Основные операции на фрезерном станке с ЧПУ

Станции управления фрезерных станков с ЧПУ являются электронной частью станка и поставляются вместе со станком. Программное обеспечение машины обрабатывает векторные изображения из графических файлов, преобразует их в G-коды, которые управляют микрошаговыми двигателями. Таким образом, чтобы изготовить деталь, необходимо нарисовать ее в графическом редакторе компьютерной программы, такой как AutoCad или Corel Draw. После установки программы в ОЗУ (память с произвольным доступом) станка оператор может приступить к работе, выбрав соответствующие режимы и параметры в зависимости от технологической задачи и обрабатываемого материала.

Основные принципы работы фрезерных станков с ЧПУ

Фрезерные станки с числовым программным управлением (ЧПУ) – это станки, предназначенные для обработки различных листовых материалов с помощью специального инструмента – фрезы. Можно фрезеровать различные материалы: пластик, графит, алюминий, медь, чугун, сталь или дерево.

Заусенцы – это металлические инструменты различной формы с несколькими режущими зубьями. Заусенцы могут иметь различную форму:

  • конический,
  • цилиндрический,
  • концевые фрезы,
  • Концевые фрезы могут быть цилиндрическими, торцевыми и других форм.

Материал, из которого изготавливается режущая часть, должен быть намного прочнее обрабатываемого материала, поэтому фрезы изготавливаются из твердых сплавов быстрорежущей стали, также может использоваться минералокерамика или алмаз. Кроме того, фрезы различаются по конструкции и типу реза: они могут быть

  • неподвижные (или монолитные, так называемые “пальцевые фрезы”),
  • сварной режущий элемент,
  • Они также встречаются в виде цельных фрез (или цельных фрез, так называемых “пальчиковых фрез”), сварных фрез, сварных или паяных фрез.

Вращаясь с высокой скоростью, они обрабатывают материал, разрезая, сверля, вырезая и гравируя его в соответствии с заданной программой под контролем оператора ЧПУ.

В зависимости от положения инструмента, фрезерование может быть горизонтально или вертикально. Широко используются универсальные фрезерные станки, которые способны фрезеровать сложные заготовки под любым углом с использованием различных фрез.

Фреза, зажатая в цанге, является основным элементом, находящимся в непосредственном контакте с заготовкой. Цанга с установленной в ней фрезой сидит в шпинделе, что обеспечивает вращение фрезы. Шпиндель с фрезой, в свою очередь, закреплен на подвижном шибере, который перемещает шпиндель и фрезу по трем координатным осям над заготовкой, установленной на рабочем столе. Движение затвора, а также движение шпинделя на затворе обеспечивается тремя микрошаговыми двигателями. Портал, рама, двигатели, шпиндель и фреза составляют механическую часть фрезерного станка. Каждый двигатель перемещает порталы и шпиндель вдоль своей оси в соответствии с заданной программой.

Станции управления фрезерного станка с ЧПУ являются электронной частью станка и поставляются вместе со станком. Программное обеспечение машины обрабатывает векторные изображения из графических файлов и преобразует их в G-коды, которые управляют микрошаговыми двигателями. Таким образом, чтобы изготовить деталь, необходимо нарисовать ее в графическом редакторе компьютерной программы, такой как AutoCad или Corel Draw. После установки разработанной программы в оперативную память станка оператор может приступить к работе, предварительно выбрав нужные режимы и параметры в зависимости от технологической задачи и обрабатываемого материала.

Числовое программное управление позволяет автоматизировать сложные технологические процессы обработки конкретных материалов. Станок с ЧПУ не требует от оператора сложных операций в процессе обработки. Машина работает в соответствии с программой, которая хранится в машине до начала обработки. Программа вводится оператором с помощью пульта управления для ручного управления машиной. В аварийных ситуациях панель управления используется для отключения машины. Вся текущая информация о работе машины отображается на панели оператора, который визуально контролирует выполнение технологических операций.

Фрезерные станки с ЧПУ – это современные станки, которые способны обеспечить требуемую производительность и идеальное качество обработки материалов. Использование станков с ЧПУ повышает уровень безопасности и культуры производства и не требует виртуозности и высокого профессионализма со стороны станкостроителя.

Обработка с ЧПУ – это производственный процесс, в котором детали изготавливаются под управлением компьютерных программ. Ранее станки были основаны на гидравлической системе, которая производила идентичные детали по шаблону. Сегодня программы могут управлять всем: от перемещения обрабатывающего центра до скорости вращения шпинделя, включения/выключения охладителя и других функций. Использование станков с ЧПУ значительно упрощает задачу массового производства деталей.

Что такое станок с ЧПУ?

Станки с ЧПУ – это станки с компьютерным управлением. До появления ЧПУ станки обслуживались механиками вручную. В системе ЧПУ компьютер управляет сервоприводами, которые приводят в движение станок, поэтому постоянное внимание человека не требуется, хотя операторы все равно необходимы для управления станками.

ЧПУ – это аббревиатура от “числового программного управления”. В основе этой концепции лежит управление машиной с помощью компьютера. Такие машины являются разновидностью роботов.

Обработка с ЧПУ – это производственный процесс, в котором детали изготавливаются под управлением компьютерных программ. Ранее станки были основаны на гидравлической системе, которая производила идентичные детали по шаблону. Сегодня программы могут управлять всем: от перемещения обрабатывающего центра до скорости вращения шпинделя, включения/выключения охладителя и других функций. Использование системы ЧПУ в станках значительно облегчает задачу массового производства деталей.

Существуют различные типы станков с ЧПУ, включая 3D-принтеры, лазерные фрезерные и лазерные станки, гидроабразивные и EDM-станки, электронно-высадочные станки, фрезерные станки с ЧПУ и т.д. В следующем разделе мы подробно рассмотрим, как работают станки с ЧПУ.

Программисты ЧПУ пишут программы обработки деталей, используя специальный язык программирования, называемый G-Code. Программа детали создается либо путем написания кода с нуля, либо с помощью специального программного обеспечения CAM, которое преобразует чертеж детали, созданный в CAD-программах, в G-код.

Долгое время станки с ЧПУ использовались только в промышленности из-за их высокой стоимости. Однако сегодня на рынке представлено множество станков в доступном ценовом диапазоне, что позволяет как профессионалам, так и любителям иметь станок с ЧПУ для личного пользования.

Конечно, большинство CAM-программ имеют хорошую помощь, но они все равно написаны технологами для операторов, и человек с улицы не всегда может понять, что такое “оба в приращениях”, зачем нужен “цилиндр зоны безопасности”, какой тип подхода выбрать и что это вообще такое.

Фрезеровка с ЧПУ в домашних условиях как альтернатива 3D-принтеру, часть четвертая. Общие концепции обработки

Когда я начал писать о стратегиях обработки, я понял, что создаю “обезьяний набор инструментов”. – Пошаговое руководство даже не для чайников, а для идиотов, мои шаги можно повторить и сделать своими, следуя примеру, но от этого я не становлюсь понятнее. В какой-то момент, когда я вдруг решил стать фрезеровщиком, имея медицинское образование, степень MBA и 10 лет работы в компьютерной сфере, мне было очень трудно пробираться через терминологию и совершенно новый понятийный аппарат.

Конечно, большинство CAM-программ имеют хорошую помощь, но они написаны технологами для операторов, и человек с улицы не всегда может понять, что означает “оба в приращениях”, для чего нужен “цилиндр зоны безопасности”, какой тип подхода выбрать и о чем вообще идет речь.

фото

Ниже приведена моя скромная попытка охватить основные понятия фрезерования с кратким объяснением. Терминология, которую я использовал, взята из руководств Delcam, она может не подойти для других CAM-программ, но я думаю, что интуиция и google спасут ситуацию. И как всегда, немного личного опыта обработки пластмасс на хобби-станках.

Скорость вращения шпинделя

На самом деле, скорость вращения шпинделя не является независимым параметром, она зависит от инструмента и материала. В документации на обычные взрослые фрезы есть параметр “скорость резания” в м/мин для разных материалов, это скорость движения кромки по отношению к материалу.

фото

Чтобы рассчитать скорость вращения шпинделя, разделите рекомендуемое число оборотов на длину окружности. Однако есть две проблемы: во-первых, мы режем “бытовые” материалы, такие как пластик и дерево, для которых производители не предоставляют параметров резки, а во-вторых, мы используем любительские резаки, которые вообще не имеют записанных режимов. Поэтому скорость рассчитывается эмпирически: рисуем прямую траекторию, как щель, заводим фрезу в материал на небольшой (700-1000 мм/мин) подаче и начинаем с 6000 медленно подбирать. Начнет плавиться/гореть – уменьшите температуру на несколько градусов. По опыту, фрезы диаметром 6 мм имеют скорость 6-8К при работе с пластиками (капролон, ПП, ПЭ), 8-12К при работе с твердыми пластиками (АБС, ПС, ПК), 15-18К при работе с деревом, 10-20К при работе с недревесными материалами. По мере уменьшения диаметра скорость увеличивается, а при чистовой обработке скорость также увеличивается.

Скорость подачи

Скорость подачи также является производной, но здесь все еще хуже – если с одной стороны она зависит от достаточно четких/документированных цифр, таких как “подача на зуб”, то с другой стороны она зависит от жесткости системы станок-инструмент-металл (она же СПИД). Подача на зуб Sz или Fz указана в документации на фрезу и описывается в мм/зуб (мм/т). Умножение на число зубьев фрезы и скорость дает максимальную теоретическую скорость подачи.

фото

Но измерять жесткость системы AIDS сложно и нецелесообразно, поэтому, как всегда в случае с самодельными станками, скорость подачи выбирается на основе опыта: попробуйте разные скорости подачи, начиная с 500 мм/мин (мы говорим о пластмассах, да), когда вам перестанет нравиться звук (или резец сломается, или заготовка отлетит) – уменьшите скорость. Не забывайте, что скорость подачи будет разной для разных фрез и разных типов обработки. Общее правило таково: когда вы уменьшаете подачу на зуб, вы ее увеличиваете, когда увеличиваете – уменьшаете. Однако в пластмассах иногда наблюдаются парадоксальные эффекты, например, качество вертикальных поверхностей POM выше при более высоких скоростях. На своих станках при обработке пластмасс я обычно использую скорости от 1500 до 3000 мм/мин и получаю хорошие поверхности.

Зона безопасности

Зона безопасности, также известная как ОБ, – это набор областей станка, в которых, по мнению CAM, гарантированно не встретится ни одна заготовка или приспособление. Эта область используется для переходов и по умолчанию разрешена для быстрой траверсной работы. При обычной 2,5D-обработке это плоскость – мы зажимаем заготовку так, чтобы она была чистой и непокрытой по всей зоне обработки. Однако иногда имеет смысл установить OB по-другому, например, когда мы фрезеруем только боковые стороны заготовки и закрепляем сквозные отверстия в центре заготовки. Кроме того, некоторые фрезы не должны проникать в материал вертикально или даже косо, и вы должны объяснить CAM, что переходы и подходы должны быть только сбоку. Большинство нормальных CAM имеют для этого типы OB “блок”, “цилиндр” или даже “деталь”, устанавливая OB соответствующим образом.

фото

Входы и выходы

Многие материалы и виды обработки позволяют вообще не задумываться о концепции направления – ПВХ, PS, мягкую древесину можно резать в любом направлении любой фрезой в обычном режиме обработки. Вы устанавливаете врезную подачу и приступаете к работе. Однако моменты входа и выхода из материала различны как для фрезы (неравномерная нагрузка на плоскость, работа через центр фрезы при использовании вертикальных фрез), так и для материала (зависание заусенцев, выбивание стружки). По этой причине в программах CAM обычно можно установить отдельные режимы для подхода и возврата.

фото

  1. Разветвление “вертикальная дуга”
  2. Разветвление “прямое
  3. Переход “оба в приращениях
  4. Ветвление – движение по ускоренной рампе
  5. Восхождение – путешествие по ускоренной

высоты

На самом деле с высотой все относительно просто. Существует абсолютная безопасность Z, определяемая OB. Однако представьте, что надпись на дне коробки перемещается с очень малым шагом. Множество неглубоких проходов, где каждый CAM брал резец для OB, перемещал его на несколько миллиметров, а затем мучительно забивал его вниз. Чтобы избежать этого, была придумана относительно безопасная высота Z, при которой можно приступать к отделочным работам после прохода. Однако важно помнить, что если пикировка на самом деле не выполняется, например, оператор неправильно выбирает порядок траектории, инструмент будет пытаться перемещаться между сегментами в материале, вращая заготовку и ломая ее.

Мои личные параметры для мелких деталей – абсолютно безопасные 5-10 мм и относительно безопасные 2-5 мм.

фото

Переходы и пробелы

Переход является частью траектории между рабочими ходами фрезы. Как уже говорилось, это может быть сделано на абсолютной или относительной высоте безопасности, в powermill соответствующие настройки называются “безопасный” и “оба в приращениях”. Однако иногда имеет смысл организовать переход по-другому, особенно на финишных или финишных дорожках, поэтому в программах CAM предусмотрены варианты:

  • На поверхности. Хотя правильно установленные подходы и смещения практически не оставляют следов отрыва инструмента от заготовки, иногда имеет смысл, например, когда путь прохода короткий, выполнить проход без отрыва фрезы. alt=”image” />
  • От Pitch до Z. Правильный выбор для трасс с непрерывной закрытой обработкой вертикальных стенок, например, с постоянным Z
  • Прямой. По-настоящему хардкорный вариант, CAM игнорирует все и тупо проводит прямую линию между веткой и подходом. И горе материалу на этом пути, за вычетом зарплаты оператора, который засоряет и фрезу, и заготовку. Но уважение герою, который умело воспользовался инструментом и сократил время прыжка на несколько часов (я не шучу, так и было).

Перевороты и допуски

Очень простой, интуитивно понятный момент.

Толерантность – это величина, о которой вы не беспокоитесь и в пределах которой CAM может играть по своему усмотрению. С одной стороны, большая терпимость означает большую свободу для CAM, более гладкий путь, меньшее количество изменений направления и так далее. С другой стороны, в некоторых редких случаях CAM разместит щель, например, в середине вертикальной поверхности, и, несмотря на то, что вас не волнует размер этой области, поверхность будет некрасивой. В век большой памяти и мощных компьютеров, пересчитывающих пути, я бы предпочел, чтобы CAM думала немного дольше и записала в программу несколько лишних мегабайт, а не чесала голову над тем, что делать с несовершенствами. Я принял толерантность к пластику на уровне 100 и доволен этим.

Припуск на шов изначально является вводным понятием. На уровне CAM он выглядит эквидистантным (равномерно смещенным) по отношению к оригинальной модели. Общее правило, о котором я говорил выше, заключается в том, что размер припуска на шов должен быть больше, чем размер потенциального дефекта обработки, чтобы даже если возникнет проблема, дефект можно было исправить при дальнейшей обработке. Припуски на швы можно использовать и для других целей, например, для масштабирования модели при совмещении пазов/зазоров. Для пластмасс я допускаю припуск на грубую обработку 0,3-0,7 мм, этого достаточно.

В целом это выглядит примерно так. Теперь я могу начать свою статью о CAM-обработке, не отвлекаясь от достаточно четких мыслей и не перегружая статью сносками. Если я что-то забыл или мне что-то непонятно, пожалуйста, не стесняйтесь оставлять комментарии или задавать вопросы, и я постараюсь на них ответить.

Как следует из названия, традиционное фрезерование было более распространенным методом фрезерования, по крайней мере, в прошлом.

Горизонтальные фрезерные станки получили свое название от положения инструмента – их ось горизонтальна. На фотографиях выше показано одно из их применений – плоское фрезерование. Конечно, горизонтальные фрезы также подходят для торцевого фрезерования.

Конструкция горизонтальной фрезы довольно проста. Режущий инструмент закреплен на оправке. Когда необходимо сменить инструмент, для замены инструмента можно снять опору оправки и распорки.

Для удержания заготовки на рабочем столе необходимы тиски. Траверса может перемещать стол по осям X, Y и Z для перемещения заготовки.

Конечно, новые машины выглядят несколько иначе, что делает их пригодными для автоматизации. Горизонтальные фрезерные центры могут иметь несколько шпинделей с разными инструментами, что сокращает время обработки. Кроме того, стол и инструменты могут перемещаться в большем количестве направлений, включая поворотные оси.

Тем не менее, основы одинаковы, и понимание более традиционной машины достаточно для понимания современных машин.

Преимущества горизонтального фрезерования:

Наиболее известными компаниями, которые производят и продают фрезерные станки с ЧПУ, являются:

Разнообразие оборудования

Фрезерные станки с ЧПУ делятся на следующие категории в зависимости от обрабатываемого материала:

  1. для металлообработки;
  2. для рабочих частей из дерева;
  3. Фрезерно-гравировальная группа.

Самой большой категорией в этой группе являются машины, которые работают с деталями из различных металлов:

    ;
  1. обрабатывающие центры, отличающиеся высокой функциональностью;
  2. машины универсального типа;
  3. токарные и фрезерные станки из категории “Токарные станки”;
  4. сверлильные и фрезерные станки.

Фрезерные станки с ЧПУ можно использовать и для оснащения домашней мастерской, поскольку они просты в эксплуатации и позволяют изготавливать металлические детали с высокой геометрической точностью.

Фрезерный станок с ЧПУ за работой

Фрезерный станок с ЧПУ за работой

Предприятия по производству мебели, а также строительные компании используют фрезерные станки с ЧПУ для обработки древесины. На этих станках обрабатываются дерево, пластик, алюминиевые сплавы, фанера и ДСП.

Гравировальные станки с ЧПУ используются для обработки деталей из металла, натурального и искусственного камня, бетона и многих других материалов. Из него изготавливают декоративные каменные колонны, статуэтки и другие изделия, выполняющие чисто декоративную функцию. Эти станки для металла и многих других материалов в основном используются для производства различных рекламных конструкций.

По принципу работы и производительности фрезерные станки с ЧПУ могут быть следующих категорий:

  • малые размеры и низкая производительность – мини-машины;
  • тип стола;
  • вертикально-фрезерные станки;
  • большой формат.

Станки, используемые для оснащения домашней мастерской, нельзя назвать профессиональными, они в основном используются для полезного хобби. Эти фрезерные станки с ЧПУ стоят недорого, поэтому их часто используют в мастерских различных учебных заведений: школ, техникумов, университетов и т.д.

Станки настольного типа имеют ряд важных преимуществ:

  1. низкая стоимость;
  2. исключительная мобильность;
  3. простота использования и дизайна.

Эти станки, несмотря на свои небольшие размеры, способны выполнять различные технологические операции по металлу и другим материалам: фрезерование, сверление, растачивание.

Вертикально-фрезерные станки используются для обработки заготовок больших размеров. В качестве рабочих инструментов используются сверла, цилиндрические фрезы, торцевые фрезы, профильные фрезы и торцевые фрезы. Этот тип оборудования используется в основном на крупных производственных предприятиях, что позволяет работать как на горизонтальных, так и на вертикальных поверхностях.

Широкоформатные фрезерные станки с ЧПУ оправдывают свое название: они оснащены специальной рабочей головкой, которая может вращаться в любом направлении. Благодаря своей универсальности эти станки чаще всего используются для оснащения мастерских и инструментальных цехов.

Широкоформатный фрезерный станок с ЧПУ

Широкоформатный фрезерный станок с ЧПУ

Станки с числовым программным управлением, несомненно, имеют много преимуществ перед неэлектронными версиями. Например, станки с ЧПУ могут похвастаться такими преимуществами:

Работа фрезерного станка с ЧПУ: основные преимущества

Конечно, станки с ЧПУ имеют много преимуществ перед обычными станками. Например, станки с ЧПУ имеют следующие преимущества

  • высокая точность обработки;
  • длительная бесперебойная работа;
  • высокая производительность (увеличение в 2-3 раза по сравнению с моделями без числового программного управления);
  • Минимизация ручного труда и, следовательно, максимальная автоматизация производства.

Универсальные модели имеют свои преимущества, как и узкоспециализированные варианты. Однако это верно только в том случае, если вы покупаете машину у проверенного производителя. Поэтому фрезерный станок с ЧПУ в Top3DShop станет для вас идеальным решением. Специалисты магазина помогут вам решить, какая модель подходит для ваших нужд.

Среди преимуществ Top3DShop:

  • высококачественное оборудование от ведущих производителей с мировым именем;
  • более 10 000 клиентов за 5 лет плодотворной работы;
  • гарантия качества каждого продукта.

Выбирая фрезерные станки в этом интернет-магазине, вы обеспечиваете качество, долговечность и производительность.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Читайте далее:
Сохранить статью?
Услуги электромонтажа в Москве