Фрезерный станок с чпу по металлу возможности

Обновлено: 21.09.2024

Сегодня станок с ЧПУ по металлу представлен множеством разных видов и типов, отличающихся функционалом, техническими характеристикам и назначением - для дома или промышленного использования.

Группы металлообрабатывающего оборудования
Возможности универсального оборудования
Последние тенденции металлообработки
Требования к системам управления
Как выбрать фрезерный станок с ЧПУ
Заключение

С развитием вычислительной техники, во всем мире начался бурный рост производства станков с программным управлением. Их выпускают в России, Италии, Японии, Германии, США, Испании, Китае и Тайване.

Оборудование с ЧПУ востребовано наряду с универсальными и агрегатными станками, производя большую номенклатуру продукции. Потребителям весьма импонирует быстрая их переналадка и возможность многооперационной обработки.

Группы металлообрабатывающего оборудования

Среди металлообрабатывающего оборудования основных групп (токарные и фрезерные), стоит выделить и другие:

распиловочные и циркулярные отрезные станки;
ленточнопильные, способные осуществлять продольное распиливание заготовок;
вертикально-сверлильные, в которых шпиндель расположен вверху;
сверлильно-долбежные;
шлифовочные и торцовочные станки, качественно обрабатывающие поверхности.

Общее у этих агрегатов – работа с любым металлом. Их объединяет и наличие станины, на которой устанавливают главный «узел» – металлообрабатывающий элемент. Устройство имеет электродвигатель, платформу подачи, разнообразные фиксаторы, рабочую оснастку – по специфике выполняемой технологической операции.

Рядом с массивными и крупными промышленными вариантами, выглядят весьма компактно мобильные настольные станки и мини-станки по обработке металла, применяемые в ювелирном деле, и граверы.

Возможности универсального оборудования

Среди оборудования по обработке материалов, фрезерный станок с ЧПУ по металлу применяется наиболее часто. Наиболее распространённый тип такого станка – консольный фрезерный. Ему свойственно наличие консоли. Эта жёсткая корпусная деталь способна перемещать каретку по направляющим станины. В таком станке с ЧПУ шпиндель агрегата не может перемещаться или совершает мало движений. Все работу по перемещениям в пространстве выполняет стол с закрепленной деталью.

Большинство консольно-фрезерных станков (с горизонтальной или вертикальной обработкой) – универсальны. На них фрезеруют детали из стальных заготовок, чугуна и цветных металлов. У операторов есть выбор из совокупности цилиндрических, дисковых, фасонных, угловых, торцовых, концевых и других фрез для изготовления небольших по численности партий, производят изделия крупными серийными партиями.

Например, на консольно-фрезерном станке 6Р82 несложно обрабатывать любые заготовки. К тому же есть возможность расширить функционал станка, пользуясь поворотным круглым столом, накладными головками из числа универсальных и делительных, применяя прочие приспособления.

Максимальные размеры заготовок, которые способны обрабатываться на данных станках – 800х240х370 мм. Можно выбрать любую скорость резания фрезой (интервал 31,5 – 1600 оборотов за минуту). Благодаря столу, поворачивающемуся на ±45°вокруг вертикальной оси, можно выполнять фрезеровку заготовки (не переустанавливая) под различными углами, что способствует точности изготовления деталей и высокой производительности.

Тот факт, что этот станок автоматизирован, предоставляет возможность на заводах налаживать многостаночное обслуживание.

Последние тенденции металлообработки

Стоит обсудить, хотя бы поверхностно, тенденции развития отрасли. Пристальное внимание уделяется работающим с высокой скоростью 5-координатным станкам, с наличием линейных приводов и сложных систем спутников. Поэтому обработка с их помощью (резание с высокой скоростью) востребована в аэрокосмической и автомобильной сфере, а также на предприятиях по производству штампов и пресс-форм.

Но из-за того, что линейные приводы сильно нагреваются, сфера их использования ограничена – разве что в дыропробивающем прессе и лазерном станке, а в случае с обрабатывающими роботизированными центрами их применение проблематично. Хотя, фирме DMG удается их применять для работы 5-координатного станка.

Сегодня стала весьма популярной технология, при которой деталь обрабатывается с одной установки.

Еще 20 лет назад для производства станины и стоек станка с ЧПУ применяли металлы, а в качестве эксперимента, делали их из полимерных композитов. Сегодня это уже испытанный и широко применяемый материал. Речь идет о двух видах материалов:

МПК (минералполимерный композит или полимерный бетон) фирмы Studer. Его фирменные названия в станкостроении – гранитан и синтегран.
Phillycast (его выпускает ITW Philadelphia Resins) состоит из крошки гранита, эпоксидных смол, отвердителей и пигментов. Гранит в технологическом процессе иногда заменяют композитом кварца.

Литье станины станка ЧПУ по металлу (полимерный композит) имеет ряд важных преимуществ. У него:

отличный уровень гибкости отливки;
показатель вибропоглощения в 10 раз превосходит аналогичный у чугуна и стали;
у режущих инструментов и шлифовальных кругов образуется повышенная стойкость – до 30%;
наблюдается стойкость к химическим воздействиям (в том числе, к смазочно-охлаждающей жидкости), коррозии, а также материалу не повредят кратковременные колебания температуры.

Требования к системам управления

Чтобы была высокой скорость подач и перемещений фрезера, нужны контроллеры цифрового типа, способные управлять процессами ускорения и торможения. Вместе со встроенным пультом промышленной ПЭВМ, они могут работать и без участия человека. А если их соединить с компьютерной сетью компании, возможен даже дистанционный мониторинг.

Сегодня разработчики контроллеров располагают устойчивыми версиями Windows NT в реальном времени с использованием всех преимуществ Интернета. В системах ЧПУ используются ступенчатые микропроцессоры, дающие возможность для обработки 1100 5-координатных блоков за секунду. К тому же, предварительная обработка информации в программах, предусматривающих механообработку деталей фрезером при большом массиве данных, не понадобится.

Что касается инструментальных систем, реально выполнять мониторинг состояния фрезеровочных инструментов, данные о котором передаются обратно на контроллер. Теперь одно устройство для автоматической смены инструментария, может обслуживать несколько станков.

Есть преимущества ЧПУ системы HAAS для фрезерного станка. Она интуитивно понятна, легко осваивается в сжатые сроки. Это прецизионное оборудование, работающее с повышенной точностью, имеет большое количество унифицированных узлов, что способствует снижению затрат на его обслуживание.

Как выбрать фрезерный станок с ЧПУ

Прежде, чем приобрести фрезерный станок по металлу, надо изучить их технические характеристики. Для этого стоит войти на портал chipmaker и познакомиться в Каталоге с паспортами станков в электронном виде. Сайт еще называют Металлическим форумом, так как там можно найти все необходимое для металлообработки.

Каждый, кто уже фрезеровал заготовки для получения металлических изделий, в свое время получил на форуме много советов и ценных рекомендаций от опытных специалистов в этой сфере. Вместе с новичками активно обсуждаются темы, связанные с наполняемостью рынка станков.

Стоит отметить, что станки, у которых широкий диапазон использования, находят своих потребителей, имеющих неодинаковые финансовые возможности.

Стоимость устройств связана со многими параметрами:

габаритами и массой заготовок;
конфигурацией деталей, точностью и качеством поверхностей после обработки;
режимами обработки (речь идёт о частоте вращения шпинделя, мощности и крутящем моменте);
планируемым объемом выпуска деталей.

Фрезерный станок консольного типа может долго послужить своему владельцу в небольшой мастерской. А вот крупные обрабатывающие центры с ЧПУ предназначаются для предприятий тяжелого машиностроения и аэрокосмической отрасли. Фрезерным оборудованием пользуются при обработке широкого спектра корпусных деталей любой сложности, штампов и 3D пресс-форм.

Консольные фрезеры ЧПУ по металлу представлены многими моделями. В числе наиболее популярных – недорогой вертикальный станок 6Р13ФЗ. У него габариты рабочей поверхности стола – 400×1600 мм, он перемещается по координатам с большой скоростью – 2400 мм/мин, имея величину мощности главного привода 7,5 кВт.

Главный его узел – станина с консолью на вертикальных направляющих. Станок также укомплектован коробкой скоростей, шпинделем, есть стол со скользящими салазками и редуктор. Перемещение выполняется посредством гидродвигателя.

К консольному типу относятся и горизонтально-фрезерные станки. Они эффективны тогда, когда число технологических операций ограничено, и нужно обрабатывать в основном плоские и фасонные поверхности.

Заключение

Что же такое фрезерная обработка? Наглядно этот технологический процесс можно увидеть на примере фрезеровки алюминиевой заготовки в данном видео:

Такие демонстрации работы оборудования с числовым управлением в интернете очень популярны. Можно полюбоваться и четкой работой станка по металлу с ЧПУ, и получаемыми в итоге изделиями.

После этого несложно будет определиться и выбрать такой станок, который устроит покупателя во всех отношениях: по функционалу, энергоемкости и стоимости. За такой техникой – будущее.

Какой фрезер ЧПУ выбрать и под какие задачи

Когда встает речь о приобретении фрезерного станка с числовым программным управлением, то неизбежно возникает вопрос выбора оборудования среди огромного спектра предложений на рынке.

С чего же начать выбор фрезерного станка?

Самым первым делом необходимо определиться какие материалы планируется обрабатывать. Первый параметр, который необходимо учитывать это размер заготовки, от этого напрямую зависит размер рабочего поля станка.

Если вы планируете заняться изготовлением сувенирной продукции, с небольшими размерами, то вам будет достаточно фрезерного станка рабочим полем в пределах нескольких десятков сантиметров, как изображено на Рисунке 1. Варианты фрезеров настольного типа очень востребованы при гравировке и 3D резки небольших объектов.

При необходимости обработки материалов большого периметра, таких как листовой материал при изготовлении мебельной продукции, в рекламном производстве естественным становится выбор оборудования с большим рабочим полем. Это уже напольные станки на массивной станине, как изображено на рисунке 2.

Резка и гравировка материалов с большим периметром, таких как ХДФ, МДФ, фанера, акрил, оргстекло, композитный пластик, ПЭТ, ПВХ, поликарбонат и др., потребуют размеры рабочего поля уже измеряемого сотнями сантиметров. Популярными размерами рабочего станка в данном случае являются фрезерные станки с полем 1,3 х 2,5 метра и 2,0 х 3,0 метра. Встречаются так же станки с длиной рабочего поля 4 метра и даже 6 метров.

Далее следует определить структуру рабочего стола станка

Рабочий стол с Т-слот панелями. Применяется когда обрабатываемые материалы будут несклонными к деформации под собственным напряжением. Это как правило толстолистовые и тяжелые материалы, например, толщиной листа от 6 мм. Заготовки в данном случае крепятся к столу путем механического крепления специальными зажимами.
Вакуумный стол создан для того, чтобы притягивать обрабатываемый материал к рабочей зоне путем создания вакуума под столом. Вакуум создается с помощью мощного компрессора. Атмосферное давление в этом случае обеспечивает надежное притягивание материала к рабочему столу. Используется это как правило при работе с тонкими материалами, например, с рулонными, склонными к скрутке или тонколистовыми, которые уже имеют волнообразную структуру.

Следующим шагом необходимо определиться с выбором шпинделя (Рисунок 3. Выбор шпинделя для фрезерного станка зависит от плотности и жесткости обрабатываемых материалов. В первую очередь необходимо определиться с мощностью шпинделя:

При работе с мягкими материалами, такими как дерево, фанера, алюминий и другие мягкие металлы или пластик достаточно шпинделя 1,5 Квт. Если же вы данные материалы чаще режете чем гравируете, то мощность шпинделя неплохо бы было увеличить до 2,5 КВт.
При работе с твердыми материалами такими как искусственный камень или мрамор мощность шпинделя уже должна соответствовать 3 – 5 КВт.
При работе же с природным камнем, гранитом и тд. Уже требуется мощность шпинделя от 5 КВт и выше.

Мощность шпинделя так же определяет скорость резки материала. Так же чем мощнее шпиндель, тем легче он переносит механические нагрузки при резке.

Шпиндели так же классифицируются по размеру. Чем больше шпиндель, тем больший по диаметру инструмент можно в нем закрепить. Размер шпинделя напрямую зависит от поставленных задач.

По типу охлаждения шпиндели бывают:

Жидкостного охлаждения. Шпиндель охлаждается с помощью воды или тосола и имеет достаточно хороший отвод тепла. При такой схеме чаще всего требуется подключение выносного чиллера с фреоном для охлаждения циркулирующей жидкости. Охлаждение жидкостью является приоритетным особенно при многочасовой бесперебойной работе станка. Такой тип шпинделей подходит для любых задач.
Воздушного охлаждения. Система охлаждается нагнетаемым потоком воздуха, является более неприхотливым и простым вариантом, соответственно не требует подключения выносного чиллера, но и имеет несколько недостатков. Такая система охлаждения стоит дороже и сопряжена с частым засорением фильтра, если отходы при резке или гравировке имеют мелкодисперсный характер. При засорении фильтра шпиндель начинает перегреваться. Так же шпиндель с воздушным охлаждение начинает нагреваться при работе на низких оборотах, так как скорость охлаждающей крыльчатки зависит от оборотов шпинделя.

В общем за шпинделем необходимо тщательно следить, содержать его в чистоте и проверять смазку, наблюдать за подшипниками и тогда он отработает весь заложенный в него ресурс.

Затем необходимо определиться с габаритами шпинделя. От этого зависит размер устанавливаемой цанги, а, следовательно, минимальный и максимальный диаметр устанавливаемого инструмента.

Так же следует выбрать такой параметр как максимальная скорость вращения шпинделя, которая рассчитывается по формуле на Рисунке 4, где:

d – диаметр инструмента (мм)

v – скорость резания (м/мин)

Пи = 3,1415926…

n – искомая скорость вращения шпинделя (об/мин)

Соответственно зная какими будут диаметры рабочих фрез и необходимая скорость фрезерования, можно определить насколько оборотистым должен быть шпиндель. Скорость вращения шпинделя на современных фрезеровальных станках ЧПУ находится в диапазоне от 8000 до 24000 оборотов в минуту.

Когда одного шпинделя мало

Если встает вопрос о поточном производстве однотипной продукции, то необходимо задуматься о фрезерном станке, имеющим несколько шпинделей на одном портале, как показано на Рисунке 5. Такой станок дает возможность одновременно изготавливать не одно изделие, а сразу столько, сколько у вас установлено шпинделей.

Например, вы производите фрезерованием однотипные шахматные фигуры, а рабочее поле позволяет разместить несколько заготовок в ряд, тогда и появляется необходимость во фрезерном многошпиндельном станке. Производительность возрастает кратно количеству установленных шпинделей.

Когда необходимо несколько разных инструментов

Часто бывает, когда обработка одной заготовки ведется сразу несколькими типами фрез. Тогда на выручку приходит фрезерный станок ЧПУ с автоматической сменой инструмента, как изображено на Рисунке 6. Оператору, обслуживающему станок не надо каждый раз тратить время на замену фрезы в шпинделе, когда этого требует фаза производственного цикла. Станок сам находит нужный инструмент и производит его смену. Единственным неприятным моментов при данной схеме работы является тот факт, что происходит удорожание оборудования, поэтому необходимо просчитать его целесообразность.

Ознакомившись с данной статьей, вы примерно начнете понимать с каких аспектов нужно начинать выбор фрезерного станка под ваши задачи, чтобы, минимизировав затраты получить максимальную производительность, а следовательно и рентабельность.

Для чего нужен фрезерный станок с ЧПУ

Фрезерный станок с ЧПУ применяется для обработки материалов различного назначения фрезой — металлическим резаком, который имеет одну или несколько режущих кромок. В зависимости от назначения их производят в разных формах: с различным типом крепления, диаметром, числом кромок. Фреза разных типов может быть использована для следующих работ:

нарезка резьбы;
сверление;
изготовление пазов;
распиловочные и отрезные работы;
рельефная обработка.

Возможности современного фрезерного оборудования с ЧПУ этим не ограничиваются. Промышленный комплекс с автоматизированным управлением, предназначенный для фрезерной обработки, способен без вмешательства оператора осуществлять полный рабочий цикл по многим типам работ, в том числе замену инструмента.

Типы фрезеровщиков с ЧПУ

Фрезерное оборудование является универсальным, и включает в себя несколько систем, которые различаются типом подачи, размещением головки, конструкцией станины, назначением. На сегодняшний день наиболее распространены следующие виды:

вертикальные — рабочий стол расположен под фрезой;
горизонтальные — ось неподвижно закреплена сбоку от рабочего стола, который может перемещаться по двум осям;
продольные — такие станки используют для работы с заготовками больших размеров
токарно-фрезерные — используется для фрезерования и расточки заготовок самой высокий сложности;
универсальные — представляет собой комплекс с горизонтально фиксированным шпинделем и поворотным столом, что позволяет фрезеровать поверхности, ориентированные параллельно или перпендикулярно горизонтальной плоскости;
широкоуниверсальные — следующий этап совершенствования универсальных комплексов, позволяющий обрабатывать заготовки по нескольким плоскостям одновременно. У них предусмотрено несколько шпиндельных головок. Существуют трех-, четырех- и пятиосевые разновидности.
Настольные — они отличаются компактностью, имеют невысокую производительность, используются для производства штучных изделий. Благодаря небольшим габаритам помещаются на столе.

Практически все фрезерные станки с ЧПУ, представленные на рынке оборудования для обработки материалов, обладают возможностью работать в полуавтоматическом или полностью в автоматическом режиме.

Такую возможность обеспечивает комплектация контроллерами, передающими управляющие команды от компьютера к исполнительным механизмам станка, которыми являются шаговые электродвигатели.

Это позволяет значительно повысить производительность процесса и повысить культуру производства:

обеспечивается высокое качество реза;
высокая степень автоматизации позволяет практически исключить брак;
снижается количество отходов;
автоматизированные станки безопаснее для персонала.

Для чего нужен ЧПУ Фрезер

Фрезерное ЧПУ оборудование универсально, и позволяет решать самые разнообразные задачи: от массового выпуска однотипной продукции, обеспечивая при этом высокую воспроизводимость результатов, до производства оригинальных изделий штучным тиражом.

Станки с ЧПУ приобретают и промышленные предприятия с большим объемом производства, и владельцы частных мастерских, в большей степени ориентированных на выполнение уникальных изделий по индивидуальным заказам. Фрезерам под силу обрабатывать самый широкий спектр материалов, в том числе металлы, независимо от твердости, древесину, пластик, резину и многое другое, вплоть до бумаги. На ней специальными тонкими фрезами гравируют рисунки, логотипы, надписи.

Благодаря высокой точности и производительности фрезеры используется в следующих областях деятельности:

Деревообработка

В производстве дверей и мебели фрезерный комплекс с ЧПУ является неотъемлемым атрибутом. Используя фрезы разного типа, на одном станке можно распилить материал до нужных размеров, изготовить паз, выполнить сверление, торцевание, выгравировать изображение.

Помимо этого фрезерные станки широко используются для изготовления и обработки плинтусов, балясин, и других изделия из дерева. Разнообразные узоры наносятся с высокой точностью. В некоторых случаях орнамент, изготавливаемый при обработке невозможно воспроизвести вручную.

Обработка металлов

Фрезерные станки с ЧПУ позволяют выполнять любые технологические операции, применяемые в металлообработке, не оглядываясь на прочность металла:

токарные работы
гравировка металлических поверхностей
шлифовка
изготовление заготовок по заданным размерам
нарезание резьбы
расточка
черновая и финишная обработка
нанесение рельефных изображений, и многое другое.

Дизайн и архитектура, макетирование

Фрезер с ЧПУ позволяет создавать объемные и плоские логотипы, рекламные и дизайнерские объекты, макеты зданий, элементы уличной архитектуры, барельефы, псевдо 3D-панно. Объекты могут выполняться из различных материалов, в числе которых камень, стекло, древесина и т.д. ювелирная промышленность

Станки с ЧПУ в сфере обработки драгоценных камней не имеют конкурентов. Ручной труд не состоянии обеспечить сопоставимую производительность и точность. Ювелирные фрезерные станки позволяют производить следующие работы:

нанесение гравировок;
создание коллекционных монет;
производство сувенирных изделий;
изготовление восковых форм.

Ортопедия

Изготовление стоматологических протезов с использованием фрезерных станков ЧПУ позволяет добиться максимально точного соответствия изделия слепкам, поэтому в области протезирования зубов оборудование подобного типа используется достаточно интенсивно. К изготовленным протезам (мостам, имплантам, коронкам) не требуются длительного привыкания.

Машиностроение

Многие узлы и детали машин обрабатываются на фрезерах. Работы включают в себя изготовление шестерен, втулок, обработку цилиндров, в том числе для двигателей внутреннего сгорания, и тому подобное.

Handmade

Это широкая сфера применения фрезерного оборудования, в которую входит производство подарков, украшений, игрушек, других товаров бытового применения.

Многофункциональность, универсальность, высокая эффективность, точность обработки и высокая воспроизводимость результатов делают фрезерные комплексы с ЧПУ необходимым условием для успешного развития любого производства, а также для изготовления оригинальных, уникальных изделий.

Возможности фрезерных станков с ЧПУ

Фрезерный станок с ЧПУ – это автоматизированное устройство для работы с заготовками и получения готовых продуктов из разных материалов (камень, стекло, пластик, металл, дерево и пр.).

Принцип работы фрезерного станка зависит от ряда параметров: вид операции (черновая или чистовая резка), используемого инструмента (модели фрезы), формы готового изделия (цилиндр, квадрат, плоское, трехмерное).

Так же немало важную роль играет и конструкция устройства, его системы охлаждения, высоты портала, его длины и ширины.

Обработка

Фрезеровка прочных материалов (камень, металл) происходит на очень высокой скорости – от 25 до 30 тысяч оборотов в минуту. Менее прочные материалы (заготовки из дерева) обрабатываются при скорости – 18 тысяч оборотов в минуту. А совсем мягкие изделия, такие как, пластик и стекло, чаще всего обрабатываются при 4 – 5 тысяч оборотов в минуту.

Возможность изменять скорость вращения шпинделя осуществляется с помощью инвертора в конкретном техническом пр.

Обратите внимание, что сильное снижение скорости вращения уменьшает крутящий момент на валу шпинделя.

Это возможно компенсировать, используя инвертор, но только частично, поддерживая крутящий момент (специальная функция).

Дополнительные опции

Например, в момент фрезеровки деревянных изделий у современных станков с ЧПУ есть возможность исключить попадание отходов производства в важные детали станка. Для этого используется система аспирации, которая высасывает и удаляет стружку с зоны резки.

Если необходимо изготовить более сложное, фигурное изделие (например, балясину) на фрезерных станках устанавливается поворотное устройство.

Во время чистовой фрезеровки деталей, чтобы получить гладкую поверхность и края резки используются однолезвийные спиральные фрезы.

При фрезеровке твердых материалов (гранита, металла) происходит сильный нагрев шпинделя и самой фрезы. Системы охлаждения бывают разных типов:

Поток под давлением направляет жидкость на саму фрезу.
Распыление масла в виде тумана «масляный слой».

Размеры рабочей поверхности и высота портала выбирают исходя их габаритов обрабатываемой заготовки. Соответственно рабочий стол фрезерного станка с ЧПУ должен быть больше размеров обрабатываемой заготовки.

Расчет высоты портала (параметры оси Z) высчитывается из расстояния от верхней точки рабочей поверхности до расположения фрезы на шпинделе. Высоту необходимо выбрать из максимальной толщины обрабатываемых материалов, учитывая при этом запас.

Устанавливая поворотный механизм учитывайте, для обработки вращающихся заготовок, что высота портала должна быть не меньше 150 мм.

Станины станка

Станины станка могут быть литыми из чугуна или стали, сварными из толстостенных стальных труб прямоугольного сечения.

Литая станина из чугуна лучше гасит вибрацию, но тяжелее. Литые стальные станины легче, ремонтируются методом сварки.

Читайте также: