Станок чпу по металлу характеристика

Обновлено: 06.07.2024

Фрезерные станки с числовым программным управлением позволяют изготавливать дома и в условиях мастерской или цеха самые разные изделия от элементов резного декора и кухонных досок до деталей, востребованных в производстве реактивных авиационных двигателей или необходимых для модернизации и ремонта заводских агрегатов.

Чтобы при минимальных затратах на покупку станка и комплектующих получить оборудование, удовлетворяющее потребностям предприятия, необходимо учесть не только материал, который будет использоваться в производстве, ожидаемую точность, сложность и технологию его обработки, но и размер рабочего пространства, навыки обслуживающего персонала.

Выбор станка с ЧПУ: основные критерии

Современный станок с числовым программным управлением представляет собой конструктивно сложную программно-аппаратную систему, способную под контролем встроенного или внешнего компьютера быстро и точно воспроизвести запрограммированную модель. Кажется, что выбрать оптимальный вариант несложно, если есть деньги – покупай самый современный мощный высокоскоростной агрегат – и проблема решена.

На самом деле, специализированное оборудование часто может дать в работе лучший результат, чем самый мощный агрегат, в инструкции которого важный для производственных целей материал упоминается вскользь, как второстепенный. На металлообрабатывающий станок можно, конечно, установить цельноспеченную алмазную фрезу, чтобы работать со стеклом.

Справка! При изготовлении цельноспеченных фрез алмазная крошка определенной фракции спекается со сталью в условиях высокой температуры и повышенного давления. Такой инструмент прочен, долговечен и способен выдержать разогрев до 700 °C, если применяется для грубой быстрой обработки твердых материалов. А вот на постобработке постоянно применять его не стоит, фреза быстро придет в негодность. Конечное качество изделия будет хуже, чем при использовании стальной фрезы с алмазными режущими кромками.

Обязательным условием для качественной работы по стеклу является подача жидкости в место контакта режущего инструмента с заготовкой, необходимая как для охлаждения фрезы, так и для немедленного удаления стеклянной отработки, которая может попадать в дыхательные пути мастера или мешать дальнейшей обработке детали, засоряя зону рабочего контакта. В станках для фрезеровки металла подача охлаждающей жидкости не всегда предусмотрена.

Размеры, мм 610 х 490 х 390
Программное обеспечение Mach3, Emc2

Количество оборотов шпинделя 11000 об./мин
Мощность шпинделя 300 Вт
Осей 3
Повторяемость 0.05 мм
Рабочая подача 4000 мм/мин
Рабочая скорость, мм/мин 300-3000
Рабочее поле 390 х 280 х 55 мм
Тип двигателя шаговый 57/1. 8A

Многофункциональный агрегат, заменив собою сразу несколько станков, казалось бы, может все, и значительно облегчит жизнь работников ремонтной мастерской, которым регулярно приходится изготавливать запчасти из разных материалов. Но для цеха, вырезающего барельефы на поверхности гранита и мрамора, даже самый дорогой многофункциональный станок с ЧПУ будет не лучшим решением, поскольку износ его больше, а возможности меньше, чем у такого же по цене гравировального, предназначенного для работы по камню.

По назначению

Назначение станка с ЧПУ определяется материалом, который он способен обработать, и областью применения. Обычно для работы по камню, стеклу, металлу, дереву, гипсу, оргстеклу, ПВХ, двухслойному пластику применяют высокоскоростное оборудование. Фрезерно-гравировальные устройства предполагают помимо 3D-резки раскрой листовых материалов больших размеров.

Граверы способны выполнять 2D, 3D и 4D-обработку заготовки. Узкопрофильный станок по древесине дает возможность не оставлять задиров даже на мягком дереве. Компактные настольные приборы подходят для 3D-обработки и гравировки древесины, алюминия, оргстекла, ДСП и ПВХ, применяемых в отделке интерьера.

Специализированные

Предпринимателю, который планирует организовать выпуск продукции из строго определенного материала, стоит обратить внимание на фрезерные станки специального назначения:

Металлообрабатывающее оборудование отличается мощностью, прочностью, часто оснащено подачей охлаждающей жидкости в рабочую зону и креплением для раструба промышленного пылесоса.
Станкам с ЧПУ для работы с древесиной и пластиком не требуется сверхмощность, охлаждение фрезы, поэтому стоят они дешевле.
Оборудование, применяемое в производстве корпусной мебели, отличается от других фрезерных станков с ЧПУ большой областью фрезеровки, усложненной конструкцией рамы и направляющих.
Стеклообрабатывающие станки обязательно оборудованы подачей охлаждающей жидкости в рабочую зону и укомплектованы специальными фрезами с алмазными, корундовыми и твердосплавными рабочими поверхностями.
Агрегаты для работы по камню очень мощные, громоздкие и дорогие. Отличаются они устойчивостью станины, большой рабочей зоной, в которую подается охлаждающая жидкость. Крошка и пыль крупной фракции в процессе работы удаляются пылесосом. Оборудование укомплектовано режущим инструментом высокой прочности. Иногда ими можно обрабатывать даже металлические и стеклянные заготовки.

Многоцелевые

Многоцелевые системы совмещают в себе функции фрезерного и токарного станков, позволяя выполнять быстрее и точнее раскрой материала, фрезерование, зенкеровку, нарезку фасок и резьбы в случае потребности в использовании нескольких технологий в обработке одной заготовки. Преимуществом этой разновидности оборудования является отсутствие необходимости переустановки обрабатываемой детали для последующей работы с ней, что обусловлено применением комбинированного ПО и универсальным сверлильно-расточным инструментом.

Технические характеристики станков с ЧПУ

Числовое программное управление (ЧПУ) активно внедряется в современные производственные процессы. Создано разнообразное оборудование, обеспечивающее высокоточную скоростную обработку. Основные технические характеристики станков с ЧПУ помогают ориентироваться в потоке информации и делать правильный выбор.

Основные технические характеристики станков с ЧПУ

Станки с ЧПУ, прежде всего, классифицируются по своему назначению. Выделяются такие разновидности: токарные, фрезерные, сверлильные, расточные, а также оборудование для проведения специальных работ. Кроме того, выпускаются универсальные станки, способные выполнять разнообразные функции, — многоцелевые обрабатывающие центры.

Каждый тип станка имеет свои специфические параметры, но можно отметить и общие для всех разновидностей критерии: класс точности, тип устройства ЧПУ, число управляемых координат, т. е. количество плоскостей, в которых обрабатывается заготовка. Основные рабочие характеристики и оснащение оборудования зависят от его назначения и технологических возможностей.

Токарный

Токарные станки с ЧПУ предназначены для изготовления деталей сложной формы из цилиндрических заготовок в автоматическом режиме. Они способны обеспечить до 6 управляемых осей обработки с использованием до 6 разных рабочих инструментов. К данной категории оборудования относятся непосредственно токарные станки целевого назначения, универсальные, карусельного и лоботокарного типа, токарно-фрезерные обрабатывающие центры.

Токарные станки могут оснащаться головкой револьверного типа с приводом для специальных приспособлений, контршпинделем со специальным зажимом цангового типа, задним суппортом для обработки заготовок с обратной стороны. Универсальные аппараты обеспечивают выполнение любых токарных операций. В них могут закладываться такие особенности: приводной инструмент, головки для сверления, фрезерования и шлифования, система автоматической смены инструмента.

Технические характеристики, на которые следует обратить особое внимание:

Скорость обработки. Она зависит от скорости вращения шпинделя и линейного перемещения суппорта. Скорость вращения, как правило, составляет 4000–10000 об/мин, а при горизонтальной станине — до 20000 об/мин. Ускоренное линейное перемещение может достигать 10–12 м/мин.
Мощность двигателя шпинделя. Она определяет эффективность работы. Токарные станки с ЧПУ могут иметь мощность 45–50 кВт и более.
Размеры обрабатываемой заготовки. Лимитируется максимальный диаметр и наибольшая длина. Эти параметры связаны с габаритами и мощностью. Диаметр может находиться в диапазоне от 40 до 150 см, а стандартная длина — до 100–150 см, но есть станки, где она превышает 10 м.
Точность позиционирования. Она определяет класс точности обработки и точность повторений. В токарных станках с ЧПУ она достигает 0,003–0,005 мм.

При выборе оборудования следует обращать внимание на номенклатуру обрабатываемых материалов. Чаще всего они используются для металлообработки. Обеспечивают черновую и чистовую обработку с точностью до 7-го квалитета. Для деревообработки можно использовать менее мощные станки с меньшим классом точности.

Расточный

Расточные станки с ЧПУ выпускаются с горизонтальным или вертикальным расположением шпинделя. Многоцелевой вариант с горизонтальным расположением шпинделя или горизонтально-расточной станок предназначен для обработки крупногабаритных изделий. Он оснащается измерительными датчиками, обеспечивающими высокую точность обработки. Многоцелевой с вертикальным шпинделем или координатно-расточной станок может иметь до 5 управляемых осей. Трехкоординатная модель оснащается двухповоротным столом. Высокоточное перемещение рабочего инструмента обеспечивается шариковыми винтовыми парами. Современные станки обеспечивают выполнение такие операций: растачивание, зенкерование, сверление, нарезка резьбы, обтачивание; торцевое и цилиндрическое фрезерование, подрезка торцов.

Основной параметр расточных станков — диаметр шпинделя. По нему определяется тип оборудования: малый (диаметр 50–130 мм), средний (90–200 мм) и тяжелый (свыше 200 мм). Диаметр шпинделя может достигать 350 мм. Другие важные характеристики:

Мощность. Для горизонтальных станков она составляет 20–40 кВт, а вертикальных — до 10–15 кВт.
Размеры рабочего стола. Они определяют габариты обрабатываемой заготовки. Могут находиться в диапазоне от 100 × 50 см (для малого класса) до 200 × 180 см (тяжелые станки).
Скорость вращения шпинделя. Она регулируется в широком диапазоне и зависит от мощности двигателя. В станках с ЧПУ может достигать 1500–2000 об/мин.

Оборудование предназначено для обработки разнообразных материалов. Способны работать со сталью, чугуном, цветными металлами.

Сверлильный

Сверлильные станки с ЧПУ способны обрабатывать изделия фланцевого, корпусного и плоскостного типа с использованием разного инструмента (сверла, развертки, зенкеры и т. п.). Они выпускаются нескольких разновидностей:

вертикально- и горизонтально-сверлильного типа;
с одним или несколькими шпинделями;
с ручной и автоматической сменой инструмента.

Предлагаются также многооперационные сверлильно-фрезерные аппараты.

Функциональные способности станков расширяются за счет дополнительной оснастки:

поворотные, наклонные и маятниковые рабочие столы;
навесные кондукторы;
патроны для нарезания резьбы;
револьверные головки;
патроны быстросъемного типа.

Особой конструкцией отличаются радиально-сверлильные станки с возможностью поворота колонны на 360 °. Они имеют цифровую индикацию и систему коррекции по длине инструмента. Точность позиционирования стола составляет 0,05 мм, а установки координат на радиально-сверлильном станке — 0,001 мм. Количество управляемых координат 3. Одновременно можно управлять двумя координатами.

Основные технические характеристики:

Максимальный диаметр сверления. Определяет возможности оборудования. Наиболее распространены станки, способные сверлить отверстия до 80 мм.
Скорость вращения шпинделя и ее регулировка. Частота вращения может достигать 2000–3000 об/мин.
Размеры рабочего стола. Они зависят от габаритов самого станка. Ширина обычно составляет 40–60 см, а длина может достигать 1,5–2 м и более.

Важно! Сверлильные станки с ЧПУ работают с любым материалом, но наиболее востребовано оборудование для обработки черных и цветных металлов.

Фрезерный

Группа фрезерных станков с ЧПУ включает несколько типов специфического оборудования: трехкоординатные фрезерные станки, многофункциональные станки с вертикальным шпинделем, наклонно-поворотным столом и горизонтальным шпинделем и наклонно-поворотным столом, многоцелевые станки с универсальной фрезерной головкой, продольно-фрезерные станки для обработки панелей, лонжеронов с горизонтальным и вертикальным расположением стола, а также столом адаптивного типа.

Наиболее востребованы трехкоординатные станки, способные выполнять такие операции: сверление, зенкерование, развертка, растачивание, нарезание резьбы, фрезерование плоскостей, карманов, отверстий, контуров и т. п. В современных станках обеспечивается автоматическая смена инструмента по программе, обратная связь через измерительные датчики, коррекция инструмента.

Размеры рабочего стола. Они определяют габариты заготовок, которые можно обработать на станке. Выпускаются мини-варианты с максимальной длиной заготовки 50–60 см до крупногабаритных станков, где можно устанавливать детали 10 и более м.
Материал портала. От него зависит качество обработки. Лучший вариант – чугун. В бюджетных моделях используется алюминий.
Параметры шпинделя. Скорость его вращения зависит от расположения. При горизонтальном расположении она может достигать 20000–22000 об/мин. Наиболее часто параметр регулируется в пределах 3000–8000 об/мин.
Наличие автоматической смены инструмента. В дешевых конструкциях она остается ручной.
Управление. Оно может осуществляться через компьютер или с использованием специальных стоек.

Важное значение придается обслуживанию оборудования. В современных станках предусмотрен простой ввод программ и система коррекции. Настройка вполне доступна любому оператору.

Станки с ЧПУ выпускаются разного типа с целевым назначением. Можно подобрать и многоцелевые, универсальные обрабатывающие центры. Важно правильно оценить технические характеристики оборудования и определить целесообразность внедрения такой техники. При правильном выборе достигается заметная экономическая выгода.

Конструктивные особенности станков с ЧПУ для обработки металлов

Развитие технологий привело к тому, что ручной труд сменился машинным производством. Эта тенденция затронула и сферу металлообработки – станки ЧПУ для обработки металло в также модернизировались, что со временем привело к созданию полностью автоматизированных систем, то есть станков с числовым программным управлением. Такие устройства позволили свести к минимуму участие оператора в процессе обработки деталей и существенно ускорить производственный процесс, сохраняя при этом высокое качество обработки материала.

Станок ЧПУ по металлу: что это?

Устройства с числовым программным управлением предназначены для обработки и резания металлов без вмешательства в технологический процесс оператора. Процесс полностью автоматизирован, что существенно снижает вероятность появления брака на производстве и сокращает временные затраты.

Металлообрабатывающие станки с ЧПУ незаменимы при массовом производстве, где крайне важно изготавливать большое количество одинаковых изделий без потери качества.

Металлообрабатывающие станки с ЧПУ делятся на несколько типов:

вертикальные,
горизонтальные,
продольные,
широкоуниверсальные,
инструментальные.

Принцип работы

Принцип работы металлообрабатывающих станков с компьютерным управлением заключается в исполнении следующего алгоритма:

Оператор разрабатывает программу, исходя из которой будет производиться обработка детали.
Загружает ее в управляющий блок станка.
В управляющем блоке производится обработка введенных данных. Контроллер подготавливает двигательные команды и направляет их в систему привода.
Привод, в свою очередь, осуществляет контроль движения и скорости рабочих блоков станка.
Система обратной связи фиксирует изменения и направляет соответствующие сигналы в блок управляющей системы.
Полученные данные сравниваются с исходными характеристиками, и если обнаруживаются несовпадения – программа автоматически вносит корректировки в производственный процесс.
Оператор во время работы станка через дисплей устройства осуществляет наблюдение за рабочим процессом и может вручную корректировать его через пульт управления в ручном режиме в случае необходимости.

Устройство станка ЧПУ по металлу

Станки с ЧПУ для обработки металлов состоят из нескольких ключевых элементов.

К ним относятся:

Станина, которая служит основанием устройства. Изготавливается с помощью литья, что позволяет погасить вибрации, которые возникают в процессе работы. На станине устанавливаются все прочие узлы станка.
Направляющие. Служат для перемещения рабочей головки станка относительно детали, закрепленной на столе.
Система числового программного управления.
Двигатели.
Дисплей и управляющая панель.
Электрический двигатель со шпинделем.

Электропитание AC220V/50-60Hz
Размеры, мм 1400 x 1100 x 1200
Программное обеспечение DSP A11 (Digital Signal Processor), Type3 Software/France (в комплекте), ArtCAM, PowerMILL, MasterCAM

X-Z структура Немецкие ШВП, круглые прецизионные направляющие
Y-структура Немецкие ШВП (шарико-винтовые пары), квадратные рельсовые направляющие
Количество оборотов шпинделя 11000 об./мин
Мощность шпинделя 2,2 кВт
Осей 3
Охлаждение шпинделя Водяное
Рабочая скорость, мм/мин 6,000 мм/мин
Рабочее поле 600 x 900 x 150 мм
Разрешение/Точность 0.003125 мм /0.025 мм
Формат файла G code
Цанговый патрон ER20
Максимальная скорость перемещения, мм/мин 10,000
Интерфейсы USB 2.2

Виды станков ЧПУ для металлообработки

Станки с ЧПУ, предназначенные для обработки металлов, делятся на несколько типов в зависимости от способов подачи материала, расположения шпинделей и движения портала по направляющим.

Станки могут быть:

Токарными.
Фрезерными .
Вертикальными.
Продольными.
Консольной конструкции.
Широкоуниверсальными, т. е. многопрофильными.

К отдельным видам также относятся станки отрезного типа, которые могут быть:

газовыми,
дуговыми,
плазменными,
лазерными,
гидроабразивными.

В процессе работы на станках с компьютерным управлением все узлы станка работают в автоматическом режиме без непосредственного участия оператора. Все движения устройства контролируются датчиками, установленными внутри станины. В зависимости от принципа работы датчиков можно выделить два типа систем:

Замкнутую. Контроль над рабочим процессом в ней осуществляется несколькими датчиками, а инструменты станка двигаются за счет специализированного привода.
Разомкнутую. На станках устанавливаются двигатели шагового типа, которые могут с максимальной точностью управлять движениями ключевых конструктивных элементов.

Возможности универсальных станков ЧПУ в обработке металла

Чаще всего в металлообработке применяется фрезерный станок консольного типа. Шпиндель в таком устройстве практически не может перемещаться и, соответственно, совершает крайне мало движений. Движение обеспечивает рабочий стол с закрепленной на нем деталью.

Подавляющее число подобных станков универсальны. Они предназначены для фрезеровки заготовок из стали, чугуна и цветных металлов.

На фрезерном станке доступно выполнение следующих операций:

фрезеровка поверхностей с любым наклоном;
фрезеровка уступов, пазов и канавок;
фрезерование поверхностей фасонного и комбинированного типа;
резка материала;
резьбофрезерные работы;
сверление;
расточка;
нанесение резьбы;
обработка поверхностей со сложным профилем.

На токарном станке могут быть выполнены следующие операции:

торцевание и обточка материала;
отрезка заготовок, создание внутренних, торцевых или наружных канавок;
сверление;
шлифовка;
обработка металлов и сплавов.

Тенденции в металлообработке и сферы применения

На сегодняшний день отрасль продолжает свое развитие, а внимание разработчиков направлено на создание высокоскоростных устройств с 5 осями. Детали, созданные на таких станках, отличаются высокой точностью и крайне востребованы в высокотехнологичных отраслях – космической, машиностроительной и т. д.

Размеры, мм 290 x 270 x 280 мм
Программное обеспечение ArtCut Engrave (совместим почти с любой CAM-системой)

Двигатели привода Шаговые двигатели
Код управления G-code
Микроконтроллер USBCNC
Мощность шпинделя 200 Вт, 8000 об/мин
Обработка колец 10-40 мм (внеш/внутр. диаметр), ширина обработки - 1-20 мм
Осей 3
Рабочее поле 80 x 80 x 70 мм
Разрешение, мм 0.00125
Требуемая операционная система Window 2000/XP/7

Требования к системам управления

Качество обработки изделий на металлообрабатывающих станках с ЧПУ напрямую зависит от особенностей и нюансов управляющих систем устройства.

Для того чтобы обеспечить высокую скорость перемещения элементов, конструкция должна быть оснащена контроллерами цифрового типа. К тому же, если станок оборудован пультом ПЭВМ, им можно управлять удаленно, что позволяет исключить вмешательство оператора в производственные процессы.

Устройства с ЧПУ используют в работе операционную систему Windows NT. Ее возможности позволяют осуществлять контроль над работой оборудования в режиме реального времени через сеть Интернет. Наличие ступенчатых микропроцессоров позволяет эффективно управлять инструментальной системой. Они способны автоматически передавать в управляющий блок информацию о состоянии оснастки и автоматически заменять рабочий инструмент.

Как выбрать?

Для того чтобы грамотно подобрать станок для обработки металлов, необходимо тщательно изучить конструктивные особенности доступных моделей и изучить их характеристики.

В первую очередь обратить внимание следует на следующие параметры:

конфигурацию деталей;
точность и качество обработки поверхностей;
габариты станка;
предельную массу заготовок;
доступные режимы обработки;
мощность устройства;
планируемый объем производства;
производительность станка.

Преимущества использования

Основными достоинствами металлообрабатывающих станков с ЧПУ являются:

точность обработки деталей;
снижение вероятности возникновения брака;
высокая производительность;
автоматизация процесса;
скорость замены инструмента во время обработки детали;
автоматизация смены расходных материалов и подачи материала.

Проблемы с оборудованием

Причин, которые могут вызвать проблемы с оборудованием, бывает множество, но все они могут быть классифицированы следующим образом:

ошибки в работе программного обеспечения;
неправильное использование оборудования;
нарушение технологического процесса;
слишком сильный износ деталей станка;
некачественно проведенный ремонт устройства.

Чаще всего пользователи отмечают сбои в работе электроники станка с ЧПУ, которые приводят к ошибкам во время работы по осям устройства. Также нередки случаи поломки инвертора и обрывы проводов.

Станки для обработки металлов с числовым программным управлением практически вытеснили модели устройств с ручным управлением. Это обусловлено тем, что автоматизация процесса значительно увеличивает производительность устройства, позволяет повысить точность обработки и качество изделий, а также скорость проведения работ. Роль оператора теперь сводится к контролю над работой станка и внесению корректировок в технологический процесс, если это необходимо.

Как выбрать станок с ЧПУ, характеристики и назначение

С появлением станков с ЧПУ (числовым программным управлением) кардинально изменился подход к обработке материалов. На это есть несколько причин.

Во-первых, новый тип управления навсегда исключил ошибки, совершаемые в силу человеческого фактора при работе с ручными аналогами. Во-вторых, значительно увеличилась скорость производства. Еще одна причина это высокая точность обработки изделий. Такой станок является обязательным атрибутом на любом предприятии, которое занимается обработкой дерева, металла или других металлов. Учитывая немалую стоимость станка с ЧПУ, важно разобраться, какой чпу станок выбрать, чтобы правильно вложить средства и получить ожидаемые результаты.

Здесь нужно учесть много факторов. Это и ваши потребности, и ваши возможности, правильное сочетание которых приводит к принятию верного решения. Как выбрать чпу станок, учитывая все особенности данной техники, читайте далее в статье.

Содержание

Основные критерии выбора станка

При выборе чпу станка мы предлагаем опираться на следующие критерии: назначение, технология обработки, технические характеристики, экономические факторы. Для начала разберем первую категорию.

Выбор по назначению

Это зависит от материала, с которым вы собираетесь работать. Исходя из этого станки бывают многоцелевые и специализированные.

Станки по металлу (если вам нужен токарный станок с чпу по металлу, характеристики конкретной модели являются определяющим фактором, поскольку вам может подойти как фрезерный, токарный, так и лазерный станок с чпу. В дальнейшем, выбирая токарный станок с чпу, технические характеристики - это основное, от чего нужно отталкиваться).
Станки по дереву (если вы задаетесь вопросом, какой чпу по дереву выбрать, то стоит рассмотреть фрезерные станки).
Станки по пластику (если вам нужно обработать детали из пластика, стоит также рассмотреть фрезерный станок).

Это станки, используемые для комплексной обработки изделий из разных материалов (металл, дерево, пластик, ПВХ).

Выбор по технологии

Станки также классифицируются по технологии обработки материала, или характеру выполняемых работ. Следовательно, делятся на следующие виды:

Фрезерные

Их используют для обработки корпусных деталей. С помощью фрезерного станка чпу можно выполнить развертывание; нарезать, сверлить и растачивать резьбу; выполнять различные виды фрезерования (контурное, плоское, ступенчатое). Далее мы рассмотрим как выбрать фрезерный станок с чпу, учитывая их технические характеристики.

Лазерные

Станки для лазерной резки имеют огромное количество преимуществ по сравнению с механическим способом обработки материалов. Прежде всего, речь идет о точности контура: лазерный луч имеет очень высокую концентрацию мощности по площади (до 10 000 000 Вт/см2, при толщине зоны воздействия в 0,1 мм), благодаря чему имеем максимально точный контур резки или гравировки. Еще одно несомненное преимущество лазерных станков это минимальная потеря материала. Например, во время резки оргстекла стружка или пыль полностью отсутствует. Скорость также имеет значение, особенно для больших производств. Таким образом, покупка лазерного станка окупается за счет высокой скорости обработки деталей.

Многофункциональные

Эти установки позволяют проводить несколько видов работ: фрезерные, токарные, расточные, сверление, нарезка резьбы. Основное преимущество многоцелевых станков состоит в том, что для разных видов обработки одной и той же детали не требуется ее переустановка на другой станок, соответственно, гарантируется максимальная точность обработки, заявленная производителем.

По этой же причине значительно сокращается время, затраченное на изготовление детали, поскольку не требуется передача изделия от одного станка к другому. Если деталь обрабатывается на разных станках, например на токарном и фрезерном, может понадобится изготовление приспособлений для ее закрепления, что является достаточно время- и ресурсозатратно. В случае с многоцелевыми станками чпу эта проблема решена по умолчанию.

Как пример смотрите станок 3D МФУ Snapmaker ниже, в разделе Применение.

Токарные

Такие станки используются для механической обработки деталей из разных материалов в процессе вращения. С помощью такого оборудования можно создать заготовки конической, цилиндрической или сферической формы. Существует несколько видов токарных станков в зависимости от вида обработки деталей. Карусельные токарные станки используются для растачивания и точения невысоких деталей большого диаметра конической и цилиндрической формы. С помощью карусельных станков можно также подрезать торцы и проделывать канавки. Самый распространенный вид - токарно-винторезные станки - предназначены для мелко- и среднесерийного производства, а также для мастерских. Они используются для выполнения различных токарных работ, среди которых точение конусов и нарезание разных видов резьб (метрических, модульных, дюймовых, питчевых). Выбирая токарный станок с чпу, характеристики - это основной критерий, на который стоит обращать внимание.

Выбор по техническим характеристикам

После того, как мы определились с назначением и технологией, самое время сфокусироваться на таком критерии, как технические характеристики станков чпу. Для того, чтобы выбрать самый лучший чпу станок, необходимо обратить внимание на несколько факторов.

Скорость работы и двигатель

В настоящее время скорость шпинделя обычного обрабатывающего центра составляет 4000 ~ 8000 об / мин, вертикальный высокоскоростной станок может достигать 20000 ~ 70000 об / мин, горизонтальный станок - 10000 ~ 20000 об / мин, при этом мощность двигатель шпинделя - в два раза больше. В зависимости от того, для каких целей будет использоваться станок, можно выбрать оборудование с разной скоростью обработки деталей. Например, для лазерной резки на промышленных предприятиях понадобится высокая скорость. При выборе чпу характеристики скорости - один из первых критериев, на который стоит обратить внимание.

Критерий скорости напрямую зависит от типа привода. Шаговые двигатели, установленные в бюджетных станках, с ростом скорости могут пропускать шаг и понижать точность, а серводвигатели отличаются отсутствием погрешности и высокой динамикой работы.

Параметры рабочей поверхности

Три основных линейных координатных (X, Y, Z) хода станка отражают пространство обработки, разрешенное станком. Две координаты X и Z в токарном станке отражают размер допустимого ротора.

Как правило, размер контура обрабатываемой детали должен находиться в пределах пространства обработки станка.

Например, если типичная заготовка представляет собой короб 450 мм × 450 мм × 450 мм, тогда следует выбрать станок с размером рабочей поверхности 500 мм × 500 мм.

При выборе рабочей поверхности, которая по габаритам немного больше, чем обрабатываемая заготовка, учитывается пространство, необходимое для установки зажима.

Размер стола станка и три линейных координатных хода имеют определенную пропорциональную зависимость. Например, у вышеуказанного станка с размером стола 500 мм × 500 мм ход оси X обычно составляет 700 ~ 800 мм, ось Y составляет 500 ~ 700 мм, а ось Z составляет 500 ~ 600 мм.

Следовательно, размер рабочей поверхности в основном определяет размер пространства обработки.

Вместе с этим, область обработки детали должна находиться в пределах диапазона хода. Следует также учитывать ряд возможных проблем, таких как допустимая несущая способность стола станка, мешает ли заготовка смене инструмента и создает ли помехи для других частей, таких как защитный корпус машины.

Мощность

Мощность шпинделя или лазера станка с ЧПУ, (или скорость печати, если речь об аддитивном оборудовании) также является важным критерием при выборе. Если шпиндель слаб, при резке прочных материалов скорость и производительность значительно падает, а также сам станок может деформироваться.

Мощность двигателя шпинделя отражает эффективность и жесткость резки станка.
В современных малых и средних станках с ЧПУ механическое переключение коробки шпинделя используется реже, гораздо чаще используется двигатель с регулируемой скоростью постоянного или переменного тока с большой мощностью для непосредственного соединения шпинделя или даже электрическая шпиндельная конструкция.

Такая конструкция ограничена по крутящему моменту во время низкоскоростной резки, то есть выходная мощность двигателя, регулирующего скорость, понижается на низкой скорости. Чтобы обеспечить низкоскоростной выходной крутящий момент, необходимо использовать двигатель большой мощности.

Точность

Как правило, для станков с ЧПУ имеется от 20 до 30 контрольных критериев точности, но наиболее характерными являются следующие: точность позиционирования по одной оси, точность повторного позиционирования по одной оси и округлость пробного образца, полученного одновременной обработкой более двух осей.

Тип управления

Сегодня существует два типа управления фрезерных станков с чпу: с помощью компьютера с установленным специальным ПО или специализированной автономной стойки. Преимущества использования компьютера заключаются в том, что у оператора есть возможность использовать программу для моделирования и проведения работ, а также выводить графическое отображение процесса работы на экран. Второй тип управления характерен для большинства профессиональных станков, поскольку он обеспечивает лучшую интеграцию и стабильность работы, так как подсоединен непосредственно к управляющей плате станка.

Другие критерии

Выбирая станки с чпу технические характеристики не единственный критерий, которому нужно уделять внимание. Стоит учитывать и другие немаловажные факторы, такие как:

Сложность производимой детали

Расчет стоимости производимой детали

Перед тем, как выбрать чпу фрезер, например, необходимо просчитать финансовую сторону вопроса: выгодно ли вам вообще покупать станок. Расчет стоимости производимой детали осуществляется по двум основным критериям: фиксированные и возможные (вариативные) затраты. Фиксированные: начальные капитальные вложения, амортизация машины, проценты по кредиту (если есть). Вариативные: затраты на материалы, на рабочую силу, на инструменты, на техническое обслуживание и ремонт, на запасные части, в случае, если потребуется замена.

Размер рабочего пространства

При выборе станка также стоит учитывать размер рабочего пространства - позволит ли он наладить производство. Организация рабочего пространства включает в себя следующие факторы:

максимальное использование всей доступной площади
минимизация движения рабочих от станка к станку
пространство для перемещения материалов
питание станков

Уровень обслуживания оборудования

Одним из немаловажных факторов также является уровень обслуживания оборудования – опыт и мастерство операторов станка позволит повысить продуктивность работы.

Стоит учитывать, имеются ли у рабочего персонала навыки, необходимые для работы с некоторыми моделями станков, и обучить операторов в случае необходимости.

Применение

Если вы интересуетесь, какой чпу фрезер выбрать, то рекомендуем вам обратить внимание на фрезерные станки Optimum, которые отличаются своей надежностью и точностью – незаменимыми характеристиками при массовом производстве. Именно благодаря своей эффективности они стали основным инструментом в металлургической промышленности Германии.

Фрезерные станки Optimum активно используются для производства высокотехнологичной продукции, в частности автомобильных шин (завод Мишлен в Хальштадте).

Лазерные станки LaserSolid - универсальные устройства для профессиональной обработки различных материалов, от дерева и пластика до кожи и керамики. Широко используются для изготовления рекламных изделий, различных сувениров, и элементов декора. Также станки LaserSolid активно используются для производства мебели. Поэтому если вы рассматриваете для приобретения чпу станок по дереву и думаете какую фирму выбрать, советуем обратить ваше внимание именно на этого производителя.

Функционал станков с чпу не ограничивается только твердыми материалами, лазерные станки также позволяют работать с тканями, выполнять гравировку, изготавливать различные детали высокой сложности.

Это – полноценный станок с чпу, отличительной чертой которого является универсальность, ведь он подходит как для простой работы, так и для профессиональной гравировки. Для использования лазера в качестве фрезера для обработки мягких материалов достаточно приобрести дополнительный шпиндель с зажимным патроном.

Токарные станки SteepLine используются для изготовления сложных деталей из дерева в промышленных масштабах производства: мебели, архитектурных изделий, предметов декора и мелких составных частей.

Заключение

Сегодня станки с числовым программным управлением используют не только на больших предприятиях, но и для домашних целей. Способов применения, как и разновидностей станков, существует огромное количество, и разобраться во всем по одной статье будет сложно.

Если вы думаете над тем, какой фрезерный станок с чпу выбрать, обращайтесь за консультацией к нашим специалистам. Они расскажут вам не только о том, как выбрать станок чпу по дереву, металлу, оргстеклу , пластику и другим материалам, но и предложат наиболее оптимальные варианты с учетом всех ваших пожеланий.

Устройство и принцип работы станков с ЧПУ, основы

Увеличение объемов производства требует автоматизации процессов, ведь с помощью этого экономится немало времени и ресурсов. Сегодня подробно разберем устройство и принцип работы станков с ЧПУ — одной из главных составляющих автоматизированного производства. О станках с ЧПУ и их работе читайте в этой статье.

Что такое станок с ЧПУ

Станки с ЧПУ — это станки с компьютерным управлением. До ЧПУ станки управлялись вручную механиками. С помощью ЧПУ компьютер управляет сервоприводами, которые приводят машину в действие.Таким образом, постоянного человеческого внимания не требуется, хотя для запуска станков все же необходимы операторы.

ЧПУ — это аббревиатура для термина “числовое программное управление”. В основе этого понятия — управление станком с помощью компьютера. Такие устройства являются своего рода роботами.

ЧПУ обработка — это производственный процесс, в котором изготовление деталей происходит под управлением компьютерных программ. Ранее станки работали на основе гидравлической системы, которая обеспечивала производство одинаковых деталей по шаблону. Сейчас же программы могут контролировать все, от движений обрабатывающего центра до скорости шпинделя, включения/выключения охладителя и прочих функций. Применение в станках ЧПУ значительно облегчает задачу массового производства деталей.

Существуют различные виды устройств с ЧПУ, включая 3D-принтеры, фрезерные и лазерные станки, машины для водоструйной и электроэрозионной обработки, электронные разрядные станки, маршрутизаторы с ЧПУ и т. д. Далее мы детально разберем, как работают станки с ЧПУ.

Программисты ЧПУ пишут программы обработки деталей, используя специальный язык программирования G-Code. Программа обработки детали создается либо посредством написания кода с нуля, либо с помощью специального ПО — CAM, которое преобразовывает чертеж детали, созданный в программах CAD, в G-код.

В течение длительного времени станки с ЧПУ использовались только в промышленности, из-за их высокой стоимости. Сегодня же на рынке представлено множество станков в доступном ценовом диапазоне, что позволяет как профессионалам, так и любителям обзавестись станком с ЧПУ для личных целей.

Основные составляющие станка ЧПУ

Устройства ввода данных: используются для ввода программы обработки детали на станке. Существует три самых часто используемых вида устройств ввода: считыватель перфоленты, считыватель магнитных лент и компьютер, работающих через порт RS-232-C.

Блок управления станком (БУС) — это сердце станка с ЧПУ. Он выполняет все управление станка. Среди функций БУСа следующие:

Чтение кодовых инструкций, вводимых в БУС;
Расшифровка кодовых инструкций;
Интерполяция (линейная, круговая и спиральная) для генерации команд движения оси;
Передача команд движения оси в схемы усилителя, для управления механизмами оси;
Получение сигналов обратной связи о положении и скорости каждой оси привода;
Вспомогательные функции управления, такие как включение / выключение охладителя или шпинделя и смена инструмента.

Исполнительный механизм: станок с ЧПУ зачастую имеет подвижный стол и шпиндель, для контроля положения и скорости. Стол станка управляется в направлении осей X и Y, а шпиндель — в направлении оси Z.

Система привода: состоит из схем усилителя, приводных двигателей и ШВП (шарико-винтового подшипника). Блок управления станком подает сигналы схемам усилителя о положении и скорости движения каждой оси. Затем сигналы управления усиливаются, чтобы привести в действие двигатели привода, которые вращают ШВП, чтобы настроить нужное расположение рабочего стола.

Система обратной связи: состоит из преобразователей, или датчиков. Ее также называют измерительной системой. Датчики непрерывно контролируют положение и скорость режущего инструмента. БУС принимает сигналы от этих преобразователей и использует разницу между исходными сигналами и сигналами обратной связи для генерации новых сигналов, с целью коррекции положения и скорости.

Пульт управления: на дисплее отображаются программы, команды и другие необходимые данные станка с ЧПУ. Может быть перемещен в удобное для оператора положение.

На фото ниже — структурная схема станка:

Как работает ЧПУ станок

Сначала программа обработки детали вводится в блок управления станка;
В БУС происходит весь процесс обработки данных, он подготавливает все команды движения и отправляет их в систему привода;
Привод контролирует движение и скорость блоков станка;
Система обратной связи фиксирует данные о положении и скорости движения осей и отправляет сигнал в БУС;
В блоке управления сигналы обратной связи сравниваются с исходными, если есть ошибки — он исправляет их и отправляет в исполнительный механизм новые сигналы для корректировки процесса;
Пульт управления с дисплеем используется для просмотра оператором команд, программ и других важных данных.

Основы работы на станках с ЧПУ

Процесс создания детали достаточно прост и состоит из следующих этапов:

Дизайн детали

С помощью программного обеспечения CAD создается 2D или 3D модель детали, которую вы хотите сделать. CAD — система автоматизированного проектирования, в которой можно указывать точные размеры детали.

Программирование для ЧПУ

С помощью программного обеспечения CAM модель детали преобразовывается в g-код.

Настройка станка

Этот этап предусматривает несколько шагов:

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

Изготовление детали

После того, как станок настроен, можно начинать процесс производства. Здесь также предусмотрены несколько шагов:

Мы разобрались с тем, как работает ЧПУ станок , но важно иметь в виду, что для разных целей используются разные станки — существует большой выбор станков для работы с различными материалами, мы приведем примеры оборудования для разных типов станков.

Фрезерные обрабатывающие центры

Фрезерные станки используют для обработки корпусных деталей. С помощью такого устройства можно выполнить гнездование (раскрой) и другие виды фрезеровки, пяти и восьми-осевые станки позволяют производить также и токарные операции — нарезку резьбы, растачивание и т.д.

Мы рекомендуем фрезерно-гравировальный станок HL400T/2 от производителя Han's . Он работает с такими материалами, как акрил, стекло, керамика, металл, пластик, достигая уровня повторяемости в ±0.005 мм. Максимальный вес заготовки, с которой может работать станок — 100 кг.

Производитель SolidMetal предлагает несколько моделей обрабатывающих центров, например DC-6040A, DC-6050B, DC-8070B.

Фрезерные и лазерные станки с ЧПУ для бизнеса

Если вы занимаетесь профессиональной фрезеровкой или лазерной гравировкой и вам нужен станок, который потянет большие объемы производства, стоит обратить внимание на следующих производителя Advercut.

Самая популярная модель Advercut K6090T4A — это 3D-фрезер с четырьмя одновременно работающими осями, со скоростью обработки 6 мм в минуту. Станок работает с легкими металлами, деревом, пластиком и композитными материалами. Подходит для гравировки, сверления, 3d-фрезерования.

Промышленный фрезерный станок Roland MODELA MDX-50 отлично подходит для CAD/CAM образования, прототипирования и моделирования. На нем также можно печатать 3D-детали с точностью до 0.01 мм. Его преимущество перед обычными 3D-принтерами в том, что он работает с любым материалом.

Производитель LTT предлагает лазерно-гравировальный станок LTT-Z6040B , который считается наиболее доступным на российском рынке, среди профессионального ЧПУ-оборудования. Станок работает с любыми материалами, кроме металла. Время непрерывной работы устройства — до 12 часов. Скорость гравировки — до 800 мм/сек, а скорость резки — 400 мм/с.

ЧПУ-фрезеры Dragontech доступны для малого и среднего бизнеса, благодаря невысокой цене и универсальности. Они работают с такими материалами, как дерево, пластик, оргстекло. ПВХ, а также с композитными материалами и легкими металлами.

Лазерные станки с ЧПУ

Han's Laser . Лазерный станок Han's HyRobot-C1000 с роботизированной системой резки, шестью осями и лазером мощностью в 1000 Вт — идеальное решение для профессионального производства. Модель отличается полностью закрытым корпусом, для удобства управления и безопасности оператора, а также оснащена кнопкой аварийной блокировки и функцией спящего режима, активирующейся при простое аппарата более 5 минут. Все это обеспечивает безопасное производство при минимальных энергозатратах.

Bodor . Этот производитель специализируется на лазерных граверах. Особого внимания заслуживают граверы серии BCL, например Bodor BCL1309X 150w , который отличается удобной конструкцией, наличием беспроводной связи, что обеспечивает удобное управление и легкое техническое обслуживание.

G.WEIKE , помимо прочих лазерных станков предлагает модель LF1325LC FIBER+CO2 DUAL USE — универсальный станок, который объединяет в себе две операции, выполняемые ранее двумя станками, поскольку принцип работы ЧПУ станка по металлу не предусматривает обработку других материалов.

Благодаря волоконным и CO2 лазерам, устройство позволяет производить резку как металлических, так и неметаллических изделий. Такая инновация позволяет пользователям в значительной степени сэкономить на себестоимости продукции, рабочей площади и обеспечивает высокую производственную эффективность.

Гравировальные станки серии LaserPro от GCC обеспечивают профессиональное качество гравировки. Применяются преимущественно для изготовления табличек с надписями, номерков, штампов, печатей, мелкой рекламной и сувенирной продукции с гравировкой.

Сопутствующее оборудование

Jet предлагает огромное количество оборудования разного предназначения, такого как заточный станок Jet JBG-150, тарельчато-ленточный шлифовальный станок Jet JSG-64, ленточнопильный станок Jet JWBS-9X, токарный станок по дереву Jet JWL-1440VS и т. д. Помимо этого, можно приобрести детали для станков ЧПУ, например струбцины, столярные тиски, вытяжные установки.

Optimum . Токарный станок с ЧПУ Optimum TU2304 CNC , сверлильный станок Optimum B17PRO, фрезерный вертикальный станок с ЧПУ Optimum F4, Фрезерный вертикальный станок с ЧПУ Optimum F410 и др. — все это оборудование можно приобрести для большого производства по доступной цене.

Российский производитель специальных решений на основе лазерной техники

Заслуживает внимания отечественный производитель ГК «Лазеры и аппаратура». Компания предлагает лазерные станки нескольких моделей, например МЛП2-Турбо, который отличается увеличенной рабочей зоной – до 500*500 мм и широким диапазоном волоконных источников излучения – 20, 30 , 50 Вт, и пятикоординатный лазерный станок СЛС5, который способен производить сложноконтурную лазерную резку, гравировку, прошивку одиночных отверстий малого диаметра (от 0,25 до 0,5 мм) или массивов таких отверстий в изделиях сложной формы.

Российские производители фрезерной техники

Steepline предлагает огромное количество фрезерных станков с ЧПУ, среди которых SL01PEN. Эта модель отличается возможностью собрать комплектацию в зависимости от требований производства, что позволяет сэкономить средства на ненужном оборудовании станка. Кроме этого, при необходимости можно устанавливать дополнительные опции.

ООО СК РОУТЕР поставляет фрезерные станки для разных сфер производства. Например, станок Роутер 3020BZ предназначен для изготовления электродов для электроэрозионного станка, Роутер 4030 — для отраслей, где требуется высокая скорость и точность обработки, например, ювелирного и стоматологического производства, а Роутер 6040 Серво отлично справляется с обработкой широкого спектра материалов, от менее твердых полимеров, композитов, керамики и графитов, до более прочных, таких как титан и разные виды стали.

Умные станки . Производитель выпускает несколько моделей фрезерных станков для разных целей. Например, станок Clever В800 предназначен для работы с алюминиевыми заготовками. Изначально эта модель оснащена тремя осями, но предусмотрена также возможность модификации четвертой осью. При необходимости, шаговые двигатели можно заменить на серводвигатели, а блок ЧПУ — блоком от другого производителя.

Мы рассмотрели принципы работы станков с ЧПУ, основы работы с ЧПУ, какие бывают станки и для каких целей.

Чтобы приобрести станок с ЧПУ — обращайтесь в Top 3D Shop. Наши специалисты помогут вам выбрать необходимое оборудование, максимально подходящее для выполнения ваших задач и соответствующее всем заданным параметрам.

Читайте также: