Выбор фрезерного станка с ЧПУ: рекомендации профессионала

Описание станка

Стандартная комплектация станка включает:

В конструкцию станков сегодня включены многие важные устройства, обеспечивающие точность обработки и удобство для пользования. О них важно знать, чтобы выбор фрезерного станка с ЧПУ был осмысленным и правильным.

Блок управления станком

Блок управления станком — ключевой элемент в конструкции станка с ЧПУ, он отдаёт команду узлам и анализирует результат работы, выполняя такие функции:

• Обработка данных, полученных с устройства для ввода;
• Формирование кодов для управления узлами станка;
• Обработка сигналов обратной связи;
• Выполнение дополнительных действий (смена режущего инструмента и т.д.).

Исполнительный механизм

Исполнительный механизм в станке с ЧПУ — это узлы, которые обеспечивают обработку детали. Рабочий стол отвечает за перемещение детали в горизонтальной плоскости, а шпиндель — за перемещение инструмента в вертикальной. Для обеспечения работы механизма необходимы двигатели и ходовые винты.

Как работает чпу-станок?

Работа на станке с ЧПУ состоит из нескольких этапов, в т.ч. обширного подготовительного. Чтобы загрузить проект на станок, необходимо сперва создать на компьютере модель детали в CAD-программе. Таким образом, этапы работы на станке с ЧПУ следующие:

• Проектирование трехмерной детали на компьютере;
• Использование программного обеспечения для трансформации трехмерной модели в список понятных ЧПУ-станку G-кодов;
• Настройка станка:
• Проверка правильности настройки оборудования и наличия лишних объектов в рабочей зоне оборудования;
• Подключение при необходимости дополнительных устройств;
• Проверочное включение на холостом ходу;
• Установка необходимых инструментов;
• Установка детали;
• Загрузка проекта на станок.
• Тестовая проверка работы станка с перемещением фрезы на высоте 5 см над поверхностью детали;
• Изготовление детали.

Хоть устройство фрезерного станка с ЧПУ в механической части и напоминает старые аппараты, которые управляются вручную, для автоматической работы в их конструкцию добавлен компьютер, датчики и двигатели, что позволяет сделать изготовление деталей более быстрым, качественным — добиться высокой точности и повторяемости. Фрезерный и фрезерно-токарный станок с ЧПУ в современной промышленности — инструмент незаменимый.

Мебельное оборудование

Деревообрабатывающее и мебельное производство, мастерские, изготавливающие окна, двери и фасады, не смогут функционировать без оборудования широкого функционала, – автоматов по дереву с чпу.

В последние годы стала модной мебель в стиле ретро – с изящными резными подлокотниками, ножками и другими деталями. При этом используется технология автоматизированной резки узора на фрезерном станке, на котором установлено  числовое управление. Оно обеспечивает высокую точность и качество, когда выполняется сложная фрезерная обработка древесины и создаётся резной элемент.

При помощи такого оборудования, возможно наладить производство:

• деревянных мебельных фасадов и декоративных консолей;
• бaляcин, фигурных нoжек и прорезных элементов;
• зaклaдных резных деталей;
• символов, статуэток, фигурок и рамок различной формы для картин и зеркал.

Тот, кто ограничен в средствах, возможно, купит недорогой китайский стандартный гравировально-фрезерный станок с ЧПУ – СС-М1, специально для мебельного производства. При изготовлении фасадов, гравировке декора и барельефа – обычно много пыли. Поэтому, выбирайте ту комплектацию, где есть вакуум-аспирация для пылепоглощения. В данной модели она есть.

Не оставьте без внимания шпиндель!

Одно из важных качеств в работе электродвигателя вала шпинделя – способность плавно  и равномерно его вращать. При комплектации подбирают подшипники высочайшего  (класса точности, а цанга должна иметь повышенные допуски  по биению и размеру.

Различают основные типы систем охлаждения шпинделей:

1. Жидкостная (в её основе – циркуляция воды или тосола в замкнутом контуре). Одно из преимуществ – надёжное теплоотведение. Среди недостатков – сложная конструкция, ведь охлаждающую жидкость надо разместить в резервуаре.
2. Воздушная (такое охлаждение состоит в нагнетании воздуха через щели-воздухозаборники в полости шпинделя). В числе плюсов системы – компактность и простота. Минус тоже есть – фильтры, особенно у техники, обрабатывающей массив дерева, надо часто менять, они загрязняются пылью.

При выборе шпинделя для станка ЧПУ, стоит обратить внимание на указанные в техническом паспорте его показатели (мощность и частота вращения при фрезеровании), зависящие от того, насколько твёрдые обрабатываются материалы. Например, у листовой фанеры требуемая мощность для обработки – 800 Вт; над массивом твёрдой древесины, лёгкими металлами – медью, латунью и алюминием, пластиком трудится более мощный станок – 1500 Вт; а камень обрабатывают при мощности 3000 – 4000 Вт.

Сейчас в оборудовании для фрезерных работ, в основном применяют импортные шпиндели:

1. Итальянский – высококачественные, работающие с большой скоростью, при плавном вращении и малом биении, преимущественно, с воздушным охлаждением и высокой ценой.
2. Китайский имеет сплошной корпус цилиндрической формы, который на торцах закрыт крышками, а для удерживания валов применяют подшипниковые узлы. Среди плюсов – конструкция имеет достаточный уровень жёсткости и минимальную вибрацию, нечувствительность к наличию стружки и пыли, доступность по цене. У моделей шпинделей китайского производства, к сожалению, большая вероятность брака, бывает трудно заменить подшипники. А у моделей, имеющих водяное охлаждение, наблюдается слабая антикоррозионная стойкость внутренних деталей.

Некоторые советы по выбору фрезерного оборудования

Какие фрезерные станки лучше? Однозначного ответа не даст никто. Но доверия всё же больше к программному рабочему оборудованию. Подход к выбору нужной техники  у каждого мастера – свой.

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

Можно сформулировать три совета правильного выбора:

1. Уточняйте заранее у менеджеров фирм все данные о модели; материалах, с которыми работает станок. Если есть видео – просмотрите. Это поможет определиться.
2. Проконсультируйтесь до покупки относительно функционала оборудования и круга выполняемых задач. А лучший вариант – записаться на демонстрацию работы чпу станка и не стесняться по ходу эксплуатации задавать вопросы.
3. Когда нужная модель выбрана, будьте внимательны в момент покупки: проверьте купленное оборудование на предмет комплектации узлов. Обязательно должен быть блок программного управления станком; шнуры, имеющие разъемы соответствующей конфигурации, и диски с ПО. Обычно ПО устанавливают специалисты фирмы, продающей станок, во время его наладки.

Особенности устройства и конструкции фрезерного станка с чпу

Фрезерные станки с ЧПУ — это устройства для изготовления различных деталей из твердых материалов (пластик, дерево, металл). Главная особенность таких аппаратов — числовое программное управление (отсюда аббревиатура «ЧПУ»), которое обеспечивает автоматическую обработку любой сложности.

Фрезерные станки с ЧПУ дороже устройств, работу на которых фрезеровщик выполняет вручную. Однако преимуществом ЧПУ-станков является высокая точность и скорость работы, а также минимальный уровень ошибок. Инвестиции в ЧПУ-станки быстро окупаются, благодаря высокому качеству получаемых с их помощью изделий.

Устройство фрезерного станка с ЧПУ в значительной степени похоже на механический аналог. Все узлы и механизмы крепятся на станине (1), обрабатываемая деталь фиксируется на рабочем столе (2). В зависимости от особенности конструкции, рабочий стол перемещается по направляющим (3) в продольном и/или поперечном направлении.

Для обработки заготовки используется фреза или другой режущий инструмент, который фиксируется в шпинделе (4). Для перемещения шпинделя в вертикальной плоскости используется колонна (5).

Цена станка с ЧПУ в значительной степени зависит от того, как реализован механизм перемещения шпинделя. Этот узел должен обладать точностью и плавностью хода в условиях длительной эксплуатации. Конструкция в дорогих аппаратах обладает повышенной виброустойчивостью.

Для удобной и безопасной эксплуатации фрезерного станка с ЧПУ в конструкции предусмотрены такие элементы:

• дверца (6) — обеспечивает доступ оператора к рабочему столу;
• магазин инструментов (8) — опциональный элемент для автоматической смены фрезы в станке;
• защитные кожухи (7) — ограждают рабочую зону станка, тем самым препятствуя попаданию на рабочий стол посторонних предметов и предотвращая разбрасывание стружки вокруг станка.

У большинства станков есть пульт управления (9). Обычно он расположен на фронтальной части корпуса. Реализация пульта управления напрямую зависит от стоимости станка и сложности задач, для которых он предназначен. В общем случае, пульт состоит из дисплея (сенсорного или обычного) и кнопочного блока.

Фрезерный станок с ЧПУ может оснащаться различными механизмами, системами вентиляции (для отвода дыма из рабочей камеры), воздушного или водяного охлаждения режущего инструмента и т.д.

Пульт управления

Пульт управления используется и для ввода задачи, и для наблюдения за выполнением этой задачи. Оператор может через пульт управления оперативно вносить коррективы или остановить процесс при необходимости.

Система обратной связи

Система обратной связи станка анализирует в режиме реального времени точность перемещения режущего инструмента относительно обрабатываемой детали. Используя данные высокоточных датчиков, станок с ЧПУ может автоматически вносить коррективы в траекторию и скорость перемещения фрезы.

Система привода

В конструкции станка с ЧПУ система привода получает команды от управляющего блока, после чего настраивает скорость и траекторию движения элементов исполнительного механизма. Система привода состоит из таких компонентов:

• Схема усилителя;
• Приводные двигатели;
• Шарико-винтовой подшипник.

Схема устройства фрезерного станка с чпу

Вышеперечисленные элементы конструкции обеспечивают эффективное взаимодействие оператора и техники. Причем вмешательство оператора в рабочий процесс минимизировано. На приведенной схеме оператор имеет доступ только к устройству ввода данных и к пульту управления. Все остальные процессы техника выполняет автономно.

Типы станков для фрезерования

Выбирая подобное оборудование, надо исходить из того, насколько оно соответствует предназначению. У россиян есть выбор:

• высокоскоростные ЧПУ станки-автоматы, которые режут и выполняют раскрой металлов, обрабатывают детали из картона и древесины, справляются с двухслойным пластиком и акрилом, ПВХ, оргстеклом и гипсом, натуральным камнем – гранитом и мрамором;
• модели (фрезерно-гравировальные), работающие с листами (предельный габарит 2000 х 4000 х 200 мм);
• граверы (от 2D моделирования до 4D);
• узкопрофильные автоматы, работающие с одним каким-то материалом – разновидностями камня, фанерой, древесиной, нержавеющей сталью или алюминием;
• небольшие портативные модели с ЧПУ. Например, модель фрезерного станка с «Настольный 3D» служит для фрезерования печатных плат, МДФ и обрабатывает изделия предельно точно.

В линейке техники серии для профессионалов, можно отдать предпочтение вертикальным и горизонтальным обрабатывающим центрам с программным управлением; большим трех-, четырех- и пятикоординатным фрезерным ЧПУ граверам, которые производят на Тайвани.

Они считаются достаточно надежными и покупаемыми (после Германии и Японии – на третьей позиции). К тому же, их выгодно приобретать и частным лицам, и предприятиям, благодаря наличию в Москве и Туле сервисных центров, занимающихся поставкой оснастки, режущего инструмента, наладкой техники и обучением персонала.

ВНИМАНИЕ: Отличить станок с Тайваня несложно: у него цельнолитая станина (материал изготовления бразильский мелкозернистый чугун). К тому же автомат укомплектован американскими или японскими подшипниками, импортными шпинделями.

А если заказчик ищет высокоточный ювелирный станок, лучшая модель для этого – P 0403 от производителя Vector.

Устройства для ввода данных

Станки с ЧПУ отличаются по конструктивным особенностям и, соответственно, цене. Самым очевидным различием является тип устройства ввода данных. В станках используются такие технологии:

• Персональный компьютер или сеть предприятия;
• Считыватель магнитных лент;
• Считыватель перфолент.

Второй и третий тип чаще встречаются на устаревших промышленных станках и постепенно выходят из употребления, особенно третий. Для связи устройства для ввода данных с блоком управления используется порт формата RS-232-C.

Заключение

В основном, мы попытались помочь человеку, стоящему перед выбором. Разобрались, как выбрать фрезерный станок (вещь дорогая, и будет работать у владельца не один год – с металлом или деревом). По крайней мере, сейчас выбирать есть из чего. Хочется надеяться, что читатели воспользуются этой информацией для покупки рабочего инструмента.