWIN (Тайвань), поставляемые официальным представителем компании. Данные ШВП работают долго и надежно, сохраняя точность позиционирования инструмента.

Второй важный элемент перемещения шпинделя по вертикальной оси — радиально упорный подшипник, принимающий на себя вес каретки. После тщательного отбора мы остановились на подшипниках SYK (Китай) и используем их давно без рекламаций и замечаний.

Шпиндель. В зависимости от потребностей клиента станки комплектуются шпинделями мощностью от 1,5 кВт до 9 кВт.

Для бюджетных моделей оборудования применяются шпиндели с жидкостным охлаждением китайской компании GDK. Обращаем ваше внимание, что бюджетно — не значит плохо — данные шпиндели выполнены качественно и работают надежно. На станки премиум-класса устанавливаются шпиндели HSD (Италия), которые мы приобретаем у официального представителя HSD в России.

Компания HSD производит широкий спектр продукции, в линейке есть шпиндели для деревообработки и для фрезерования цветных металлов, с воздушным и жидкостным охлаждением, предназначенные для ручной или автоматической смены инструмента. Так, при комплектации станка можно выбрать шпиндель, подходящий под конкретные производственные задачи, чтобы не перегружать его в дальнейшем и не переплачивать за ненужные характеристики.

Частотный преобразователь. Для контроля стабильности оборотов шпинделя станки комплектуются частотным преобразователем DELTA. Эта торговая марка является синонимом качества — за всю историю производства и обслуживания станков MULTICUT практически не было отказов данной комплектующей.

Сервопривод DELTA. Оборудование MULTICUT в сервоварианте оснащается приводами и контроллерами DELTA. Концерн DELTA — один из мировых лидеров в производстве промышленной автоматики и приводных систем. Поставки комплектующих DELTA для производства оборудования MULTICUT осуществляются российским представителем концерна.

В оборудовании MULTICUT применяется сервосистема Delta Electronics ASDA-B2 Series — новейшая разработка концерна с повышенной частотой управления и разрешением энкодера. Улучшение данных параметров положительно сказывается на скорости и точности станка.

Сервопривод ESTUN. При производстве оборудования с повышенными мощностными и динамическими характеристиками применяется сервосистема ESTUN. Компания ESTUN производит приводную технику и системы управления оборудованием с 1993 года. Накопленный опыт позволяет компании изготавливать качественные и надежные компоненты, повсеместно применяемые в станкостроении. При производстве оборудования MULTICUT применяются приводы EMG10AFB22 и контроллеры PRONET-10AMF мощностью от 1 кВт.

Шаговые двигатели и контроллеры. На станки MULTICUT в шаговом исполнении устанавливаются контроллеры YAKO и приводы MIGE. Устройства поставляются напрямую от производителей, что на 100% исключает возможность их подделки.

На данный момент на крупногабаритные станки MULTICUT устанавливаются шаговые приводы мощностью 400 Вт, а на настольные фрезерно-гравировальные станки — мощностью 200 Вт. Приводы характеризуются высоким крутящим моментом, обеспечивающим станкам динамичность и возможность беспроблемной эксплуатации при ускорениях 1 500 м/с и выше.

Точность позиционирования шагового привода составляет 3000 микрошагов на один оборот вала. В сочетании с редуктором, передаточное число которого составляет 1:5, мы получаем аппаратное разрешение позиционирования станка равное 0,006 мм. При таком аппаратном разрешении, вопреки распространенному заблуждению, шаговость привода никак не отражается на качестве работы.