Как работать на ЧПУ станке: как пользоваться фрезерным станком по металлу и дереву, научиться основам управления

Основы работы на станках с чпу (какими умениями надо обладать)

От оператора ЧПУ-агрегата требуется меньше умений и опыта, чем от оператора аналогичного устройства традиционного типа. Программируемое оборудование успешно справляется со следующими задачами:

• повышает производительность рабочего процесса;
• гарантирует максимально точную и качественную обработку;
• обеспечивает безопасность человеческого труда и решает многочисленные проблемы культуры производства.

По сути, оператор должен просто контролировать выполнение тех процессов, что были заложены в агрегат на стадии программирования.

Обращению с токарными и фрезерными ЧПУ-станками учат в колледжах. Там уделяют достаточно много внимания и теории, и практике. Однако практика, пройденная к колледже, может не соответствовать тем требованиям, которые конкретный работодатель будет предъявлять на рабочем месте.

Теорию можно пройти в интернете. Минимальная продолжительность курса по Skype составляет две недели. За три дня, вопреки рекламным обещаниям, ничему научиться нельзя.

Дистанционные курсы хороши тем, что ученикам дается много заданий на написание управляющих программ для станков и создание векторных изображений.

Основные типы станков с чпу

Станки с ЧПУ обычно подразделяются по способам обработки материала.

• Сверлильные устройства: работают путем вращения и перемещения сверла вокруг и в контакте с блоком исходного материала.
• Токарные станки: в противоположность сверлильным устройствам, токарные станки вращают блок сырьевого материала против головки бура.
• Фрезерные станки: предусматривают использование вращающихся режущих инструментов для удаления материала из заготовки.
• Электрическая и химическая обработка. Существует ряд новых технологий, в которых используются специальные методы резки материала. Примерами являются электронно-лучевая обработка, электрохимическая обработка, электроэрозионная обработка (EDM), фотохимическая обработка и ультразвуковая обработка.
• Другие режущие инструменты. Существует ряд других новых технологий, в которых для обработки заготовки используются различные материалы. Примеры включают станки для лазерной резки, машины для кислородной резки, станки для плазменной резки и машины водоструйной резки.

Станки с числовым программным управлением могут работать практически с любым сырьем: алюминий, латунь, медь, сталь, титан, дерево, стекловолокно, пластмассы, полипропилен.

Разделение на:

а) узкоспециализированные обрабатывающие центры для металлообработки, обрабатывающие центры для серийного производства мебели, 5-ти осевые для изготовления прессформ больших размеров, в том числе со шпинделем установленным на роботизированном манипуляторе (так называемые роботы для фрезерования).

б) Средний сегмент обычных станков 3-х и 4-х осевой обработки (на которых можно решать задачи двух выше приведённых групп, но с меньшей производительностью) в основном используемых для работы в рекламно-производственной, строительно-отделочной сферах, включая обработку камня и мелкосерийного или заказного производства, в том числе эксклюзивной, с элементами 3D, мебели.

в) Малогабаритные 3,4,5 осевые станки для ювелирной и зубопротезной промышленности (могут быть как и очень дорогими так и не очень), недорогие варианты часто применяют в маленьких или домашних мастерских.

г) Хоббийные изготавливаемые, как «на коленках», из фанеры, так и в заводских условиях из станочного профиля, стального тюбинга или алюминиевых плит. Широчайшее использование от резки шпона до фрезеровки алюминия. Из за дешевизны приобретаются начинающими предпринимателями или мастерами для домашнего творчества.

10 вещей, которые пригодятся новичкам в работе с чпу

Новичкам пригодятся следующие советы:

1. Приобретите качественные фрезы от надежных производителей. В идеале пусть это будет твердосплав. Но при ограниченном бюджете можно сначала обойтись быстрорежущей сталью. Для новичков оптимальные размеры фрез таковы: 4 мм, 6 мм, 13 мм. Для стали подойдут 4-заходные фрезы, для алюминия — 3- или 2-заходные. Обязательно защищайте глаза во время работы очками. Пока вы будете набираться опыта, фрезы у вас будут часто выходить из строя, но это нормально. Также приобретите набор спиральных сверл.
2. Купите комплект параллелек, набор прихватов и тиски. Тиски рассчитаны на эксплуатацию в течение долгих лет. Если вы ради экономии купите дешевые китайские тиски или не будете закреплять заготовку должным образом, вся работа пойдет насмарку. Официальное название «параллелек» — параллельные подкладки.
3. Пользуйтесь туманом или СОЖем. Если СОЖ или генератор тумана не предусмотрены в конструкции станка, докупите их отдельно. Скорее всего, сначала придется потратить много времени на настройку СОЖ. Но если полениться это сделать, перенарезка стружки может привести к поломке фрезы.
4. Научитесь обращаться с ЧПУ-контроллером. Сначала нужно тренироваться на осях X и Y, не затрагивая Z. При этом нельзя применять G00, иначе агрегат будет двигаться на максимальной скорости и пределе своих возможностей. Оптимально выставить G01 F20, при этом показатель «20» будет соответствовать той величине, которую вы сами выставите (например, дюймам или сантиметрам).
5. Возьмите за правило пользоваться измерительным прибором для длины фрезы. Чтобы базировать шпиндель относительно заготовки, задействуйте кромкоискатель. Если агрегат не будет понимать, где находится кончик фрезы, создастся риск поломки оборудования. Как только заготовка будет установлена в тиски, а фреза в шпиндель, надо выставить нули.
6. Регулируйте станок и тиски, пользуясь часовым индикатором. Проверяйте положение тисков каждый раз перед началом работы.
7. Если вы новичок, не пытайтесь обработать сразу нержавеющую сталь. Сначала потренируйтесь на мягкой стали, латуни или алюминии. Если вы сразу приступите к обработке сложных материалов, фрезы будут изнашиваться и ломаться слишком часто.
8. Обзаведитесь несколькими наборами ступенчатых губок из алюминия. Нарежьте пилой куски материала так, чтобы их габариты были немного больше, чем щеки тисков. Потом выполняйте проходы концевой фрезой до тех пор, пока не получится прямоугольный параллелепипед. Потом подгоните эту фигуру под нужные вам размеры, просверлите и прозенкуйте в ней монтажные отверстия.
9. Освойте CAD и CAM-программы, в которых будете писать g-коды. У многих программ есть вполне доходчивые русифицированные мануалы, а также активные сообщества пользователей в интернете, всегда готовые помочь новичкам.
10. Заранее научитесь выполнять аварийную остановку станка и его перезапуск после незапланированного завершения работы.

Чтобы проверить, насколько вы готовы к работе, попробуйте выполнить на станке куб Тернера (он также известен как мета-куб). Эта фигура состоит из нескольких вложенных друг в друга кубов с отверстиями, при этом все внутренние кубы касаются внешнего только своими вершинами.

Итак, теперь у вас есть общее представление о том, как функционируют ЧПУ-станки. В интернете можно найти много обучающих видео, посвященных разным стадиям настройки агрегата и обработки заготовок. Если у вас пока мало опыта, начинайте с обработки дерева — это проще, чем создание металлических изделий, и сам материал стоит дешевле.

Нехватка специалистов в среднем сегменте.

Под специалистами в наше время понимается человек со знаниями CAD, CAM и знаниями систем ЧПУ и основами метало и деревообработки. Хотя на серьезных предприятиях это не один человек а как минимум три: дизайнер-конструктор который занимается разработкой и выдачей чертежей или моделей для обработки (САПР, CAD), специалист по «написанию» управляющих программ (УП)

Некомпетентность

Относится к среднему и хоббийному сегменту, где зачастую операторы без специального ЧПУ-шного образования. Плохая осведомлённость а порой и отсутствие информации о режущем инструменте (фрезах) и его возможностях. Неумение рассчитывать оптимальные режимы обработки (количество оборотов шпинделя, скорость подачи, заглубление за проход), поэтому “горят”, ломаются фрезы, портится заготовка или изделие,  в лучшем случае, а в худшем, поломка шпинделя, линейных подшипников и пр. Плохое владение CAD, CAM программами.

Если области из раздела 1а и 1в являются достаточно профессиональными и укомплектованы хорошими специалистами, то область 1б имеет некоторую недооцененность со стороны малого бизнеса и именно по причинам указанным в пунктах 2 и 3.Область 1г как правило не страдает от нехватки специалистов, так как там, человек, купивший станок, сам его и осваивает по мануалам, по темам на форумах и методом тыка )).

И когда понимает, что фрезерный станок с ЧПУ это не принтер и деньги он не печатает )), и нужно осваивать CAD, CAM системы, систему ЧПУ установленную на его станке, азы обработки материалов, вникать в разновидности режущего инструмента, то принимает решение о продаже станка.

CAD (Computer-aided design) — это система автоматизированного проектирования, предназначенная для выполнения проектных работ с применением компьютерной техники, а также позволяющая создавать конструкторскую и технологическую документацию на отдельные изделия, здания и сооружения.
CAM (Computer-aided manufacturing) — автоматизированная система, либо модуль автоматизированной системы, предназначенный для подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ. Под термином понимаются как сам процесс компьютеризированной подготовки производства, так и программно-вычислительные комплексы, используемые инженерами-технологами.

3d фрезеровка

В этом случае макет создаётся в специализированных программах — 3ds Max и Solidworks.

В отличие от 2d, при 3d фрезеровке инструмент, кроме движения по двум плоскостям, меняет ещё и высоту положения.  Также, при 3d обработке дерева чаще меняется рельеф, чем при 2d. 

В управляющей программе каждое такое изменение отмечается, как точка. Соответственно фреза переходит из одной точки в другую, при этом не только двигаясь влево-вправо, но и повышаясь и понижаясь. Так создаётся 3d модель. 

Размер макета для 3d фрезеровки составляет несколько мегабайт.

Структурно эти два вида фрезеровки ничем не различаются.  Есть отличия только в поведении станка, и они являются следствием особенностей чертежа в управляющей программе. 

Автоматическая смена инструмента во фрезерном станке

Бывает так, что фрезеровку нужно делать в несколько этапов — сначала снять верхний слой толстой фрезой, а затем нанести тонкий рисунок, для чего большая фреза точно не годится.

В процессе резки больше не нужно менять фрезу вручную, потому что есть система автоматической смены инструмента, которая представляет из себя, так называемую, станцию, расположенную над шпинделем.

На ней закрепляется несколько необходимых для работы инструментов. А управляется она в программе, где задаётся, что и какой фрезой резать. Перед каждой сменой инструмента шпиндель возвращается к станции. 

Станки с размером рабочего поля от 1500х3000 мм обычно идут с автоматической сменой инструмента, они  используются на циклах обработки 5-15 мин для контурной резки.

Исключение — станок Wattsan M4 S 1325 с 4-мя фрезами. У него нет автосмены фрезы, зато есть сразу 4 шпинделя и функция измерения длины инструмента за одну операцию для каждого из них. То есть, каждый шпиндель со своим инструментом подъезжает к специальному датчику, где проходит калибровку, после чего инструменты работают на одной высоте.

Порядок и очерёдность работы каждого инструмента задаётся в управляющей программе.

Вакуумный стол

Он закрепляет заготовку на рабочем столе силой вакуумного насоса. К нему прилагается уплотнительный шнур, который позволяет отсекать части заготовки, не влезающие на рабочее поле станка. 

У вакуумного стола есть несколько недостатков:  

• Не получится закрепить небольшие заготовки;
• Он несовместим с системой охлаждения инструмента, системой удаления стружки;
• Для закрепления дерева, МДФ, ДСП потребуется насос мощностью от 5 Квт, вследствие чего будут большие затраты на  электроэнергию. 

Но для фрезеровки больших заготовок других материалов вакуумный стол будет оптимальным выбором.

Водяное

Оно осуществляется засчёт циркуляции воды. Для водяного охлаждения шпинделя можно использовать помпу или чиллер. 

Из плюсов такой системы охлаждения — отсутствие шума, возможность работы на минимальных оборотах и надёжное теплоотведение. 

Рассмотрим на примере гравировки магния, при которой совершается 12000-15000 об/мин. При этом для шпинделя до 3 Квт требуется подключение к сети 220V ±10% 50Hz. А если мощность шпинделя выше 3 Квт, то потребуется подключение 380 вольт.

Недостаток водяного охлаждения шпинделя состоит в сложности конструкции, так как требуется резервуар для охлаждающей жидкости. Кроме того, если это помпа, охлаждающие свойства воды будут зависеть от температуры воздуха в помещении. Зато помпы компактные.

Кроме того, шпинделю с водяным охлаждением свойственна слабая антикоррозионная стойкость внутренних деталей.

Высокоскоростные фрезерные чпу станки

Они предназначены для резки и раскроя металлов, дерева, двухслойного пластика, оргстекла, ПВХ, гипса. А кроме того, на них можно фрезеровать гранит и мрамор, что часто используется в ритуальном бизнесе для обработки плит и памятников.

Например, Wattsan M2S 1325. Он оснащён вакуумным столом, системой аспирации и подачи смазки, поворотным устройством и системой СОЖ. Он подойдёт, как для 3d фрезеровки, гравировки и резки дерева, оргстекла, ПВХ, алюминия и обработки плит из гранита и мрамора.

Горизонтального типа

По сфере применения, принципу функционирования и конструкции похож на универсальный: все основные узлы фрезерного станка с ЧПУ размещены на направляющей, а коробка подачи и магазин для инструментов – на портале. Ключевая разница в том, что нет поворотного устройства.

Остаются востребованными при подготовке фасонных и винтовых поверхностей, пазов и углов – с помощью цилиндрических и дисковых, концевых и торцевых, угловых режущих головок.

В списке востребованного сегодня оборудования:

• 6П80Г;
• НГФ-110-Ш4;
• 6М82ГБ (на базе 6М82Г).

Жёсткость конструкции

Это один из главных параметров, на который нужно обратить внимание при выборе станка.  Ведь иначе скорость обработки будет низкой, и, как следствие, уменьшится производительность. 

Так же, при недостаточной жёсткости в процессе работы станок будет вибрировать, что может привести, например, к поломке инструмента и сократит срок службы самого станка. Особенно это касается граверов. 

Кроме того, жёсткость конструкции станка критична при обработке твёрдых материалов.

Если, например, для фрезеровки дерева это не так важно, то для обработки металла потребуется очень жёсткий станок. 

У тех станков, где меньше меньше соединений деталей посредством болтов, конструкция более жёсткая.

Имейте ввиду, что у станков с недостаточно жёсткой конструкцией может ухудшаться точность позиционирования, так как оборудование будет вибрировать при работе. 

К примеру, если заявленная точность вашего станка 0,0001 мм, то на самом деле она может доходить до 0,1 мм. 

Изучение программ

 Работая с индивидуальными заказами вам нужно будет решать заведомо уникальные целевые задачи, а это потребует от вас определенных знаний и умений в сфере дизайна, конструкторской работы и создания управляющих программ для станков с ЧПУ (знание САПР,CAD программ, программ для 3d моделирования и пр.), столярном деле.

 Платное программное обеспечение:

1. Точные чертежные расчеты (черчение), построение сложных векторов, конструкторская работа – это AutoCAD, CorelDRAW.
2. Построение, создание 3D моделей:
   – Полигональное моделирование и репатология – это 3ds Max 2022;
   – NURBS – это Moi3d (использую данную простую программу как замену штатным инструментам NURBS – моделирования в 3ds Max).
3. Создание управляющих программ для станков с ЧПУ- это ArtCAM 2022.
4. Цифровая скульптура – это ZBrush 4R7 (лепка сложных нестрогих геометрических форм).

 Аналогичное бесплатное программное обеспечение:

1. Точные чертежные расчеты (черчение), построение сложных векторов, конструкторская работа – это LibreCad, Inkscape.
2.  Построение, создание 3D моделей:
   – Полигональное моделирование и репатология – это Blender.
3. Создание управляющих программ для станков с ЧПУ- это Blendercam.
4. Цифровая скульптура – это Sculptris (лепка сложных нестрогих геометрических форм).

Как работать на станке с чпу?

Работа на ЧПУ-станке осуществляется в такой последовательности:

1. В блок управления вводят программу обработки детали.
2. Данные обрабатываются в БУС. Там подготавливаются команды движения, которые направляются системе привода.
3. Скорость и движение блоков агрегата контролируются приводом.
4. Информация о скорости движения и положении осей фиксируется системой обратной связи, подающей сигналы в БУС.
5. БУС сравнивает каждый поступающий сигнал с исходным. При наличии ошибок производится их исправление.

Оператор все это время контролирует процесс через пульт управления с дисплеем.

После нажатия на кнопку включения у агрегата запустится инициализация. Этим термином обозначают определение исходных координат положения шпинделя. У любых моделей ЧПУ-станков присутствует неизменная нулевая точка, так называемый машинный ноль. Чтобы выполнить инициализацию в ручном режиме, нужно нажать на кнопку «Домой», но намного удобнее осуществлять это действие в автоматическом режиме.

Рабочие органы агрегата поочередно переместятся по каждой оси до концевого выключателя, при этом начнется передвижение с оси Z. Как только шпиндель доберется по одной из осей до крайнего положения, концевой датчик сработает, и будет выполнена инициализация машинного нуля.

У моделей с четырьмя или тремя осями машинные нули располагаются в углах столов. Именно относительно этих точек выполняется настройка всех прочих базовых положений устройства.

Все ЧПУ-станки по металлу функционируют по аналогичному принципу. Разобравшись с одним устройством, вы сможете благополучно работать с любыми новыми моделями. В дополнение к инструкции от производителя имеет смысл поискать в интернете материалы о работе с g-кодами и m-кодами.

Как устроен шпиндель?

Шпиндель – это мощный компактный электродвигатель. Фреза зажимается в шпинделе при помощи патрона с цанговым зажимом. Цанга обжимает хвостовик фрезы со всех сторон, в отличие от того же трёхкулачкового патрона.

Это важно, потому что фреза испытывает боковые нагрузки, а цанга помогает равномерно их распределить и обеспечивает более плотный зажим.

От мощности шпинделя зависит, с каким усилием он будет фрезеровать материал. Если она мала, то будут падать обороты, уменьшится производительность, а станок может деформироваться.

Например, на настольных станках мощность шпинделя, как правило, невелика, поэтому толстый материал он будет резать очень медленно.

У нас есть два настольных станка — Wattsan 0404 mini и 0609 mini. Мощность шпинделя у них обоих составляет 1,5 Квт.  Их, как правило, используют для 3d фрезеровки небольших изделий:

• клише для тиснения,
• пломбираторов,
• медалей,
• икон,
• картин,
• фресок.  

В этих видах обработки не требуется особое силовое воздействие.

А вот у сверхмощного станка Wattsan M9 1325 c мощностью шпинделя 7,5 Квт область применения иная — раскрой больших и толстых заготовок МДФ, ДСП, древесины в производстве мебели, наружной рекламы и многого другого. 

Кроме того, его можно использовать в ритуальном бизнесе для фрезеровки памятников из камня. 

При выборе шпинделя обратите внимание на его характеристики, указанные в техническом паспорте — мощность и количество оборотов в минуту. Выбор этих параметров зависит от материала, с которым вы будете работать. 

К примеру, для обработки листовой фанеры потребуется мощность от 800 Вт, для твёрдой древесины, лёгких металлов и пластиков – от 1500 Вт, а для фрезеровки камня – от 3000 Вт. 

Как устроена управляющая программа?

Она представляет из себя текстовый txt-файл, где каждая строка задаёт новое перемещение фрезы по оси X, Y или Z. А инструмент в свою очередь переходит из одной точки в другую. 

Управляющая программа задаёт не только координаты движения фрезы, но и команды для шпинделя — раскрутить или остановить, а также, скорость движения инструмента и вращения шпинделя. 

Из совокупности этих программ формируется G-код.

Он передаётся на контроллер, который отвечает за дальнейшие действия станка. Существует огромное множество систем управления станком — DSP-контроллеры, NC Studio, Mach3, Moriseiki, Syntec, Weyhong, Fanuc, HAAS, Seikos, Heidenhain и др.

Какими знаниями нужно владеть для работы со станком чпу?

Для успешной работы на ЧПУ-станке надо уметь выполнять следующие операции:

• создавать модели деталей в графических редакторах;
• устанавливать программы в ОЗУ агрегата;
• задавать оптимальные режимы и параметры управления микрошаговыми двигателями.

По ходу работы надо будет визуально контролировать все технологические операции через панель, в реальном времени отображающую всю текущую информацию.

Наиболее распространенными системами программного управления сегодня являются Linux CNC, USB CNC, Mach3, OSAI, Fanuc, Rich Auto, OSP, Sinumerik, Heidenhain. Все они более-менее однотипны, и только Heidenhain заметно отличается от остальных по своему управлению.

Классификация

Подразделения этих полезных устройств происходит по следующим параметрам:

Также, данные приспособления можно классифицировать по типу обрабатываемого материала(дерево, металл, пластик, сплавы, камень и т.д.), мощности главного привода, скорости вращения шпинделя, габаритным размерам, степени точности обработки.

Использовать такие приспособления можно и для гравировальных работ, поскольку ручная работа мастера-гравера будет намного более дорогостоящий и достаточно длительной по времени. С такой задачей, фрезерный станок ЧПУ, справиться за считанные часы, при этом требуемый рельеф будет нанесен с высокой точностью, что очень важно для создания красивых изображений.

Классификация станков с чпу по типу привода

Основная функция станка с ЧПУ состоит в том, чтобы обеспечить автоматическое и точное управление движений его элементов, таких как платформа, шпиндель и т. д. Приводы используются для обеспечения управляемого движения компонентов станка с ЧПУ.

Приводная система состоит из приводных двигателей и шарико-винтовых передач. Блок управления посылает интенсивные управляющие сигналы для активации приводных двигателей, которые, в свою очередь, вращают шарико-винтовые передачи, чтобы установить платформу станка в требуемое положение или вызвать вращение шпинделя.

Приводы, используемые в станках ЧПУ, бывают разных типов, таких как

электрические, гидравлические и пневматические.

Лучшие компактные станки с чпу

Оптимальные станки для небольшой мастерской и общего знакомства с технологией.

Характеристики:

Миниатюрный станок для работ по дереву, пластику, полимерным и композитным материалам. Легко поместится на верстак в любой мастерской. Идеален для создания сувениров, небольших декоративных и рекламных изделий.

Пример изделия, произведенного на станке SolidCraft:

Также выпускается в модификации 6090, с увеличенной до 60 на 90 см площадью обработки. Фрезера с ЧПУ с такой площадью хватит на более внушительные изделия. 

Характеристики:

• Размер рабочего поля: 300 x 500 мм
• Мощность лазера: 50 Вт
• Скорость гравировки: 800 мм/с
• Скорость резки: 300 мм/с
• Скорость перемещения луча: 800 мм/с
• Тип лазерного излучения: СО2
• Точность гравировки: 0,05
• Тип охлаждения: водяной
• Поддерживаемые материалы: картон, бумага, дерево, фанера, МДФ и ДСП, паронит, резина, акрил и оргстекло, ПЭТ, полистирол, двухслойные пластики, Rowmark, монолитный поликарбонат, мех, ткани, кожа, кожзам
• Специализация: резка, гравировка
• Цена: 226 637 рублей

Лазерный гравер-резак для работы с листовым материалом незаменим, когда требуется с высокой точностью вырезать множество мелких деталей, что может быть применено где угодно — в рекламном производстве, в искусстве, в производстве сувениров и игрушек, создании предметов быта — украшений интерьера, деталей осветительных приборов.

Образец изделий, изготовленных на ЧПУ-станке LaserSolid:

Фрезер Roland SRM-20

Характеристики:

Закрытый настольный станок, обеспечивающий защиту пользователя от шума и опилок, используется как правило ювелирами.

Образец изделия, изготовленного на ЧПУ-станке Roland SRM-20:

Многоосевые фрезерные станки

Это отдельная линейка станков для профессионалов. 

Например, станки с 4-ой осью, на которую можно поставить изделие, и оно будет обрабатываться по кругу.  

Кроме того, бывают 5-ти координатные фрезеры с 5-ю степенями свободы, и они  универсальны. На таком оборудовании можно выполнять 2d и 3d резку или гравировку на любых материалах. 

Фрезер с 5-ю степенями свободы даёт возможность работать, как на большом мебельном производстве, так и с мелкими деталями. Из достоинств такого оборудования — высокое качество и скорость работы, и он полное исключение человека из производственного процесса.

Бывает ЧПУ оборудование и с ещё большим количеством степеней свободы — роботизированные манипуляторы.

Напольные фрезеры

Например, именно такой тип станка потребуется для фрезеровки дверей. Мы можем вам порекомендовать для этой задачи, к примеру, Wattsan A1 1325 или M1 1325. Его рабочее поле соответствует размеру заготовки — 1300х2500 миллиметров.

На станках большего формата стол всегда неподвижен, а портал перемещается по оси Y.

Настольные фрезерные аппараты

Для производства небольших деревянных коробочек подойдут компактные варианты фрезеров — Wattsan 0404 и 0609.

Кроме того, их можно использовать в небольшом мебельном производстве, для изготовления сувениров, отделки интерьера и экстерьера. 

Настройка станка

Этот этап предусматривает несколько шагов:

1. Предстартовый. Перед запуском станка убедитесь, что масло и охлаждающая жидкость заполнены по максимуму. Обратитесь к инструкции, если вы не знаете, как это сделать. 
2. Убедитесь, что в рабочей зоне нет посторонних предметов. 
3. Если станку требуется подача воздуха, убедитесь, что компрессор включен и давление соответствует требованиям, указанным в инструкции.
4. 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.
5. Загрузите все инструменты в карусель в том порядке, который указан в списке программы ЧПУ. Для станков с одним инструментом — установите в шпиндель фрезу.
6. Установите деталь в тиски или закрепите на столе, зафиксируйте.
7. Установите показатель коррекции на длину инструмента. Переместите инструменты к верхней части детали в порядке, указанном в программе ЧПУ, и затем установите показатели коррекции.
8. 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.
9. Загрузите программу ЧПУ в систему управления станком с помощью USB-накопителя.

Обладающие широкой универсальностью

Это и сверлильные, и токарные, и фрезерно-расточные станки с ЧПУ – сразу несколько моделей в одной, способной осуществлять все виды обработки металлов, сплавов, пластиков, древесины и других материалов. Они особенно востребованы в массовом и крупносерийном производстве, так как могут похвастать многозадачностью.

У них сразу две шпиндельные головки (вторая – на выдвижном хоботе, так что ее не проблема разместить под любым углом), плюс еще одна накладная. Такое конструктивное решение позволяет быстро выпускать и/или подготавливать детали самой сложной формы – по принципу «один инструмент снимает лишний материал, другой в это же время – растачивает отверстие».

В качестве примеров такого оборудования можно привести:

• JET JMD-939GH;
• НГФ-110-Ш4 ВГФ;
• СФ-676 (675).

Отдельного внимания заслуживает просто универсальный фрезерный станок с ЧПУ, который относится немного к другой категории. В отличие от моделей с широкой функциональностью (их важно не путать), он востребован в мелкосерийном и единичном производстве, часто устанавливается в небольших мастерских и цехах.

Позволяет подготавливать все поверхности, углы и пазы нетяжелых заготовок – спиралей, моделей штампов и тому подобное. Все его элементы расположены на станине, оправку с режущим инструментом поддерживает хобот с подвесками. Консоль у него перемещается вверх-вниз, стол на салазках – влево-вправо (в соответствии со шпиндельной осью), что обеспечивает высокую скорость решения задач.

В числе популярных примеров:

• XN6336C;
• Optimum MF1 Vario;
• PROMA FVV-30.

Ответ:

Здравствуйте, Влад! Ваш вопрос часто задают в личных сообщениях, в группе и на сайте. По этой причине я решил ответить расширенно на данный вопрос. И первое на что хотелось бы обратить ваше внимание, что мои ответы и ответы других людей на ваш вопрос – это всего лишь субъективное мнение, полученное при помощи практического опыта.

Но оно может быть ошибочным. По этому в первую очередь доверяйте себе, своей интуиции. Для того чтобы понять, о чем я веду речь, почитайте историю изобретателя первого телефона Александра Грейам Белла и его попытки продать патент компании “Вестерн Юниор”.

Также хочу вас заверить: если вы искренне загорелись каким-то делом и живете только им, у вас безусловно все получится. Но это психология. А теперь давайте окунемся в практику.

Повторяемость

Под этим параметром имеется в виду погрешность, с которой станок приезжает в одну и ту же точку. 

Допустим, если вы задали станку команду приехать в определенную точку, затем отправили обратно и вернули назад, и повторили несколько раз. При хороших показателях повторяемости, станок будет приезжать точно в те же координаты, с небольшим разбросом. 

Как правило, у всех станков она от 0,02-0,05 мм, что считается неплохо. 

И именно этот показатель обычно указывается в параметре “точность” у станка.

И хорош тот фрезерный станок с ЧПУ, у которого выше точность, ниже энергопотребление, больше удобства в пользовании, надежности в любой рабочей ситуации.

Портальные и мини фрезерные станки с чпу по металлу

Одни из наиболее востребованных в современной промышленности (в частности, в приборо- и машиностроении). На них сверлят, растачивают, зенкеруют детали из стали, чугуна, сплавов.

Главная их особенность – повышенная прочность режущего инструмента, ведь он обязан быть гораздо прочнее той поверхности, на которую воздействует.

Способны поддерживать все 4 варианта программ. По конструкции могут быть как с консолью (со столом, движущимся и параллельно, и перпендикулярно шпиндельной оси), так и без нее. Поддерживают высокую скорость вращения, с их использованием вполне реально добиться оптимальной точности обработки.

Существует достаточно важное подразделение по размерам. Так, настольный маленький фрезерный станок с ЧПУ по металлу может быть установлен в небольшом цеху, в частной мастерской или даже дома. Основное его преимущество в компактности – он востребован тогда, когда малая площадь не позволяет эксплуатировать оборудование помощнее. Хотя и его производительности хватит для выпуска мелкосерийных партий.

Другое дело широкоуниверсальные центры: они габаритны, поэтому обычно предназначены для крупных заводов и фабрик. Стоят они дороже, места занимают больше, но выбор в их пользу полностью оправдан. К двум шпиндельным головкам (первая – основная, вторая – дополнительная, смонтированная на хоботе, выдвижном и поворачиваемым под любым углом) можно добавить еще одну, накладную.

Постановка цели

И первое на что хотелось бы обратить ваше внимание – это не совсем верная постановка вопроса. У вас центральная отправная точка в вопросе – это станок с ЧПУ. Основную аксиому, которую вам необходимо усвоить, что станок с ЧПУ – это всего лишь инструмент, который обладает большими возможностями адаптации под конкретную задачу (особо эта гибкость хороша для сверхмалых, малых и средних предприятий), но все же он просто инструмент и не более того.

Что бы сделать более понятной мою точку зрения, я приведу простое сравнение. Уберем из вашего вопроса слова “станок ЧПУ” и заменим их на слова “стамески”. Тогда ваш вопрос выгладил бы упрощенно следующим образом: “Здравствуйте! Я думаю приобрести стамески и хочу попробовать вырезать картины, декор для мебели и пр.

Также почему же мне не попробовать открыть свою точку и не продавать это все?”. Возможно получилось слишком утрированно. Но смысл моих мыслей вам стал думаю более понятен. Если в примере со стамесками вам по крайней мере первое чему нужно научиться – это управляться с ними, а именно научиться делать чистые резы (понимание строения древесины, направление волокон и пр.), научиться править стамески и др.

Также вам необходимо будет научиться чувствовать объем, разбираться в стилях резьбы, уметь хотя бы немного рисовать и еще многое другое. И второе что вам необходимо будет уметь – это ориентироваться в рынке и понимать спрос ваших потенциальных заказчиков, покупателей, а также нужно будет учиться быть хорошим продавцом.

Так как станок – это все таки не набор стамесок, а сложный многофункциональный инструмент в руках умелого человека, то при работе со станком вам нужно будет освоить еще больше новых знаний и умений.

 И здесь мы приходим еще к одному неверному пониманию, которое читается между строк в вашем вопросе. А неверное понимание это то, что вы на первое место выводите деньги. Финансовое благополучие – это безусловно важно, но оно не должно быть самоцелью.

Иначе вы получите разочарование, т.к. ни одно начинающее предприятие в большинстве случаев не будет приносить большую прибыль на начальном этапе своего существования, и скорее всего в первые несколько месяцев либо до года вы будете работать в минус либо с незначительной прибылью.

Поэтому, прежде чем заниматься производством, создайте так называемую финансовую подушку безопасности (денежные накопления, которых вам хватит минимум на 2 года). Также лучше не брать никаких кредитов, ибо нынешние проценты по кредитам – это изначально “могила” для начинающего сверхмалого и малого бизнеса.

 Хотелось бы предостеречь вас от мыслей о легком заработке. Идея купить станок с числовым программным управлением, а потом накачать бесплатных моделей икон, резьбы, далее фрезеровать их и продавать сотнями изначально ошибочна и нежизнеспособна.

Мое мнение, что любая ориентация сверхмалого предприятия на серийное производство ошибочна, т.к. здесь заведомо проигрыш по конкуренции с более крупными предприятиями. Выскажу свое мнение, что будучи индивидуалом, ремесленником, как в вашем случае, лучше ориентироваться на дорогие индивидуальные заказы либо на небольшую уникальную серию, а здесь бесплатные модели вам не помогут.

Принцип работы и устройство чпу фрезерного станка

Данное приспособление состоит из нескольких основных элементов при помощи которых осуществляется обработка заготовки :

1. Станина ( на ней крепятся узлы и механизмы)
2. Плоскость рабочего стола ( перемещается в разных направлениях)
3. Пульт управления ЧПУ
4. Шпиндель ( назначение — зажим и вращение режущего инструмента)
5. Стойка крепления шпинделя ( осуществляет перемещение в различных плоскостях)
6. Защитная дверца ( контроль доступа к в зоне обработки)
7. Кожухи ( предусмотрены для обеспечения безопасности оператора)
8. Барабан с набором режущих инструментов ( фрезы различных диаметров и назначения)
9. Направляющие перемещения рабочего стола

Работа оператора заключается в фиксации/съеме деталей внутри механизма фрезерного станка, контроль за потоком охлаждающей жидкости , которая подается на режущую кромку инструмента, загрузке и запуске управляющие программы отвечающей за процесс обработки, мониторингом работы оборудования.

Программирование фрезерных станков чпу

Большинство оборудование данного вида воспринимает информацию написанную на G и M кодах, которые соответствуют международным стандартам качества (ISO, EIA). Так же, существуют и другие алгоритмы ввода управляющей программы, они носят название диалоговых.

Это адаптированные средства ввода, которые облегчают работу оператора благодаря удобному интерфейсу, возможности использования англоязычных слов и различных графических элементов. Большинство фрезерных станков с ЧПУ отлично воспринимают информацию от современных конструкторских и графических компьютерных программ таких, как AutoCAD, SolidWorks, Компас и другие.

Для того чтобы получить качественное изделие, достаточно сохранить спроектированную на компьютере 3D модель в требуемый формат, который воспринимает обрабатывающее устройство и запустить алгоритм в работу. Многозадачность этих приспособлений, сводит работу оператора к замене обработанных деталей на заготовки, которые следует довести до кондиционного состояния.

Реальное применение станков с чпу

ЧПУ-станки могут быть полезны любому предприятию, которое производит или нуждается в высокоточно обработанных деталях и компонентах. Сокращение времени разработки, улучшенное управление запасами товаров и более высокое качество выпускаемой продукции, оптимизация операционных расходов, повышение производительности и, как следствие, увеличение прибыли — гарантированные преимущества использования машин с ЧПУ в бизнесе.

Станки с компьютерным числовым программным управлением производят сложные детали для любого применения, быстро и с очень высоким уровнем точности.

Процессы компьютерного проектирования легко преобразуются в физические товарные продукты, что экономит время и деньги в процессе разработки.

На смену традиционным 3-осевым машинами с ЧПУ, которые предназначаются для работы в трехмерном пространстве плоскостей x, y и z, пришли 4 и 5-осные станки. Добавление поворотного движения к двум основным осям позволяет создавать более сложные компоненты с невероятной точностью и достоверностью, наряду с дополнительными преимуществами, заключающимися в сокращении времени наладки станка, повышении эффективности процесса и улучшении конечной обработки поверхности готового изделия.

Внедрение механической обработки с ЧПУ способно улучшить каждый аспект производственного процесса; однако, есть отрасли промышленности, где использование ЧПУ-станков является наиболее целесообразным и выгодным.

Система удаления стружки

При изготовлении мебельных фасадов, гравировке декора и барельефа обычно остаётся много пыли и стружки. 

Дополнительно можно заказать систему удаления стружки, которая представляет из себя строительный пылесос. Например, у Wattsan M1 1325 она есть. 

Таким образом, при резке фанеры стружка полетит в этот пылесос. 

Обязательно ли устанавливать систему удаления стружки? Конечно, нет. Но тогда будьте готовы стоять в стружке по колено. 

А при обработке карбона и стеклотекстолита рекомендуем её не вдыхать. Поэтому устанавливайте пылесос с хорошими фильтрами. Обычный бытовой пылесос не подойдёт.

Смета и аренда помещения

 Также вам понадобится практический опыт, который позволит вам точно рассчитать стоимость своей работы, материла и пр.

 Теперь насчет вопроса по открытию точки. Трактовка “точка” не совсем верна. Вам нужно отапливаемое помещение, в котором вам удастся размесить станок с ЧПУ и другое вспомогательное столярное оборудование (по сути дела мастерская).

Обратите внимание, что в зимний период помещение должно отапливаться стабильно, минимальная температура воздуха зимой не должна падать ниже 8 ( 10) градусов, т.к. при резких перепадах температуры возможно коробление, растрескивание материала, например мебельного щита, либо порча (коробление, кручение) уже готовых изделий из дерева.

Сож фрезерного станка

Это смазочно-охлаждающая жидкость. Она есть во всех станках, которые предназначены для обработки металлов. СОЖ охлаждает место фрезеровки. 

В состав смазочно-охлаждающей жидкости могут входить эмульсии с добавлением дисульфида и молибдена, масла с противоизносными присадками, добавками йода, серы, хлора и фосфорорганических соединений, а так же масла с добавками серы, хлора, фосфорорганических соединений.

СОЖ выглядит таким образом.

Кроме того существует ещё одна система охлаждения зоны обработки металла — “масляный туман”. Она оснащена компрессором, нагнетающим масло под давлением, благодаря чему при выходе СОЖ можно наблюдать туман. 

Таким образом, СОЖ не только охлаждает зону фрезеровки, но и, смазывая инструмент, предотвращает его натирание. 

Сравнение радиусов (диаметров) и длин инструментов с их расчетными значениями

Этап настройки фрезерного станка с ЧПУ, от правильности выполнения которого зависит точность размеров конечной заготовки. Необходимо измерить 2 параметра:

• Радиус фрезы (с учетом радиального биения) – прибором БВ-2022. Следует установить его хвостовик в шпиндель, зафиксировать и приступить к медленному перемещению горизонтальной каретки. Как только она коснется инструмента в крайней (наибольшей) точке, вы нашли искомую величину.
• Длина вылета – маховиком постепенно и не торопясь передвигаете другую каретку, вертикальную. Когда торец режущей кромки начнет контактировать со штифтом, получите нужную характеристику.

Дальше останется только сравнить и, если реальные цифры не совпадут со стандартными, перейти к следующему шагу (если же они будут равными, просто пропустить его).

Стол с т-образными пазами

А вот МДФ, ДСП и дерево надёжно закрепится при помощи стола с Т-пазами. 

Обычно на него устанавливаются накладки из ПВХ, которые иногда меняются вследствие износа.

Другое название этого стола — “жертвенный”.

Это фреза, и она выбирается в зависимости от задач, обрабатываемого материала и его толщины. 

Фрезы изготавливаются из быстрорежущей стали (HSS) или карбида вольфрама. Стальные фрезы быстро тупятся под нагревом. А карбидные не так сильно тупятся, они острее, но более хрупкие.  

Давайте рассмотрим основные виды фрез:

Точность позиционирования

Этот показатель означает, насколько точно рабочая голова станка окажется в точке с заданными координатами. Если в управляющей программе будет задана точка 150,150, станок, в зависимости от его точности позиционирования, может приехать, как точно в заданную точку, так и, например, в точку 150.1, 149.9.

Чем больше рабочее поле станка, тем сложнее добиться точности позиционирования. Кстати, при большой длине на этот показатель влияет ещё и температура в помещении, так как под воздействием тепла материал станка расширяется. Это так же влияет и на жёсткость станка.

Кроме того, есть ещё несколько факторов, влияющих на позиционирование станка — класс точности направляющих, система передачи движения, шаговые двигатели, у которых разница между шагами может быть до 30 %. 

Точность позиционирования нашего фрезерного оборудования составляет от 0,01 до 0,05 мм.

Фрезерно-гравировальная группа

Такое оборудование предназначено для нанесения сколь угодно сложных рельефных надписей, рисунков, изображений на поверхности различных материалов: не только металла или камня, но и древесины, пластика, стекла и даже слоновой кости.

Конструкция вполне стандартна: в механической части подвижным может быть либо стол, либо портал, деталь фиксируется или жестко, или автоматически, пневматическими прижимами, в электронной тоже нет ничего принципиально нового – микропроцессор контролирует точность хода. Ключевое отличие – в форме режущей головки, а также в твердости инструмента.

Если называть наиболее часто проводимые фрезерные работы на станках с ЧПУ, примером может выступить нанесение гравировок на мебель, на корпусы автомобилей и транспорта вообще, на ювелирные изделия. Оборудование удобное и простое в эксплуатации, отличается функциональностью, производительностью, надежностью, высоким качеством конечного результата, что и обуславливает широту его современного применения.

Фрезерно-гравировальные станки

Максимальный размер размер рабочего поля такого станка 2000х4000 мм. Именно поэтому на них обычно работают с листовыми материалами. 

К примеру, Wattsan M1 2040. На нём можно работать с заготовками больших размеров. Он предназначен для фрезерной 3d резки, гравировки и резки дерева, оргстекла, ПВХ, композита, алюминия. 

Больше всего Wattsan M1 2040 используется в промышленном производстве композитных материалов, где требуется раскрой крупных заготовок.

Чем различаются фрезеры a1 и m1?

Станки с конфигурацией M1 считаются более профессиональными, чем A1. 

Линейка M1 имеет высоту портала по оси z — 300 мм, что позволяет обрабатывать высокие заготовки. Кроме того, на таких моделях есть планетарные редукторы. 

 Так же, модели М1 оснащены мощными шаговыми двигателями и качественными драйверами Leadshine. Рельсы таких станков увеличены, и возможен их выход за пределы рабочего поля. 

Станки M1 отличаются устойчивостью конструкции, отсутствием вибраций на высокой скорости работы, хорошей производительность и долгим сроком службы.

Шарико-винтовая передача (швп)

Она применяется только для станков с небольшим рабочим полем до до 1200х1200 мм. На больших станках корпус будет расположен в средней части винта, поэтому возможен прогиб. 

Максимально допустимая длина ШВП 1,5 м.

Давайте сравним два варианта станков с ШВП с размером рабочего поля 900х600 мм. Допустим, на одном из них установлена ШВП 8 мм, а на втором 16 мм. При высокой скорости работы на тонкая шагово-винтовая передача будет вибрировать по всей длине, что может привести к поломке узлов станка и инструмента.

А ШВП диаметром 16 мм при той же скорости будет исправно перемещать узлы станка. Это позволит увеличить производительность. 

Если вы работаете на высокой скорости, рекомендуем комплектовать станок толстой ШВП.

Экономическая составляющая

 По поводу части вопроса, касающейся прибыли и продаж. Во-первых, вам нужно понимать, как рассчитывается прибыль – это достаточно сложные расчеты. Но на первых порах можно воспользоваться достаточно простой формулой.

ЧП(чистая прибыль) = В (выручка) – СП (себестоимость продукции) – Управленческие и коммерческие расходы – Иные расходы(напр. расходы на доставку, если они не входят в себестоимость) – Налоговые вычеты (также сюда входит аренда помещения и коммунальные выплаты).

Также помимо чистой прибыли вам нужно будет научиться считать рентабельность производства (своеобразный КПД(коэффициент полезного действия)вашего производства). В упрощенном виде это отношение чистой прибыли к объему реализации произведенного товара, умноженное на 100%.

 Обратите внимание, что выручка также зависит от того, на сколько точно вы рассчитали затраты на производство изделия. На начальном этапе это будет сделать крайне сложно в связи отсутствием опыта производства.

На первых порах будут возможны даже такие варианты, что из-за себестоимости вы будете уходить в 0 либо в минус., т.к. будете совершать распространенные ошибки начинающих, например браться за любые заказы, только бы закрепиться на рынке. Но со временем вы наберетесь опыта, и это не будет для вас в дальнейшем большой проблемой.

Выводы

Станки с ЧПУ быстро окупаются, сокращая операционные расходы и уменьшая влияние на производство человеческого фактора. Они не требуют постоянного присутствия оператора, что позволяет одному сотруднику обслуживать десятки станков, уменьшая количество необходимого персонала и расходы на оплату труда.

Уменьшение доли ручного труда также повышает безопасность производства, снижая вероятность травмирования человека до мизерных величин.

Главные преимущества станков с ЧПУ — скорость и точность работы, непрерывный режим 24/7, стабильность качества результата, недоступная человеку.

Наконец, ЧПУ-станки предлагают поразительную эксплуатационную гибкость. Машина с ЧПУ может выполнять разные программы для производства значительно отличающихся друг от друга продуктов, не требуя при этом значительной переоснастки. Это дает станкам с ЧПУ большое преимущество перед другими методами производства, так как позволяет изменять роль станка на линии за несколько минут.

Заключение

 Итак, подведем итог всему вышесказанному.

Если вы дочитали мой ответ до конца, то поняли, что производство с использованием ЧПУ относительно сложное начинание, в принципе как и организация любого производства. И вы должны иметь достаточно глубокие профессиональные навыки и знания, которые несложно получить следующим образом:

Столярное дело – устроиться учеником в столярный цех или пройти курсы обучения, например от центра занятости.

Оператор ЧПУ – устроиться учеником и далее какое-то время поработать оператором ЧПУ (самый оптимальный вариант).

Конструкторская работа, 3d моделирование, составление УП для станков с ЧПУ – самообразование, пройти курсы обучения.

 Также рекомендую подтянуть экономическую теорию опять таки за счет самообразования. По крайней мере, вы должны осознано понимать и уметь рассчитать прибыль, рентабельность производства и точку безубыточности. Также рекомендую подтянуть знания по налоговому законодательству.

 Всего вам наилучшего и успехов в ваших начинаниях !