Принцип работы фрезерного станка

Фрезерные станки чрезвычайно широко используются для обработки различных заготовок, деталей. Свое название они получили от главной режущей части – фрезы, которая закреплена на шпинделе. Обычно шпиндель расположен под углом 90 градусов к детали (заготовке), но есть и фрезерные станки, укомплектованные дополнительной шпиндельной головкой, что позволяет изменять угол наклона фрезы.

Фрезерные станки чрезвычайно широко используются для обработки различных заготовок, деталей. Свое название они получили от главной режущей части – фрезы, которая закреплена на шпинделе. Обычно шпиндель расположен под углом 90 градусов к детали (заготовке), но есть и фрезерные станки, укомплектованные дополнительной шпиндельной головкой, что позволяет изменять угол наклона фрезы.

Основа фрезерного станка – станина, массивная и устойчивая «опора», к которой крепятся другие части. Внутри станины расположены коробка скоростей и вал, приводящий в движение шпиндельный механизм. Фреза закреплена в специальной подвесной конструкции. Сверху станины расположен поворотный стол, к которому крепится обрабатываемая заготовка. Стол может менять свое положение относительно оси шпинделя.

Электронная часть станка включает в себя контроллер ЧПУ, вспомогательные электронные компоненты и их соединения. Для управления системой, станок может комплектоваться специальным DSP-контроллером, или подключаться к PC.

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.

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

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.

Фрезерные станки с ЧПУ – это высокотехнологичное современное оборудование, способное обеспечить необходимую производительность труда и отменное качество обработки материала. Применение станков с ЧПУ повышает уровень безопасности и культуры производства и не требует от станочника виртуозности и высокого профессионализма.

Основными элементами деревообрабатывающего фрезерного станка, вне зависимости от его типа, являются:

Основными элементами деревообрабатывающего фрезерного станка, вне зависимости от его типа, являются:

• рабочая поверхность;
• суппорт;
• станина;
• режущий элемент;
• вставной и вал-шпиндели;
• планка, расположенная направленно;
• каретка, позволяющая обрабатывать детали под углом.

Вал-шпиндель располагается на суппорте под рабочей поверхностью, а его верхняя часть проходит через отверстие в столешнице. Суппорт имеет регулирующий механизм, позволяющий установить его в необходимом положении. Вставной шпиндель и режущий инструмент располагаются в верхней части вал-шпинделя.

Для фрезерования по прямой требуются направляющие элементы, например, линейка. Она отличается подвижностью и регулируется в необходимом положении. Для закрепления упоров деревообрабатывающие фрезерные станки оборудуются пазами. В роли режущих инструментов могут выступать ножи, головки, диски и фрезы.

Стали марок AISI 409, 430, 439 — аналоги отечественных марок 08×13, 12×17 и 08×17Т

Фрезерные станки

Фрезерные станки — универсальный инструмент с многолезвийным режущим инструментом — фрезой; главное движение — вращение фрезы. Шпиндель, несущий фрезу, вертикален, но его во многих случаях можно устанавливать под углом к заготовке. Движение стола, осуществляемое вручную или с помощью механического привода, точно контролируется по градуированным лимбам на ходовых винтах и по прецизионным шкалам с оптическим увеличением.

Фрезерная оправка (вал, несущий фрезу) горизонтальна. Стол, на котором закрепляется обрабатываемая деталь с необходимой оснасткой, может быть либо «простым», т.е. с перемещением по трем осям, либо универсальным, т.е. допускающим и угловые повороты.

Рис. 1. Фрезерный станок, резание шпоночной канавки на небольшом валу. Левой рукой рабочий подает стол (вместе с деталью) в продольном направлении, а правой — по вертикали. То и другое, а также поперечная подача могут осуществляться автоматически. 1 — оправка; 2 — фреза; 3 — тиски; 4 — деталь; 5 — стол.

Фрезерные станки с ЧПУ

На фрезерных станках с ЧПУ предусматривается автоматическое управление перемещением стола и скоростью шпинделя. В некоторых случаях сам шпиндель устанавливается на салазках, допускающих его независимое перемещение в осевом или вертикальном направлении. Фрезерный станок с ЧПУ такого типа позволяет серийно и с высокой точностью обрабатывать трехмерные поверхности, например, лопастей воздушных винтов и лопаток турбин.

Копировально-фрезерные станки обрабатывают сложные криволинейные поверхности, например, пуансонов и матриц для штампования листового металла, форм для литья под давлением и экструдирования. Индикаторный щуп проходит по фигурному профилю копира, а рабочая фреза передает этот профиль обрабатываемой детали.

Классификация фрезерных станков

В зависимости от вида обработки фрезерные станки разделяются на девять групп. В свою очередь, каждая группа делится на девять подгрупп, представляющих фрезерные станки по их типам.

Наиболее распространенными типами являются горизонтальные, универсальные и вертикальные фрезерные станки.

Горизонтальные консольно — фрезерные станки

Горизонтальные консольно-фрезерные станки имеют горизонтально расположенный, не меняющий своего места шпиндель. Стол может переме-шаться перпендикулярно к оси шпинделя в горизонтальном и вертикальном направлениях и вдоль оси, параллельной ей.

Универсальные консольно — фрезерные станки

Универсальные консольно — фрезерные станки отличаются от горизонтальных тем, что имеют стол, который может поворачиваться на требуемый угол.

Вертикальные консольно — фрезерные станки

Вертикальные консольно-фрезерные станки имеют вертикально расположенный шпиндель, перемещающийся вертикально и в некоторых моделях поворачивающийся. Стол может перемещаться в горизонтальном направлении перпенди-кулярно к оси шпинделя и в вертикальном направлении.

Широкоуниверсальные консольно — фрезерные станки

В отличие от универсальных станков имеют помимо основного горизонтального шпинделя приставную головку со шпинделем, поворачивающимся вокруг вертикальной и горизонтальной осей.

Бесконсольно — фрезерные станки

Имеют шпиндель, расположенный вертикально и перемещающийся в этом направлении. Стол перемещается только в продольном и поперечном направлениях.

Продольно — фрезерные станки

Имеют стол, который может перемещаться только в продольном направлении по направляющим поверхностям станины. Вертикальные и поперечные перемещения получают шпиндельные бабки и шпиндели. Могут иметь, до двух вертикальных и до двух горизонтальных шпинделей при одно- и двухстоечном исполнениях.

Объемно — фрезерные станки

По принципу действия делятся на станки прямого и следящею копирования, осуществляемого путем ощупывания модели копировальным пальнем, а также программного управления, работающие одновременно и непрерывно по трем взаимно перпендикулярным координатам.

Фрезерные станки непрерывного действия

Непрерывного действия (карусельные) имеют вертикально расположенный шпиндель (шпиндели), установочно перемещающиеся по вертикали, и круглый стол, который может непрерывно вращаться со скоростью рабочей подачи, закрепление и обработка заготовок многопозиционные. Примером может служить станок модели 6А23 с диаметром стола

Шпоночно — фрезерные станки

Имеют вертикальный шпиндель, осуществляющий вращательное и одновременно с ним планетарное движение. Диаметр планетарного движения может изменяться в соответствии с заданной шириной шпоночного гнезда. Стол перемещается возвратно-поступательно в продольном направлении. Рабочий цикл автоматизирован. Примерами этих станков могут быть станки моделей 6Д91, 6Д92 и т. д.

Универсальные консольно — фрезерные станкиУниверсальные консольно — фрезерные станки отличаются от горизонтальных тем, что имеют стол, который может поворачиваться на требуемый угол.

«Дупликарвер» — это один из немногих недорогих копировально-фрезерных станков, предназначенных для производства точных скульптурных копий. Освоение работы не займет много времени. Станок предназначен как для профессиональных резчиков по дереву, так и для любителей и начинающих мастеров. Дупликарвер используется в реставрационных и сувенирных мастерских, в группах технического творчества, на уроках труда в школах и специальных учебных заведениях.

Объемно-копировальный станок «Дупликарвер» великолепно подходит для изготовления фигур путем копирования копий ваших оригинальных работ.
Вы сможете добиваться необходимой точности копии путем использования различных фрез и щупов.

Опытные пользователи смогут не просто вырезать формы, приближенные к оригиналу, а делать по-настоящему точные модели. Таким образом, чем дольше вы будете работать на станке, осваивать приемы работы на нем и оттачивать свое мастерство, тем точнее и качественнее будут ваши копии.

На сегодняшний день именно программируемые станки представляют собой наиболее эффективное и совершенное оборудование для обработки самых разных материалов. Они обладают массой достоинств.Современный фрезерный станок с ЧПУ позволяет выполнять операции с недостижимой для прочего оборудования точностью, не требует участия оператора в процессе металлообработки и значительно ускоряет ход самых сложных работ. Важным аргументом в пользу применения программируемых станков является отсутствие брака.

На сегодняшний день именно программируемые станки представляют собой наиболее эффективное и совершенное оборудование для обработки самых разных материалов. Они обладают массой достоинств.Современный фрезерный станок с ЧПУ позволяет выполнять операции с недостижимой для прочего оборудования точностью, не требует участия оператора в процессе металлообработки и значительно ускоряет ход самых сложных работ. Важным аргументом в пользу применения программируемых станков является отсутствие брака.

Фрезерное оборудование с ЧПУ производится в двух основных разновидностях — консольной и бесконсольной. Устройства первого типа наиболее распространены. Конструкцией подобных станков предусмотрена специальная консоль, на которой крепится заготовка. Шпиндель при этом остается неподвижным. Перемещение консоли по направляющим обеспечивается посредством микрошаговых электродвигателей.

В станках бесконсольного типа используется стол, перемещаемый только в продольном и поперечном направлении. Все основные движения, необходимые для получения детали необходимой формы, выполняются шпинделем. Станки данного типа широко применяются для работы с массивными заготовками.

Чтобы понять, как работает такая машина, давайте сначала рассмотрим устройство станка с ЧПУ. Установка работает за счет компьютерной программы, а не за счет труда человека. Станок подключается к компьютеру и программируется. Именно при помощи такой программы и происходит фрезеровка и движение рабочей головки.

Как правильно подбирать станок ЧПУ?

Устройство и принцип работы ЧПУ станка, его тип определяет сферу его использования, поэтому нужно научиться выбирать оборудование. Для этого стоит учитывать несколько факторов. Сначала стоит определиться, с каким материалом вы будете работать, ведь не все станки универсальны, и обязательно нужно это учитывать.

Кроме того, во внимание берутся размеры самого станка и рабочей поверхности. Для домашнего использования или маленьких предприятий вполне хватит небольшого устройства. Большие же промышленные заводы и компании требуют более производительных, мощных и габаритных моделей.

Стоит брать во внимание стоимость и технические особенности машины, ведь качественное изделие просто не может быть слишком дешевым. Лучше покупать станки от проверенных брендов по умеренным ценам. Если вас интересуют услуги обработки материалов на фрезерных станках, тогда можно обратиться в компанию «РЕЗ-Центр».

Итак, поставляемые на рынок фрезерно-гравировальные станки с ЧПУ являются автоматизированным комплексом обработки заготовок из пластика, металла, древесины, камня и других материалов. Но, несмотря на свое внушительное разнообразие, в глобальном конструктивном смысле все модели схожи и состоят из общих частей.

Составляющие фрезерного станка с ЧПУ

Итак, поставляемые на рынок фрезерно-гравировальные станки с ЧПУ являются автоматизированным комплексом обработки заготовок из пластика, металла, древесины, камня и других материалов. Но, несмотря на свое внушительное разнообразие, в глобальном конструктивном смысле все модели схожи и состоят из общих частей.

К числу таковых относятся:

• Механические узлы и агрегаты;
• Электронные системы контроля;
• Управляющий блок фрезерного станка с ЧПУ.

Механическая часть фрезерного оборудования включает станину, рабочий стол с элементами фиксации заготовки, портал со шпинделем, шаговые электродвигатели, цангу и цанговый патрон, а также ряд других элементов.

Разумеется, главным рабочим инструментом фрезера является металлическая фреза. Эта разновидность инструмента обработки заготовок представлена в широком разнообразии. Фрезы различаются по размеру, типу, назначению для выполнения той или иной операции. Они меняются в ручном (оператором) или автоматическом режиме на современном фрезерном оборудовании. Подбирая ту или иную фрезу, можно выполнять гравирование поверхности заготовки, создание объемного рельефа, ее сверление, обработку краев и другие операции.

Фрезерные работы на станках с ЧПУ осуществляются следующим образом. Вращательное движение фрезе сообщает электромотор шпинделя, который подвешен на портале фрезерного станка. Получая команды от контроллера ЧПУ, электромоторы перемещают портал по соответствующим координатам в трех плоскостях. Это позволяет правильно и точно позиционировать фрезу над обрабатываемой заготовкой.

Перемещением шпинделя, параметрами вращения фрезы, интенсивностью охлаждения и другими факторами управляет соответствующие системы на базе ЧПУ. Точность позиционирования фрезы высока, что положительно сказывается на качестве готовых изделий — она лишь немногим уступается лазерной обработке. По этой причине фрезерные граверы с ЧПУ активно применяются для производства серийных изделий и прецизионной обработки различных изделий.

Электронные системы контроля отслеживают перемещение рабочего инструмента станка.

Их работа основана на алгоритмах числового программного управления, заданных непосредственно через модель обработки заготовки.

Их наличие позволяет практически полностью исключить брак в производстве изделий и своевременно обнаружить отклонения в режиме обработки без участия оператора.

Блок управления станком благодаря установленному софту отдает команды системе фрезерного станка. Его задача заключается в перекодировке загруженной модели обработки заготовки, построенной в AutoCAD, SolidWorks, 3DMAX, ARTCAM, Corel Draw в так называемый G-код. Последний представляет собой специализированные команды, направляемые электродвигателям фрезера. Таким образом, графический файл преобразуется в четкий алгоритм работы механического оборудования с заданным фрезерным набором.

Отличительной особенностью консольных горизонтально фрезерных станков стал повышенный диапазон возможностей, обеспечиваемых дополнительным оборудованием, таким как поворотный стол. На таких станках возможна выточка зубьев для шестерен и других сложных заготовок.

Принцип работы горизонтально-фрезерных станков

Все узлы горизонтально-фрезерного станка собраны на станине, в внутри нее расположены механизмы управления скоростями и прочая механика. Часть моделей этих станков является широкоуниверсальными, благодаря большой площади стола и поворотным головкам фрезы. Управление станком осуществляется с приборной панели, которые могут быть дублированы для удобства управления.

Такой фрезерный станок, работа которого продемонстрирована на видео, за счет перемещения в вертикальном направлении по специальным салазкам позволяет выставлять рабочую поверхность под нужным углом. Ни один другой агрегат фрезерной группы подобной возможностью не обладает.

5 Продольно-фрезерные и бесконсольные вертикальные станки

Достаточно часто используются на крупных предприятиях продольно-фрезерные агрегаты, стол которых располагает только одним перемещением (продольным). Их применяют при серийном выпуске крупноразмерных и корпусных изделий из цветных и черных металлов, стали.

У такого оборудования очень сильная электрическая составляющая (надежное электрооборудование, мощный двигатель), поэтому на них допускается использовать твердосплавные торцовые головки для обработки заготовок. Продольные станки незаменимы в тех случаях, когда изделия имеют большой диаметр среза.

Отметим отдельно, что продольно-фрезерные агрегаты характеризуются повышенной производительностью и точностью за счет наличия нескольких шпиндельных узлов, а также простотой обслуживания. Такие станки выпускаются с шириной рабочей поверхности до 500 см (минимум – 32 см).

Вертикальный фрезерный станок без консоли располагают крестовым столом. Он передвигается поперечно и продольно. Данное оборудование использует фасонные, цилиндрические и торцовые фрезы для обработки (показано на видео) тяжелых и крупногабаритных деталей. Электрическая схема бесконсольных станков имеет большой запас прочности, на них обычно устанавливают несколько двигателей, в которых обороты регулируются по бесступенчатой схеме.