Характеристика, виды и видео работы фрезерных станков по дереву с ЧПУ

Развитие технологий стало причиной того, что компьютеры и другие передовые технические средства все активнее используются в повседневной жизни людей, а также в промышленности. Например, на современных промышленных предприятиях все чаще можно встретить фрезерный станок с ЧПУ, который управляется не руками оператора, а при помощи специальных компьютерных программ и соответствующих электронных устройств.

Фрезерный станок с числовым программным управлением

Благодаря такой системе управления значительно облегчается эксплуатация станка, а из процесса изготовления деталей исключается человеческий фактор, который может оказывать негативное влияние на их качество и точность обработки.

Описание фрезерных станков

Фрезерные станки ЧПУ применяются в разных видах обработки. Часто используется для фрезерования, резки и обработки деревянных заготовок.

Аппарат делает работу точнее, повышая качество детализации изделия. С помощью фрезерно-столярного оборудования можно создавать некоторые декоративные элементы.

При работе редко используется исходный набор инструментов. Как правило, опытные мастера пользуются дополнительным инструменталом, что расширяет функционал и позволяет работать со сложными заготовками.

Такие виды станков не используются на промышленных предприятиях. Покупателями являются владельцы домашних мастерских и малых производств.

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.

Описание конструкции

Существует много видов фрезерных ЧПУ станков для работы с древесиной. Они отличаются друг от друга, но схожи по строению.

Основные детали – станина, суппорты, фрезерный стол, шпиндель, режущий инструмент. В некоторых аппаратах присутствует дополнительная комплектация, главной частью которой является каретка. Она позволяет работать под разными углами.

Описание деталей:

1. Фрезерный стол – основа конструкции, рабочая площадь
2. Суппорты – используются для закрепления рабочих инструментов.
3. Станина – скрепляет детали конструкции.
4. Шпиндель – устройство закрепляющее обрабатываемую заготовку при работе. Вращает заготовку при работе. Чем выше скорость вращение, тем выше качество изделий.
5. Режущий инструмент – используется для обработки материала.

Режущие инструменты отличаются в каждом виде оборудования. В основном используются ножи, диски, фрезы и сверла.

Ещё одна деталь: если вы приобретаете агрегат для проведения высокоточной обработки, то обратите внимание на шпиндель. Скорость вращения напрямую влияет на точность обработки.

Ещё одним преимуществом фрезерных ЧПУ станков является безопасность. Инструменты имеют безопасное строение и расположение.

Как научиться работать на станке с ЧПУ?

Умение работать на станке открывает перед человеком большие возможности. В этой статье Вы найдете краткую базовую информацию о том, что необходимо знать при работе на станке, с какими трудностями может столкнуться оператор станка и как лучше построить свое обучение.

Для начала работы придется освоить управление станком. Сейчас существует множество различных систем числового программного управления (Mach3, Linux CNC, USB CNC, Rich Auto, Fanuc, OSAI, Sinumerik, OSP, Heidenhain и многие другие). Все они отличаются внешне, имеют определенные различия в функционале, обладают своими преимуществами, недостатками, нюансами, но, в то же время, все они работают по одному и тому же принципу. Достаточно изучить одну систему ЧПУ, чтобы понимать принцип работы всех остальных.

Первое, с чем придется столкнуться оператору, это включение станка. После подачи питания и прогрузки системы управления, запускается этап инициализации (определения) исходных координат положения шпинделя станка. Любой станок с ЧПУ имеет одну неизменную нулевую точку — машинный ноль. Ее инициализация и происходит в автоматическом режиме при включении станка, либо в ручном режиме при помощи команды «HOME» (Домой). При выполнении этой команды рабочие органы станка поочередно по каждой оси перемещаются до концевых выключателей. В первую очередь перемещение идет по оси Z до упора вверх, затем в крайнее положение по оси X, Y и т.д. Когда шпиндель достигает крайнего положения по одной из осей, срабатывает концевой датчик и происходит инициализация машинного нуля.

Если взять стандартный трехосевой или четырехосевой станок, то машинный ноль у него находится в углу стола. Относительно этой точки настраиваются все остальные базовые положения станка. В частности, координаты положения, в котором происходит измерение инструмента (при наличии функции автоматического измерения инструмента на станке), координаты точки смены инструмента, координаты других нулевых точек, которые оператор настраивает для обработки своих деталей. Наличие неизменяемого машинного нуля дает возможность оператору задать не одну, а множество нулевых точек для обработки заготовки в любом удобном месте рабочего стола. Каждая нулевая точка прописывается в стойке в виде смещения от машинного нуля. В английских версиях систем ЧПУ таблица нулевых точек так и называется «offset table», т.е. «таблица смещений». По умолчанию на экране системы ЧПУ мы видим координаты текущего положения относительно нуля детали. Оператор всегда может изменить режим отображения координат на машинные и посмотреть текущее положение относительно машинного нуля.

ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ РЕЖИМА ОТОБРАЖЕНИЯ КООРДИНАТ В MACH3

Такая система нулевых точек очень удобна при выполнении управляющих программ на станке с ЧПУ. В ходе выполнения программы всегда возникает необходимость делать вспомогательные перемещения (точка смены инструмента, точка «парковки» инструмента). Сделать это в нулевой точке, настроенной оператором, проблематично, так как ее мы настраиваем индивидуально для каждой обработки в зависимости от расположения заготовки на столе. Это означает, что нам при каждом изменении нулевой точки пришлось бы заново отмерять координаты до всех вспомогательных позиций и вручную прописывать их в программе. Чтобы этого избежать, все подобные вспомогательные перемещения осуществляются в машинной системе координат, так как она неизменна и координаты любой точки в ней всегда одни и те же. Обработка же самой детали происходит относительно нулевой точки настроенной оператором в зависимости от расположения заготовки. Для переключения между системами координат (нулевыми точками) во время выполнения управляющих программ используются специальные команды, которые закладываются в постпроцессор при его настройке.

Любая система ЧПУ имеет три основных режима работы:

&nbsp1. Ручной режим управления (Manual). Когда оператор управляет станком с пульта или с клавиатуры. &nbsp2. Режим ручного ввода данных (Manual Data Input). Когда оператор управляет станком путем покадрового ввода команд в консоль и их выполнения. Например, включить шпиндель со скоростью вращения 15000 об/мин (S15000 M3), переместиться в определенную координату с подачей 5000 мм/мин (G1 X50 Y50 F5000) и т.д. &nbsp3. Автоматический режим управления (Auto) – это основной режим работы станка с ЧПУ в котором происходит автоматическое выполнение управляющих программ. Оператор всегда имеет возможность прервать выполнение программы, возобновить ее выполнение, начать выполнение с заданного кадра, внести в программу корректировки и т.д.

Для комфортной и уверенной работы на станке оператору предстоит освоиться с этими режимами работы, научиться настраивать нулевые точки, измерять инструмент, производить его смену, быстро совершать аварийный останов станка при необходимости, возобновлять работу станка после аварийных остановов и внезапного отключения электричества и т.п.

Помимо этого обязательно следует освоить коды управляющих программ. Знание G-кодов и M-кодов, умение читать программу позволяют не только самостоятельно вносить правки в управляющий код не отходя от станка, но и помогают избежать десятков вопросов в ходе работы. Если же этих знаний не будет, то любая ошибка может оказаться для оператора непонятной, и, чаще всего, он не сможет решить проблему самостоятельно.

Для изучения всех этих вопросов существуют специальные мануалы (инструкции). Если речь идет о работе с системой ЧПУ станка, то для каждой системы ЧПУ существует свое «Руководство по эксплуатации», которое всегда можно найти в свободном доступе. Если речь идет об изучении программирования (G-коды, M-коды), то и по этой тематике есть огромное количество книг, инструкций, статей в интернете и изучить этот вопрос при желании не составит труда. G-код основан на едином стандарте, поэтому он одинаков для всех систем ЧПУ (если не считать систему Heidenhain), однако отличия и нюансы все равно существуют. Чтобы учесть такие особенности, можно обратиться к «Руководству по программированию», идущему к конкретной системе ЧПУ.

В качестве примера приведу мануал по системе Mach3 (прямая ссылка на скачивание документа с официального сайта разработчиков Mach3), который включает в себя как вопросы, связанные с эксплуатацией этой системы управления, так и информацию по программированию с помощью G-кодов и M-кодов, применительно к этой системе управления.

С наилучшими пожеланиями!

Автор: Дмитрий Головин Наверх

Техника безопасности при работе с фрезером ЧПУ

При работе с техническим оборудованием придерживайтесь определенных правил. Это связано не только с эффективностью работы, но и с безопасностью.

Работа с техническим оборудованием опасна, а соблюдение техники безопасности снижает риск причинения вреда здоровью.

Правила ТБ:

1. Приступать к работе только в специальной униформе. Оператору ЧПУ станка потребуется прикасаться к острым предметам. Прикосновение голыми руками повышает риск появления колотых и режущих ран.
2. Рабочее пространство должно быть в 2 раза больше, чем размер станка. Это нужно для отдаления от рабочего места при критических ситуациях.
3. Огнеустойчивость стен, пола и потолка. Снижает риск возникновения пожара.
4. Пол должен быть ровным. Требуется для надежного закрепления аппарата.
5. Наличие хорошего освещения.

Выбор конструктивных особенностей

Перечень действий при разработке, изготовлению мини устройства для фрезерования по дереву следующий:

1. Первоначально нужно определиться о каких работах идёт речь. Это подскажет, какие габариты и толщины деталей можно будет на нём обрабатывать.
2. Сделать компоновку и предполагаемый перечень деталей на самодельный настольный станочек для изготовления своими руками.
3. Выбрать программное обеспечение по приведению его в рабочее состояние, чтобы он работал по заданной программе.
4. Приобрести нужные компоненты, детали, изделия.
5. Имея чертежи, сделать своими руками недостающие элементы, собрать и отладить готовое изделие.

Основные способы фрезеровки

Современный станок 3d ЧПУ по металлу обрабатывает материал с помощью режущего элемента, в качестве которого выступает пила с большим количеством мелких зубьев высокой прочности. Помимо гравирования, может потребоваться и шлифовальная обработка предмета, чтобы обеспечить его гладкость на выходе.

Для фрезеровальных работ, как правило, используется обычный станок с БУ, который «подгоняется» под потребности производства. Прописывается нужный алгоритм, которым в последующем руководствуется программа и согласному ему начинает «диктовать» устройству процесс обработки заготовки. Благодаря этому, вероятность брака готовой продукции максимально снижается.

Бракованный продукт можно получить по двум основным причинам. Первая – заготовка была низкого качества. Вторая – была неправильно прописана программа. В отличие от ручной обработки металла, где брак продукции достигает 30%, использование специального фрезерного станка снижает этот показатель до минимума.

Подбор комплектующих

Для направляющих применяют прутки из стали D = 12 мм. Для лучшего перемещения кареток они шлифуются. Длина их зависит от размера стола. Можно использовать закаленные стержни из стали от матричного принтера.

Шаговые двигатели можно использовать оттуда же. Их параметры: 24 В, 5 А.

Фиксацию фрез желательно обеспечить цангой.

На самодельный фрезерный мини станок лучше использовать блок питания заводского изготовления, так как от него зависит работоспособность.

В контроллере нужно использовать конденсаторы и резисторы в корпусах SMD для поверхностного монтажа.

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.

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.

3D фрезер AMAN AM30 Jewel

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

• Вес, кг 20

• 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

• Цена 170 000 руб.

Перейти к товару

Технология и особенности обработки

Металлообработка на станках с ЧПУ требует правильной настройки алгоритмов. Оснастка может перемещаться по направляющим в разные стороны, выполнять различные технологические операции:

1. Зенкеровочные, сверлильные и разверточные работы.
2. Фрезеровка деталей разной формы.
3. Точение цилиндрических заготовок.

Эти задачи выполняются на станках, у которых есть три координатных оси. Если же на установке присутствует 5 координатных осей, появляется возможность выполнять более точную обработку металлических заготовок.

После проведения работ оператору требуется отключить оборудование, очистить рабочие зоны от накопившегося мусора. Требуется своевременно смазывать подвижные механизмы машинным маслом, обновлять операционную систему. Проверять целостность оснастки перед началом работ. Когда появляются нехарактерные звуки, погрешности обработки, требуется проверить все элементы установки, перепроверить правильность настройки программы.

Станки с ЧПУ постепенно вытесняют модели с ручным управлением. Связано это с тем, что автоматизации технологического процесса увеличивает производительность, точность проведения работ, скорость. Оператору нужно выполнять минимум действий. Однако высокая стоимость не позволяет покупать подобные модели любому желающему. Дополнительно нужно разбираться в настройке операционной системы.

Важнейшие детали оборудования

Обычно станина делается литой. Конструкция получается очень жёсткой, обладающей демпфирующим потенциалом. Если форма станины имеет сложную конструкцию, прибегают к сварочным работам.

Любой станок обязательно имеет направляющие скольжения. Благодаря силе трения, скорость движения рабочих механизмов становится минимальной. Линейные направляющие обеспечивают высокую точность перемещения.

Для обработки, заготовку закрепляют в шпинделе станка, имеющим несколько видов:

• Ротор с электродвигателем.
• Вращение осуществляется с помощью ремённой передачи.

Роторный шпиндель вращается со скоростью 100 тыс. об. мин. Этот механизм устанавливается на станки, производящие обработку сложных штампов, а также различных пресс-форм.

Ремённая передача не развивает такой высокой скорости. Обычно около 15 тыс. оборотов. Она предназначена для работы с более простыми деталями.