Фрезерный станок с чпу по металлу описание

Обновлено: 04.10.2024

Токарно-фрезерный станок для работы по металлу, оснащенный системой ЧПУ, который также называется обрабатывающий центр, сегодня можно встретить на многих производственных предприятиях. Широчайшие возможности такого универсального оборудования позволяют подвергать качественной токарной и фрезерной обработке заготовки из металла.

Многоцелевой токарно-фрезерный обрабатывающий центр с ЧПУ

Виды токарно-фрезерных центров на современном рынке

Станки данной категории подразделяются на две большие группы: устройства без ЧПУ и с ЧПУ. К оборудованию без системы ЧПУ относятся ручные, полуавтоматические и автоматизированные станки. В рамках данной статьи рассматриваются устройства, на которых реализовано числовое программное управление. Обрабатывающие центры с ЧПУ, выпускаемые современной промышленностью, подразделяются на несколько видов:

простой конструкции;
с противошпинделем;
с приводным центром;
с установленной С-осью.

Объединяет эти обрабатывающие центры, имеющие свои конструктивные особенности, то, что они одновременно обладают функциональностью токарных и фрезерных станков.

Компактный настольный токарно-фрезерный станок, не оснащенный ЧПУ

Характеристики токарно-фрезерных обрабатывающих центров

Выполнять несколько типов технологических операций (сверлильные, токарные и фрезерные) на одном устройстве позволяют и токарно-револьверные станки, но из-за недостаточно высокой подвижности револьверов объем производимой с их помощью продукции ограничен.

Этого недостатка лишены токарно-фрезерные обрабатывающие центры, в конструкции которых имеется специальная фрезерная головка. Посадочное отверстие в такой головке может быть выполнено под различные типы конусов (Capto, HSK, BT или ISO), что позволяет устанавливать в нее токарные резцы. Благодаря этому подобные токарно-фрезерные станки могут применяться для выполнения таких технологических операций по металлу, как сверление, зенкерование, нарезание резьбы, создание фасок и канавок, обработка торцов и их подрезка, развертывание и др.

Используя специальную переходную оправку, на обрабатывающие центры с ЧПУ можно устанавливать резцы с квадратным хвостовиком и режущий инструмент с особой формой посадочной части. В одном шпинделе станков этой категории можно закреплять как неподвижный, так и вращающийся рабочий инструмент. Меняются инструменты в токарно-фрезерных обрабатывающих центрах, оснащенных системой ЧПУ, автоматически, за это в конструкции станка отвечает особый механизм – сменщик.

Наибольшее распространение обрабатывающие центры с ЧПУ получили на предприятиях, которые занимаются изготовлением имеющих сложные формы деталей и конструкций из металла. При производстве таких изделий необходимо неоднократно чередовать операции точения и фрезерования, что и обеспечивается токарно-фрезерным обрабатывающим центром.

На обрабатывающих центрах преимущественно используется инструмент цельного типа или со сменными пластинами, выполненными из твердого сплава. В очень редких случаях может применяться инструмент, режущие пластины которого зафиксированы при помощи пайки.

Рабочие органы обрабатывающего центра с ЧПУ

Обрабатывающие центры с противошпинделем и С-осью

Оборудование с С-осью – это одна из первых модификаций обрабатывающего центра токарно-фрезерной группы. Для придания вращения режущему инструменту (сверлу и фрезе) на таком станке устанавливается отдельный привод. За автоматизированную смену инструментов на этом токарно-фрезерном устройстве, как и на обрабатывающих центрах других типов, отвечает специальный механизм – сменщик.

Важными функциями обрабатывающих центров с С-осью являются контроль за скоростью вращения обрабатываемой детали и индексация ее углового положения. Точность такой индексации, что важно, составляет порядка 0,001 градуса.

Противошпиндель с осью С значительно увеличивает функциональность станка

фрезерная обработка элементов червячных передач;
изготовление и обработка коленчатых валов;
обработка шестерен.

Оснащение обрабатывающих центров с ЧПУ противошпинделем – это следующий этап в развитии устройств токарно-фрезерной группы. Второй шпиндель таких станков, обладающих еще большей функциональностью, устанавливают вместо задней бабки. В него вставляется правая сторона заготовки, что дает возможность подвергать обработке ее противоположной край.

Оснащение обрабатывающего центра противошпинделем позволяет превратить это устройство в полноценную производственную линию, обладающую исключительной функциональностью. Если оснастить такой фрезерно-токарный обрабатывающий центр вторым сменщиком инструментов, то эффективность его использования возрастет в разы. Что важно, качество обработки от этого нисколько не пострадает.

Наглядно принцип работы противошпинделя можно увидеть на видео ниже:

На современном рынке представлено большое разнообразие обрабатывающих центров по металлу от различных производителей. Рассмотрим некоторые из них.

Обрабатывающие центры торговой марки TRENS

Фрезерно-токарные обрабатывающие центры данной торговой марки отличаются особенной конструкцией и имеют характерный признак – наклонную раму. Это придает станкам исключительную прочность и жесткость, что позволяет выполнять на них обработку деталей с высокой точностью. Как правило, таким оборудованием оснащаются крупно- и среднесерийные производства, занимающиеся выпуском деталей со сложной конфигурацией. Перечислим наиболее популярные модели токарно-фрезерных станков данной торговой марки.

Конструкция данной модели более простая, по сравнению с рассмотренной выше, что не мешает такому станку эффективно справляться с нарезанием резьбы, основными фрезерными операциями, обработкой деталей сложной конфигурации. Особого внимания заслуживает шпиндель станка, отличающийся высокой жесткостью и исключительной надежностью, что дает возможность эксплуатировать его на высоких скоростях довольно долго. Не менее примечательны и характеристики С-оси данного устройства, создающей отличный крутящий момент и обеспечивающей быстрое переключение рабочих режимов. Таких характеристик С-оси производителям удалось достичь за счет того, что в ней реализована особая система фиксации дискового типа.

Станок с ЧПУ Trens SBL 300 производства Словакии

Возможности станка данной модели позволяют обрабатывать на нем заготовки, вес которых достигает 1050 кг. Обрабатывающий центр оснащается электроприводом ТМ Siemens или Fagor, в его конструкции имеется противошпиндель, легко настраиваемая и надежная система ЧПУ. Перемещения бабки станка и фиксация заготовок осуществляются при помощи гидравлических механизмов. О возможностях такого токарно-фрезерного обрабатывающего центра с ЧПУ говорит и то, что на нем можно выполнить сложнейшую технологическую операцию – внеосевое сверление – за одну установку.

Станок TRENS SBL 500A

Этот фрезерный обрабатывающий центр с ЧПУ является наиболее современной моделью оборудования, выпускаемого под ТМ TRENS. Технические возможности такого станка позволяют выполнять на нем обработку заготовок из металла прямолинейной, ступенчатой и криволинейной конфигурации, вес которых может доходить до 2500 кг. Обрабатывающий центр комплектуется системой ЧПУ ТМ Siemens, которая обеспечивает точное перемещение инструмента в процессе обработки. Работа станка и перемещение инструмента в такой системе ЧПУ описывается простым 3D-программированием, а ее подключение к устройству обеспечивается посредством Ethernet-протокола.

Станок Trens SBL 700

Обрабатывающий центр модели 1728С

Универсальный обрабатывающий центр этой модели заслужил особую популярность в России. Функциональные возможности позволяют такому устройству справляться со следующими технологическими операциями по обработке заготовок из металла: сверление прямое и под заданным углом, растачивание, долбление, обычное и контурное фрезерование, точение при помощи фрез и др. Обрабатывать заготовки из металла на этом токарно-фрезерном станке с ЧПУ можно как в патроне, так и в его центрах. Высокая точность, с которой на данном центре обрабатываются заготовки, обеспечивается следующими его конструктивными особенностями.

Основные узлы станка характеризуются повышенной жесткостью и виброустойчивостью.
В узлах оборудования установлены подшипники высокой точности.
В конструкции станка предусмотрены специальные термосимметричные элементы, которые компенсируют деформации, возникающие от температурного воздействия.
Перемещение и работа инструмента постоянно контролируются при помощи специальных элементов.
Оборудование оснащено современной и надежной системой ЧПУ.

Токарно-фрезерный обрабатывающий центр модели 1728С

Токарно-фрезерный станок данной модели позволяет обрабатывать заготовки диаметром до 40 см и длиной до 3 метров. Шпиндель станка имеет величину конца А8, на нем установлен патрон с сечением 40 см, диаметр отверстия в котором составляет 9,7 см.

Любой токарно-фрезерный обрабатывающий центр, включая данную модель, позволяет значительно снизить затраты на выполнение технологических операций в комплексе.

Краткий обзор других моделей обрабатывающих центров

На российских производственных предприятиях, занимающихся выпуском изделий из металла и дерева, популярными являются обрабатывающие центры, выпускаемые на Тайване под торговой маркой TAKISAWA. При своей исключительной функциональности станки данной торговой марки отличаются доступной стоимостью. На современном рынке оборудование ТМ TAKISAWA представлено следующими сериями: LA, NEX, EX и LS. Станки данных серий успешно используются на предприятиях автомобильной и авиастроительной промышленности, на машиностроительных заводах.

Токарно-фрезерный обрабатывающий центр за работой

Наиболее популярными моделями оборудования ТМ TAKISAWA являются 4500TT, 4500S, 4500ST. В конструкции станков этих моделей имеются два токарных узла и один фрезерный, их магазин для инструмента и рабочих приспособлений может вместить в себя до 90 позиций. Такие станки, в оснащении которых есть револьверная головка, обеспечивают высокую точность и эффективность выполнения токарных и фрезерных работ по металлу.

Среди обрабатывающих центров токарно-фрезерной группы, заслуживших высокую популярность у отечественных производителей, стоит отметить станки испанской компании GMTK, которые также выпускаются в нескольких сериях: HR800, HR1000, HR1200, HR1500. Применение таких обрабатывающих центров с ЧПУ необходимо для изготовления деталей из металла, которые отличаются высокой сложностью и должны быть обработаны с максимальной точностью.

Среди уникальных конструктивных особенностей этого оборудования можно выделить следующие: сменщик инструмента и рабочих головок, гидростатические направляющие, система температурной стабилизации. Приобретение обрабатывающих центров с ЧПУ испанской компании GMTK требуется предприятиям, продукция которых характеризуется высокой сложностью и точностью обработки.

Комплексный токарно-фрезерный центр DMC

Есть еще ряд зарубежных компаний, обрабатывающие центры которых хорошо зарекомендовали себя среди отечественных производственных предприятий.

Выпуском оборудования для обработки заготовок из металла и дерева компания занимается более 70 лет. Ее станки отличаются надежной и технологичной конструкцией, качественными комплектующими. Примечательно, что для изготовления станин своего оборудования компания использует особый сорт чугуна.

Под этой торговой маркой выпускается универсальное оборудование, оснащенное современными системами ЧПУ. В зависимости от необходимости станки могут быть оснащены задней бабкой или вторым шпинделем. Технические возможности оборудования данной марки позволяют выполнять фрезерную обработку заготовок по пяти координатам, осуществлять точение, шлифовку и прорезку, а также фрезеровать кулачки и осуществлять другие операции по металлу.

DMC (Южная Корея)

Обрабатывающие центры данной компании, отличающиеся исключительной функциональностью и высокой производительностью, относятся к категории премиум-класса.

Токарно-фрезерные центры, которыми оснащаются современные предприятия, – это станки, отличающиеся широкой функциональностью. Используя такое оборудование, можно выполнять сложнейшие фрезерные операции и различные виды токарной обработки с деталями, изготовленными из металла.

Настольные фрезерные станки с ЧПУ – мини-станки по металлу и другим материалам

Настольный фрезерный станок с ЧПУ, обладающий достаточно высокой функциональностью, может успешно применяться для обработки заготовок из черных и цветных металлов, камня, керамики, пластмасс и древесины. Благодаря системе управления, которой оснащен такой мини-станок, обработку детали можно выполнить точно и качественно.

Компактный настольный фрезерный станок, оснащенный ЧПУ

Принцип работы и конструкция настольного фрезерного станка с ЧПУ

Фрезерные станки с ЧПУ настольного типа практически незаменимы для оснащения небольших производств, основным направлением деятельности которых является изготовление комплектующих для узлов и механизмов транспортных средств. До недавнего времени настольные металлообрабатывающие станки фрезерной группы были только ручными, чуть позже автоматизированными, а сейчас все большее распространение получают устройства настольного типа, оснащенные системами ЧПУ.

Заготовки, которые необходимо обработать на фрезерном мини-станке, фиксируются на его рабочем столе, а сама обработка выполняется вращающимся режущим инструментом – фрезой. По своему устройству настольные фрезерные станки по металлу подразделяются на две больших категории:

с консолью (сюда относятся станки вертикального, горизонтального и широкоуниверсального типа);
без консоли (в эту категорию входят только горизонтальные и вертикальные станки).

Наибольшее распространение в наше время получили станки, оснащенные консолью, на которой и фиксируется обрабатываемая заготовка. В станках подобного типа шпиндель не двигается, все перемещения заготовки относительно режущего инструмента обеспечивает подвижная консоль.

Устройство станков бесконсольной категории не предполагает наличия консоли, обработка на таком оборудовании происходит за счет продольных и поперечных перемещений рабочего стола, а также за счет движений шпинделя (по вертикальной оси в том числе).

Настольный фрезерный станок с консолью

Система ЧПУ в настольных фрезерных станках по металлу отвечает за выполнение всех необходимых технологических операций, информация о которых предварительно занесена на специальный носитель. Для настольных мини-станков, оснащенных такой системой управления, используется несколько основных типов программного обеспечения.

ПО позиционного типа

Используется такое ПО для станков расточной и сверлильно-фрезерной группы. Его особенность состоит в том, что на информационный носитель поступают только координаты точек, в которых и должна быть выполнена обработка.

ПО контурного типа

В этом случае на информационный носитель заносится траектория, по которой должна двигаться фреза в процессе обработки. Такое ПО применяют для фрезерного оборудования круглошлифовального типа.

ПО комбинированного типа

ПО данного типа используется для управления многоцелевыми станками, оборудованием токарно-фрезерной группы. Как следует из названия данного ПО, оно объединяет в себе возможности программного обеспечения двух предыдущих категорий.

ПО многоконтурного типа

Программы данного типа относятся к самым сложным, но они способны управлять всеми функциями настольных фрезерных станков с ЧПУ. Такое сложное ПО используется для управления фрезерным оборудованием широкоформатного типа.

Разновидности фрезерных станков с ЧПУ настольного типа

При сравнении автоматизированного оборудования сверлильно-фрезерной группы с настольным фрезерным станком, оснащенным ЧПУ, становится очевидно, что последний имеет целый ряд преимуществ. На нем можно обрабатывать детали со сложным контуром с высокой точностью и делать это максимально эффективно. Для работы на таком настольном станке не нужен специализированный персонал, вполне достаточно одного оператора, который будет запускать управляющую компьютерную программу.

Если раньше оборудование с ЧПУ использовалось только в производственной сфере, то сейчас можно говорить об активном применении оснащенных ЧПУ настольных фрезерных станков по металлу и прочим материалам в условиях домашней мастерской, а также в гараже. Многие домашние умельцы делают такие станки своими руками. Естественно, даже мини-станки, оснащенные системой ЧПУ, стоят значительно дороже, чем обычное устройство.

Все фрезерные станки, на которых установлена система ЧПУ, классифицируются следующим образом:

устройства для обработки металлических заготовок;
станки для работы с деревянными изделиями;
аппараты фрезерно-гравировальной группы.

Фрезерное мини-оборудование, предназначенное для обработки металла, позволяет получать детали из заготовок, сделанных из различных сортов стали.

Обработка дерева на настольном фрезерном станке с ЧПУ

Среди настольных фрезерных станков по уровню сложности их конструкции выделяют следующие категории:

аппараты, предназначенные для выполнения только фрезерных операций;
фрезерно-обрабатывающие станки;
устройства, отличающиеся универсальностью;
токарно-фрезерное оборудование;
станки, относящиеся к сверлильно-фрезерной группе.

Стоимость мини-станков с ЧПУ, используемых для работы по металлу, начинается от 450 долларов.

Для фрезерной обработки заготовок из дерева необходимы специализированные настольные устройства. Такое оборудование, которое можно сделать и своими руками, активно используется на предприятиях, производящих мебель, в домашних столярных мастерских, с его помощью можно обрабатывать дерево, а также заготовки из других мягких материалов – акрила, алюминия и др.

Цена мини-оборудования, предназначенного для работы по дереву, может доходить до 400 долларов. Гравировальный фрезерный станок с ЧПУ, который также можно собрать своими руками, используют для обработки (фрезерования и гравировки) заготовок, выполненных из искусственных и природных камней, бетона.

Благодаря техническим характеристикам и функциональным возможностям, которыми обладает гравировальное фрезерное устройство с ЧПУ, его используют для изготовления резных колон, статуэток и других декоративных изделий различного дизайна. Незаменим такой настольный станок, даже если он самодельный, при создании рекламных вывесок и различных табличек. При помощи гравировального оборудования изображениям и надписям, выполняемым на различных материалах, придают требуемую рельефность. Такие возможности настольных станков данной группы очень востребованы в полиграфической промышленности – при изготовлении штампов.

Маленькие гравировальные станки активно используются в ювелирном деле, где с их помощью изготавливают формы для литья и выполняют инкрустацию. Активное применение такие устройства нашли и в обувной промышленности, где их применяют для изготовления лекал, шаблонов, а также форм для литья. Стоимость станков данной группы находится в пределах 4000 долларов.

Настольный сверлильно-фрезерный станок по металлу от производителя JET

Фрезерные станки с ЧПУ, относящиеся к группе сверлильно-фрезерного оборудования, являются универсальными, так как позволяют заменить собой два узкоспециализированных устройства. Такие настольные станки, отличающиеся компактными габаритами, позволяют сэкономить не только место в мастерской, но и финансы, так как не приходится тратить деньги на приобретение оборудования двух типов.

Сверлильно-фрезерное устройство, даже сделанное своими руками, позволяет эффективно и с высокой точностью выполнять множество технологических операций: сверление отверстий, нарезание в них резьбы, фрезерование горизонтальных и торцевых поверхностей, зенкерование и др.

Оборудование с ЧПУ, относящееся к сверлильно-фрезерной группе, активно используется на крупных предприятиях, в малом бизнесе, его нередко покупают и для оснащения домашних мастерских. Чтобы сэкономить на приобретении таких универсальных станков, многие домашние мастера стараются именно его изготовить своими руками. Это понятно: стоимость такого оборудования, сделанного в производственных условиях, начинается от 1500 долларов.

При выборе настольного фрезерного станка с ЧПУ не стоит ориентироваться только на его стоимость, так как она не всегда является показателем качества. Обращать внимание следует на его мощность, функциональные возможности, скорость, с которой может выполняться обработка изделий из разных материалов.

Кроме того, такие станки классифицируются по расположению рабочего органа по отношению к обрабатываемой заготовке. Например, по такому параметру различают горизонтально- и вертикально-фрезерные станки.

Как самому изготовить настольный фрезерный станок с ЧПУ

Собрать настольный станок фрезерной группы своими руками не так сложно, если подобрать для этого все необходимые комплектующие. Кроме того, для изготовления своими руками фрезерного станка, оснащенного ЧПУ, вам потребуются соответствующие чертежи, опыт и дополнительное оборудование. Не лишним также будет посмотреть обучающее видео, которое несложно найти в интернете. Следует сказать, что чаще всего домашние мастера не могут собрать такое устройство своими руками из-за отсутствия дополнительного оборудования.

Прежде чем приступать к изготовлению самодельного станка с ЧПУ, следует разобраться с основным вопросом: для решения каких задач он вам необходим. Именно от этого будет зависеть, какие комплектующие надо будет приобрести.

Чтобы изготовить фрезерное оборудование с ЧПУ своими руками, необходимо правильно рассчитать жесткость его будущей конструкции. Ведь если станок, сделанный своими руками, вы планируете использовать для обработки металлических заготовок, то жесткость его конструктивных элементов должна быть значительно выше, чем у оборудования для обработки изделий из дерева.

Фрезерный станок с ЧПУ – новое слово в обработке материалов

Технологии не стоят на месте, ими пользуются повсюду, в том числе и на производстве. Раньше фрезерные станки работали только в ручном режиме и требовали постоянного контроля со стороны человека. Теперь же появились фрезеры с ЧПУ , которые значительно облегчают процесс производства и обработки деталей. Расскажем подробнее о подобных станках.

Что это такое?

ЧПУ – числовое программное управление. Уже по названию можно судить, что станки с такой системой отличаются компьютеризированным управлением. Система самостоятельно выбирает и задает условия для нормального функционирования стола, шпинделя и суппорта в течение всего процесса работы станка. Контроль также осуществляется в автоматическом режиме – с помощью кодов G и M-типа.

СПРАВКА! Такие конструкции позволяют изготавливать детали без постоянного контроля человека. Однако для запуска все же нужен оператор.

Особенности и отличия от обычных станков

Сравнение обычных станков и станков с ЧПУ можно описать следующим образом:

Микрофрезерный станок идет отдельно в комплекте с блоком питания.
Движение оси во фрезере происходит только с помощью автоматической системы. В то время как на обычном станке все действия происходят вручную.
Все оси устройства могут объединяться в единую систему. А вот в обычном станке объединить оси просто невозможно.
При работе на станке с ЧПУ может быть большая нагрузка по сравнению с обычными аппаратами.
Техника с автоматическим управлением оснащена гидравлическими или пневматическими системами.
В автоматическом фрезерном станке предусмотрены устройства предохранения, в обычных станках такого нет.
При работе с системой ЧПУ можно добиться более точных деталей, которым практически не нужна дальнейшая обработка.
Автоматическое управление позволяет заниматься массовым производством и при этом не терять в качестве.

Для обработки каких материалов предназначены?

Фрезерное оборудование предназначено для различных видов обработки материала. Это может быть сверление, резка, точный расчет расстояний между отверстиями. При обработке могут быть использованы следующие материалы:

древесина;
керамика;
металлы (как черные, так и цветные);
материалы, выполненные из полимера;
камень (подходит и искусственный, и природный).

Фрезерный станок с ЧПУ по металлу: описание и конструкция

Конструкция фрезера с ЧПУ по металлу состоит из следующих частей:

Устройства ввода данных. Чаще всего используется три самых популярных разновидности: считыватель перфоленты, считыватель магнитных лент и компьютер, работающий через порт RS-232-C.
Блок управления. Считается сердцем устройства. Блок отвечает за все управление устройства. Система выполняет следующие функции: чтение инструкций кода, расшифровка инструкций, интерполяция, передача команд для движения; получение сигналов обратной связи; выполнение вспомогательных функций.
Исполнительный механизм. Обычно у таких станков подвижный шпиндель и стол. Это необходимо для того, чтобы была возможность контролировать положение детали и скорость ее обработки.
Система привода. В нее входят схемы усилителя, приводные моторы и шарико-винтовой подшипник.
Система обратной связи. Состоит из датчиков либо преобразователей. Иногда ее называют измерительной системой.
Пуль управления. Обычно в таком станке есть яркий большой дисплей, обеспечивающий удобство управления. На дисплее отображаются команды, программы и другие данные, необходимые для полноценной работы станка.

Принцип работы фрезера

Для запуска работы нужно только установить заготовку на рабочем столе и задать нужную программу. Потом автоматическая система будет выполнять все сама. Обработка заготовки производится за счет вращающейся фрезы, которая как раз и режет материал.

Преимущества

Основные достоинства нового вида оборудования:

Растет производительность. Это объясняется тем, что машинное время при производстве увеличивается.
Сокращение штата работников, поэтому и уменьшение затрат на оплату их труда. При работе с устройствами, оснащенными автоматическим управлением, нужны только операторы и контролеры.
Возможность создавать универсальные станки, предназначенные для различной обработки и реализации разных программ.
Повышение точности готовых деталей, отсутствие длительной последующей обработки (большая часть деталей выпускается уже полностью готовыми).
Затраты на предварительное проектирование и дальнейшее изготовление технологического оснащения снижаются.

Фрезерные станки с ЧПУ помогают человеку ускорить производство. При этом человеческие ресурсы используются в минимальном количестве. Такие устройства – отличный вариант для массового и точного производства.

Фрезерный станок с ЧПУ: устройство и принципы работы

Фрезерные станки с ЧПУ – это устройства, имеющие компьютерное управление процессами. До внедрения этой технологии станки управлялись механическим способом. На станках с СУПУ сервоприводами, приводящими аппарат в действие, управляет компьютер, поэтому постоянного внимания оператора процесс уже не требует.

Особенности устройства фрезерного станка с ЧПУ

Фрезерный станок с ЧПУ – аппарат, позволяющий быстро и качественно изготовить любые заготовки со сложными формами из любых твердых материалов – древесины, металлов, пластика и др. Оборудование с ЧПУ значительно упрощает процесс обработки изделий, снижая потребность в ручном труде до минимума.

Такой станок может выполнять следующие функции:

Фрезеровка.
Точение по заданным параметрам.
Расточка деталей.
Зенкерование.
Шлифовка.
Нанесение гравировки.

Компьютерные программы, разработанные для станков, полностью управляют процессом – от контроля за движениями обрабатывающего шпинделя до включения или выключения системы охлаждения в случае необходимости.

Фрезерный станок с ЧПУ имеет следующие конструктивные особенности:

Наличие станины, которая предназначена для крепления всех механических узлов и систем устройства.
Рабочий стол, который может перемещаться в двух направлениях – влево/вправо и вперед/назад.
Пульт управления. Крепится на специальном кронштейне и в большинстве станков может быть перемещен в наиболее удобное для оператора место.
Шпиндель. Эта деталь необходима для обеспечения качественного зажима ножа и придания ему вращения.
Колонна, на которой закреплен шпиндель. Может перемещаться в направлении вверх/вниз.
Защитные кожухи. Требуются для того, чтобы сделать процесс работы на станке максимально безопасным. Они предназначены для защиты оператора от попадания стружки и охлаждающей жидкости, которая попадает в рабочую область под давлением.
Дверца. Предназначена для обеспечения доступа в рабочую зону станка.
Магазин инструментов барабанного типа. Смена ножей происходит по команде управляющего софта.

Устройства для ввода данных

Предназначено для ввода оператором параметров программы обработки изделия на фрезерном станке.

Наиболее популярными устройствами ввода являются:

Считыватель перфоленты.
Считыватель магнитных лент.
Персональный компьютер.

Все они работают через порт формата RS-232-C.

Блок управления станком

Это сердце устройств с ЧПУ. Именно с помощью этого узла осуществляется все управление устройством. Функции управляющего блока:

Чтение и обработка инструкций, вводимых оператором.
Расшифровка кодов.
Интерполяция (может быть линейной, круговой или спиральной). Требуется для генерации движения осей станка.
Передача команд по управлению осями.
Получение и обработка сигналов обратной связи о положении и скоростях осей.
Управление дополнительными функциями – включение и выключение охлаждающей системы устройства, смена режущего инструмента, шпинделя и т. д.

ВАЖНО! Подсистема управления – центральная часть всего станка. Она предназначена для взаимодействия с оператором, контролирующим процесс обработки и чтения управляющих программ.

Системы управления могут быть двух типов:

Закрытыми, то есть имеющими собственные алгоритмы и циклы работы, о специфике которых производители не распространяют информацию. Отличаются повышенной надежностью.
Открытыми. Программное обеспечение таких устройств во многом повторяет софт, установленный на любой персональный компьютер. Их достоинствами являются доступность и небольшая стоимость электронных компонентов, большую часть из которых можно найти в любом компьютерном магазине.

Самые высокотехнологичные станки оснащены САМ-системой, которая позволяет полностью автоматизировать процесс написания управляющих программ непосредственно на станке. Яркими представителями таких станков являются системы ЧПУ серии MAPPS IV японских станков Mori Seiki. С их помощью операторы могут не только создать программу любого уровня сложности, но и провести ее полную проверку.

Исполнительный механизм

Исполнительный механизм станка включает в себя подвижный рабочий стол и шпиндель. Стол станка управляется движениями осей X и Y, а шпиндель – осью Z.

Подсистема приводов при этом включает в себя набор двигателей и винтовых передач, служащих для исполнения команд, поступающих из управляющей подсистемы – перемещения исполнительных органов станка по заданным осям.

Ходовые винты – важные компоненты исполнительной подсистемы. В сравнении со станками с ручным управлением они отличаются более высокой точностью, что позволяет минимизировать трение, возникающее при движении исполнительного органа и практически исключить появление люфтов. Устранение люфта крайне важно для работы станка, так как это позволяет обеспечить сверхточное позиционирование в пространстве и обеспечить качественное попутное фрезерование.

Двигатели – второй компонент подсистемы. Конструктивные особенности аппарата предусматривают наличие шаговых электродвигателей и серводвигателей.

Шаговые электродвигатели предназначены для преобразования электрических сигналов в дискретное механическое перемещение.

Система привода

Включает в себя:

Схемы усилителя.
Приводные двигатели.
Шарико-винтовой подшипник.

Управляющий блок передает сигналы схемам усилителя о необходимой скорости движения осей и о положении рабочих поверхностей. Затем исправляющие сигналы усиливаются и приводят в действие двигатели привода, передающие усилие шарико-винтовому подшипнику, который служит для настройки расположения рабочей поверхности стола.

Система обратной связи

Основными ее компонентами являются датчики, которые работают по принципу измерительной системы. Они постоянно осуществляют контроль за положением и скоростью ножа.

Блок управления принимает эти сигналы и генерирует новые на основании исчисления разницы между заданными и текущими параметрами, корректируя скорость и направление резки.

ВАЖНО! Основная задача системы обратной связи – обеспечение управляющей системы сведениями о реальном положении исполнительного органа фрезерного станка и о скорости, с которой работают его двигатели.

Пульт управления

Представляет собой дисплей, на котором отображаются команды, сигналы и другие сведения со станка. Закрепляется на кронштейне и может быть перемещен в удобное для оператора место.

Схема устройства фрезерного станка с ЧПУ

Как работает ЧПУ станок?

Процесс изготовления деталей на фрезерном станке с ЧПУ состоит из нескольких важных этапов.

Проработка дизайна изделия. С помощью специализированного ПО создается двух или трехмерная модель детали.
Создается программа для ЧПУ. В моделях, оснащенных САМ-системами, модель детали самостоятельно преобразовывается в g-код. В стандартных моделях программа разрабатывается оператором и подгружается в систему.
Следующий этап – настройка фрезерного станка. Процедура производится в несколько шагов:

Проверка комплектации. Нужно убедиться, что все технические жидкости присутствуют в достаточном объеме.
Проверьте рабочую зону и уберите лишние предметы с рабочей поверхности.
Включите компрессор и проверьте давление в системе.
Запустите станок, включив кнопку питания.
Загрузите инструменты в барабан в порядке, указанном в программе для ЧПУ.
Установите деталь в тиски или укрепите на рабочем столе аппарата.
Установите параметр коррекции исполнительного органа.
Загрузите программу ЧПУ в управляющий блок.

Фрезеровка. Перед тем как приступить к производству, следует сделать пробный прогон. После завершения работы выньте деталь из тисков и отключите станок от питания.

Современные компьютерные технологии активно внедряются в производство. Например, фрезерные станки с ЧПУ позволяют быстро и эффективно обработать любые участки изделий без привлечения ручного труда операторов. Сферу использования станка с ЧПУ при этом определяет его устройство и принцип работы, поэтому, перед тем как выбрать оборудование для предприятия, следует определиться с тем, какие изделия и из каких материалов на нем будут производиться.

Читайте также: