Фрезерный станок с чпу – принцип работы, конструкция, видео

Такое можно сделать только на фрезерном станке с ЧПУ

Резьба по дереву всегда относилась к особому виду промысла. Это действительно оригинальное произведение искусства, которое выглядит и стоит дорого.

Однако настоящих мастеров не так много, а спрос значительно превышает предложение. Чтобы внедрить серийное производство резных изделий, был создан фрезерный станок по дереву с числовым программным управлением: ЧПУ.

В настоящее время на рынке конкурируют многие компании, которые занимаются производством станков. Одной из таких является компания MULTICUT, фрезерные станки с ЧПУ по дереву которой известны высоким качеством по всей России. На официальном сайте компании можно посмотреть все модели станков и ознакомиться с их характеристиками.

Управляемый 3Д фрезер, не что иное, как практическое применение пушкинской строки: «Поверил я алгеброй гармонию…». Резец обрабатывает заготовку не хуже, чем рука художника, а процесс выполняется с применением математических формул программного кода.

Что представляет собой фрезерный станок с ЧПУ по дереву?

Фрезерный станок с ЧПУ по дереву

Конструктивно, аппарат состоит из двух связанных систем:

Механическая часть

Oбычный фрезерный модуль по дереву с электроприводом, который с помощью шаговых двигателей перемещается в 3D плоскостях. Кроме того, подвижным бывает и стол, на котором закреплена деталь. Это помогает фрезерному станку быстрее выполнять деревообработку.

Вся конструкция закреплена на общей станине (раме), имеет фиксированное геометрическое положение элементов относительно друг друга. Фрезер ЧПУ по дереву – достаточно точный инструмент, механика выполняется из качественного металла с низкой степенью износа.

Электронная начинка

Управляет положением токарно-фрезерного шпинделя, скоростью вращения мотора, силой давления на дерево. Программатор с числовым управлением выбирает оптимальную траекторию фрезерного блока и болванки относительно осей координат.

Деревообрабатывающие центры могут иметь собственный компьютер, либо программироваться сторонней ЭВМ: вплоть до планшетов под управлением Android. Мини фрезерные установки часто оборудуются портом для карты памяти, в которую предварительно загружается программа.

Копировально-фрезерный станок

Существуют и чисто механические копировально-фрезерные станки по дереву. При помощи зонда или щупа, оператор приводит в движение координатный механизм фрезера.

Обработка выполняется строго по шаблону, без возможности изменить конфигурацию детали. Фрезерный станок по дереву с модулем ЧПУ работает по виртуальной матрице, которая находится в электронных «мозгах». При этом, у оператора всегда есть возможность откорректировать программу.

Фрезерный комплекс с ЧПУ Beaver

Оборудование применяется как в домашней мастерской, так и в деревообрабатывающей промышленности. Например, фрезерный комплекс с ЧПУ «Бивер» (Beaver), получил прописку на крупных мебельных фабриках, по причине удачного сочетания цены и скорости обработки.

Участие оператора минимально: загрузить программу работы, вовремя убирать готовое изделие, и подкладывать на разделочный стол новую деталь. Впрочем, самые продвинутые фрезерные агрегаты могут самостоятельно загружать очередной деревянный массив.

Принцип работы фрезера с числовым программным управлением

Основа технологии – соединение точной механики и цифровой математики. Рука мастера направляет резец (или ручной фрезер) в нужное место дерева под точным углом.

Благодаря системе позиционирования, режущая кромка рабочего инструмента всегда оказывается в нужное время, в нужной точке, без непосредственного участия человека.

Обработка плиты из дерева

Причем если художник может ошибиться и допустить огрех, электронный модуль управления всегда точен.

Специальная управляющая программа обрабатывает математическую модель заготовки, и присваивает каждой точке поверхности 3D координаты. Затем просчитывается траектория шпинделя, с учетом конфигурации и размера фрезы. Команда на позиционирование подается на исполнительные механизмы: шаговые двигатели.

Направление передвижения осей фрезера с ЧПУ

Привод устроен следующим образом:

Расположенная поперек стола ферма с кареткой, движется вдоль него (ось «X»). Большое значение имеет механизм перемещения: опорные точки должны двигаться строго параллельно.

По ферме перемещается собственно фрезерный модуль, это ось «Y». Еще одна ось перемещения (мы ведь говорим о 3D): вертикальная ось «Z». Благодаря такой свободе движения, фрезерный шпиндель может оказаться в любой заданной точке трехмерной системы координат.

Более дорогие модели имеют возможность наклона шпинделя: для того, чтобы подобраться к самым отдаленным точкам под правильным углом. На столе может быть установлена подвижная платформа, или сама столешница бывает подвижной. Это не добавляет возможностей, но ускоряет работу.

Важная деталь, незаметная снаружи. Программа управления построена таким образом, что фрезерный модуль на станке движется по оптимальной траектории. То есть, если углубление выбирается в несколько проходов, в дереве остаются временные «мостики», чтобы конструкция не сломалась до окончания обработки.

Интерфейс управления

Система программирования не имеет значения. Она может быть создана на любом языке, оператор не печатает длинные тексты на «Паскаль» или «Бейсик». Задание параметров и управление программой построено на визуальном интерфейсе.

Программное задание траектории фрезы

А создание трехмерных моделей выполняется в привычных графических редакторах. Затем готовый файл просто импортируется в программу фрезерного станка с ЧПУ. Также оператор может вручную задать траекторию фрезы, если этого требует технология или особенности заготовки.

Характеристики оборудования: на что обращать внимание

С конструкцией разобрались. Она может немного отличаться на разных моделях, но принцип действия единый. Теперь поговорим о технических параметрах.

Казалось бы, возможности избыточными быть не могут: чем мощнее (длиннее, маневреннее, быстрее), тем лучше. Однако, станок ЧПУ – изделие высокотехнологичное и дорогое. Поэтому для правильного выбора надо понимать, за что платим.

Размер рабочего стола

От этого параметра зависят две вещи, взаимно исключающие друг друга:

• чем больше стол – можно обработать более крупное изделие;
• чем меньше стол – тем проще разметить станок в помещении.

Мини фрезерный станок

Компактный фрезерный станок может все, кроме выпиливания филенок на полотнах дверей (они просто не поместятся в рампу).

Мощность шпинделя

Вопреки распространенному мнению, этот параметр не связан с размером. От него зависит, насколько твердую заготовку вы сможете обработать. На качество фрезеровки напрямую влияет число оборотов вала.

Чем они выше – тем ровнее получается срез. В чем связь с мощностью? При работе с твердым деревом, растет сопротивление. Слабый двигатель начинает терять обороты, и обработка поверхности заготовки будет неравномерной: местами гладко, местами с заусенцами.

От этой характеристики станка зависит еще и скорость работы. Если двигатель работает с нагрузкой 80% — 90%, ему необходимо давать время на остывание. А фрезерный аппарат с 50% запасом мощности, работает на 2/3 номинальной нагрузки, и легко переносит непрерывную работу.

Запас мощности — это более высокая стоимость и повышенный расход электроэнергии.

Дополнительные элементы оборудования

1. Поворотный механизм каретки фрезера. Опция, безусловно, полезная. Она добавляет «трехмерности».

   фрезер с ЧПУ Мультикат

   Если необходимо обработать заготовку снизу, вам не придется переворачивать изделие на 180°, заново задавать нулевую координату, и запускать процесс повторно. Но такое оборудование увеличивает стоимость.

2. Встроенный компьютер с экраном и программным обеспечением. Добавляет удобства и оперативности при установке новой визуальной модели.

   Рабочий стол станка

    Безусловный плюс – возможность в реальном времени вносить изменения в процесс обработки. Но стоимость этой опции настолько велика, что полноценное рабочее место входит в состав только крупных деревообрабатывающих комплексов для промышленного применения.

   Фрезерные станки для небольших мастерских, и тем более, домашнего использования, вполне обходятся подключением к отдельному компьютеру или ноутбуку.

3. Возможность установки нескольких фрез. Ни на что другое, кроме как на скорость работы, не влияет. Отличная опция для 3D копировального аппарата: можно изготавливать сразу несколько одинаковых деталей.

   Работа тремя фрезами, увеличивает производительность станка

   Такая комплектация фрезеров применяется в серийном столярном производстве или для домашней мастерской.

4. Четвертая координата. Фактически, это поворотный шпиндель (как на токарном станке) вместо крепежного стола. Позволяет обрабатывать деталь, поворачивая ее вокруг собственной оси.

   Обработка детали на станке с ЧПУ

   Основные преимущества – обработка цилиндрических деталей (на трехмерном станке это довольно сложно), использование шпинделя в качестве полноценного токарного станка. То есть, вы получаете два инструмента в одном корпусе.

5. Вакуумный отвод опилок. Опция, без которой тяжело работать в принципе, а в домашних условиях и вовсе не возможно. Отказываться от подобного оснащения нежелательно, вам все равно впоследствии придется пристраивать шланг от пылесоса.

Процесс обработки древесины станком с ЧПУ — видео

Классификация фрезеров с ЧПУ

Несмотря на кажущееся разнообразие, основных видов фрезерных аппаратов с ЧПУ всего два:

1. Консольный: в котором деталь закреплена неподвижно, а шпиндель перемещается в трехмерном пространстве.
2. Без консольный – всё наоборот. Стол с заготовкой перемещается относительно фрезера.

Кконсольный фрезерный станок по дереву с ЧПУ

Остальные подвиды – это модификации базовых конструкций. Например, комбинированный агрегат, в котором подвижна и консоль с мотором, и столешница. Добавление токарного шпинделя – это четвертая координата консольного фрезера.

Как выбрать фрезер с ЧПУ?

Станок по дереву с ЧПУ Liga

Настольный фрезерный станок для дома

На самом деле, ответ простой. Есть два критерия: что вы собираетесь на нем делать (в каком количестве), и где вы его поставите? Отсюда и характеристики, и стоимость изделия. Настольная модель для домашнего применения (на которой вы даже балясину не сможете вырезать) стоит до 50000 руб. Места занимает не больше, чем обычный сверлильный станок.

Агрегат для мини мастерской, на котором можно сделать что-то серьезное: ценовой диапазон от 100 до 500 тыс. рублей.

А промышленное оборудование для серийного производства, верхней ценовой границы не имеет в принципе.

Видео советы мастера со стажем по выбору станка с ЧПУ

Речь пойдет о полупрофессиональных и профессиональных фрезерных станках для дерева с числовым программным управлением. Обзор цен и производителей.

Обучение работе на станке ЧПУ для новичков — видеоурок

About sposport

View all posts by sposport

Источник: https://obinstrumente.ru/elektroinstrument/frezer/frezernyj-stanok-chpu-po-derevu.html

Основные принципы работы фрезерного станка с ЧПУ

Фрезерные станки с числовым программным управлением (ЧПУ) – это оборудование, предназначенное для механической обработки различных листовых материалов при помощи специального инструмента – фрезы. Фрезерованием обрабатывается самый различный материал: пластик, графит, алюминий, медь, чугун, сталь или дерево.

Фрезы — это металлические инструменты различной формы с несколькими режущими зубьями. По форме фрезы бывают:

• конические,
• цилиндрические,
• концевые,
• торцевые и других видов.

Материал, из которого изготавливается режущая часть, должен быть намного прочнее обрабатываемого материала, потому для фрез подбираются твердые сплавы быстрорежущей стали, может быть использована также минералокерамика или алмаз. Кроме того фрезы различаются по конструкции и типу зубьев: они могут быть:

• цельные (или монолитные, так называемые «пальчиковые фрезы»),
• со сварным режущим элементом,
• сборным или с напаянным режущим элементом.

Вращаясь с большой скоростью, они обрабатывают материал, разрезая, высверливая, раскраивая и гравируя его в соответствии с заданной программой под контролем оператора ЧПУ.

В зависимости от расположения рабочего инструмента, фрезерование может быть горизонтальным или вертикальным. Большое распространение получили универсальные станки, дающие возможность фрезеровать сложные детали под любым углом, применяя разные фрезы.

Фреза, закрепленная в цанге, является основным элементом, находящимся в непосредственном контакте с обрабатываемым материалом. Цанга с закрепленной в ней фрезой устанавливается в шпиндель, обеспечивающий вращение фрезы.

Портал, станина, двигатели, шпиндель и фреза представляют собой механическую часть фрезерного станка. Каждый двигатель обеспечивает перемещение портала и шпинделя по своей оси по заданной программе.

Управляющие станции фрезерных станков с ЧПУ представляют собой электронную часть оборудования и поставляются вместе со станком. Программное обеспечение станка обрабатывает векторные изображения из графических файлов, переводит их в G-коды, управляющие работой микрошаговых двигателей.

Таким образом, для изготовления той или иной детали необходимо её построение в графическом редакторе такой компьютерной программы, как, например, AutoCad или Corel Draw.

После установки разработанной программы в ОЗУ станка (оперативное запоминающее устройство или оперативная память), оператор может начать работу, предварительно выбрав нужные режимы и параметры в соответствии с поставленной технологической задачей и обрабатываемым материалом.

Числовое программное управление позволяет автоматизировать сложные технологические процессы по обработке тех или иных материалов. Станок с ЧПУ в процессе работы не требует никаких сложных действий от оператора. Станок работает по программе, заложенной в него до начала процесса обработки.

Ввод программы осуществляется оператором с пульта, предназначенного для управления станком в ручном режиме. В случае аварийной ситуации пульт используется для отключения станка.

Вся текущая информация о работе станка отображается на панели оператора, который визуально контролирует выполнение технологических операций.

Источник: http://3d-stanki.ru/spravochnik/primenenie-i-tekhnologii-frezernogo-oborudovaniya/osnovnye-printsipy-raboty-frezernogo-stanka-s-chpu/

Инструкция для начинающих операторов станков ЧПУ – «СПРУТ-Технология»

Это и называется параметрическое моделирование.

Для знакомства с такими программами перейдите по ссылкам: Inventor SolidWorks OnShape Компас 3D Creo

Рокомендуеемые программы  (CAD системы): при выборе программы стоит думать не тоько о простоте но и перспективности и функцианальности. Проектировщикам без опыта  Я советуею рисовать 3D модели в веб приложении Tinkercad. Tinkercad работает в браузерах, которые поддерживают 3D функционал: Chrome, Firefox, Yandex.

Этап II — объяснить станку как обрабатывать заготовку для получения детали

После получения модели, вам необходимо объяснить станку как (с какой скоростью, каким инструментом а главное, по какой траектории) обрабатывать заготовку для получения запланированной детали. Все это называется технологический процесс. Для написания техпроцесса используются CAM системы ли как ее называют — программа для ЧПУ .

   Для написания техпроцесса Я рекомендую Вам использовать программу SprutCAM. Это полнофункциональная профессиональная CAM система от отечественного разработчика, незаменима при программирование станков с чпу для начинающих

Для небольших производств имеется специальное доступное предложение — SprutCAM Practik. Это программы для ЧПУ станков на русском  под управлением Mach3, NCStudio, LinuxCNC и аналогов. Установщик SprutCAM Practik можно скачать бесплатно.

•   Задача — объяснить станку как обработать деталь
•   Решение — написать техпроцес в CAM системе

В CAM  системе определяется траектория движения инструмента, далее эта информация переводится в специализированный язык G кодов (на рисунке), которые понимает сам станок с ЧПУ.

 Для вывода траектории из CAM системы в G-код используют постпроцессор. Постпроцессор выводит команды в G кодах понятные именно вашему станку с чпу.

В следующих материалах мы разберем данную тему очень подробно на видео.

К слову, в SprutCAM постпроцессоры под большенсвто станков уже написанны и идут в комплекте с программой SprutCAM, что серъезно облегчает работу по написанию процесса, особенно для новичков (например программа для управления чпу станком mach3)

Этап III — запуск обрабортки на станке

Промышленные станки поставляются в комплекте со специальным компьютером. На него устанавливают программу управления электромоторами станка и выполнения перемещений на основе G-кода из CAM-системы.

  Задача — получитьт деталь на станке

  Решение — запустить программу обработки на станке

Бюджетные станки подключают к персональному компьютеру. На компьютер устанавливается простая программа для ЧПУ станка — Mach3, LinuxCNC или другие программы. Однозначно лучшая программа для чпу станка та которая стояла на нем!

Для получения программы для ЧПУ станков перейдите по ссылкам: Mach3 LinuxCNC

Подведем итог

Небольшая шпаргалка в виде таблицы.

Дальше мы будет погружаться в более сложные и специфические темы. А пока можете установить предложенные выше программы и немного освойтесь. 

В следующей статье начнем вникать в режущий инструмент и материалы.

Если вы уже готовы начать изготовление деталей на своем станке, установите триальную версию SprutCAM Practik и проведите первые эксперименты.

1. Андрей Харациди
2. Специалист службы технической поддержки
3. СПРУТ-Технология.

Источник: https://Sprut.ru/company/press/articles/kak-nachat-rabotat-so-stankom-chpu

Принцип работы фрезерного станка с ЧПУ

Современный станок с ЧПУ представляет собой сложный автоматизированный комплекс для фрезерования заготовок из дерева, пластика, металла, камня и пр.

Автоматизированный комплекс, помимо «классических» механизированных узлов включает в себя электронные компоненты автоматического контроля и управления режимами обработки.

Электронная система базируется на алгоритмах числового программного управления (ЧПУ) и в значительной степени упрощает работу на оборудовании (станок функционирует по заранее введённой программе и в течение рабочего цикла не требует вмешательства оператора).

Механическая подсистема станка состоит из станины, рабочего стола с зажимными приспособлениями, подвижного портала со шпинделем, цанговым патроном и цанги для закрепления инструмента, шаговых электродвигателей и ряда других вспомогательных деталей.

Одним из главных элементов станка, непосредственно осуществляющих обработку заготовки, является фреза. Режущая часть фрезы бывает различных форм и размеров — в соответствии с задачами обработки и видом материала заготовки. Цилиндрическая часть фрезы (т. н.

«хвостовик») через цангу закрепляется в цанговом патроне, который, в свою очередь, закреплён на валу шпинделя. Электромотор шпинделя передаёт крутящий момент и сообщает фрезе вращательное движение. Соприкасаясь с обрабатываемой поверхностью, фреза снимает слой материала.

Шпиндель подвешен на подвижном портале. Электромоторы станка, по командам от контроллера ЧПУ, перемещают портал по трём координатным осям и позиционируют фрезу над поворотным столом с закреплённой заготовкой.

Таким способом и осуществляется фрезерование заготовки с целью получения готового изделия заданных форм и размеров.

Электронная «начинка» станка работает под управлением собственного программного обеспечения (поставляется вместе с оборудованием). Задачей этого «софта» — перекодировать загруженную программу (чертеж-рисунок требуемой детали) и транслировать её в специфические G-коды — электрические команды двигателям станка.

Таким образом, программным алгоритмом для функционирования станка является файл векторного графического формата (к примеру, построенный в AutoCAD, Corel Draw).

Записав файл-программу в оперативную память контроллера, оператору остаётся выбрать режим работы станка (черновая, чистовая, трёхмерная) и частоту оборотов — в соответствие с видом материала заготовки и применяемой для обработки фрезы.

Преимущества оборудования

Современные станки с ЧПУ обладают широким спектром возможностей, обеспечивают быструю и высокоточную обработку, обладают достаточным запасом надёжности и удобством эксплуатации.

Точность обработки является не только следствием прецизионного автоматизированного управления, но и организацией специальных конструктивных мероприятий, направленных, прежде всего, на повышение жёсткости системы.

Увеличение жёсткости достигается за счёт уменьшения длины кинематических цепей и количества механических передач, уменьшения зазоров между деталями, снижения потерь на трение, а также увеличения быстродействия.

Надёжность и длительная бесперебойная работа достигается увеличением износостойкости подвижных деталей, а также мерами по снижению теплопотерь и механического трения.

Для этого в частности скользящие направляющие изготавливаются в виде «твёрдый материал — мягкий» (например, сталь/чугун по пластику/фторопласту).

Сопрягаемые пары качения (в наплавляющих, подшипниках) отличаются ещё меньшими потерями и повышенной долговечностью. В качестве рабочих тел используются ролики с преднатягом, исключающим биение и износ.

Дополнительные системы, такие как вакуумный стол, улавливатель стружки, охлаждение режущего инструмента, переносной пульт (DSP-контроллер) и ряд других, значительно облегчают управление фрезерным комплексом и увеличивают культуру производства.

Работа на оборудовании

Функции оператора станочного комплекса, оборудованного ЧПУ, сводятся к смене и закреплению заготовок, установке требуемого типа фрезы, инсталляции управляющей программы, активации процесса и общим наблюдением за процессом работы станка.

Перед началом обработки работоспособность станка проверяется запуском специальной тестирующей программы. Оператору следует проверить надёжность крепления заготовки и фрезы, её соответствия обрабатываемому материалу.

Перед началом серийного цикла следует обработать первую заготовку, проконтролировать размеры и убедиться в их соответствии чертежу.

Источник: https://InfoFrezer.ru/stati/printsip-raboty-frezernogo-stanka-s-chpu/