Руководство по выбору станка с ЧПУ / - услуги электромонтажа, строительства и ремонта

Обрабатывающие центры

Содержание

Руководство по выбору фрезерного станка с ЧПУ

Если вы только начинаете заниматься бизнесом и не имеете опыта в этой области, выбор фрезерного станка с ЧПУ может сбить с толку – на рынке представлено так много различных промышленных инструментов.

Только многолетний опыт и специальные знания позволяют экспертам выбрать подходящий фрезерный станок с ЧПУ для ваших требований к оборудованию.

Многие люди теряются в этом изобилии, и это неудивительно – даже профессионалам трудно выбрать лучший станок с ЧПУ, если они не в курсе последних событий на рынке инструментов, который постоянно развивается и совершенствуется.

Каковы критерии оптимального выбора станка с ЧПУ?

Это зависит от того, для чего он будет использоваться. Используемые материалы, тип работы, требуемая скорость и точность, а также необходимый срок службы. Многие существенные характеристики этих машин напрямую зависят от их комплектации – характеристик принадлежностей и расходных материалов, а также конструктивных особенностей. Давайте рассмотрим самые основные из них.

Шпиндель является одной из основных частей фрезерного станка. Именно шпиндель определяет, какие фрезы можно использовать в данном станке, под какими углами их можно зажимать и как точно их можно использовать. Привод шпинделя обычно встроенный – то есть, шпиндель представляет собой мощный, компактный электродвигатель с цангой для удержания фрезы.

Многое зависит и от качества шпинделя – хороший шпиндель прослужит долго и доставит вам постоянное удовольствие, тогда как плохой может испортить не только продукт, но и повредить сам станок в случае аварии и даже травмировать персонал. К выбору шпинделя следует подходить ответственно, всегда учитывая рекомендации производителя станка и отдавая предпочтение продукции признанных и авторитетных производителей комплектующих.

Зона фрезерования

Это одна из самых важных характеристик станка с ЧПУ – размер зоны фрезерования определяет, насколько крупное изделие может быть обработано. Хотя для каждого узкого диапазона применений существуют свои требования к размерам, более общие станки имеют регулируемую или большую площадь фрезерования, чем обычно указывается для большинства применений.

Расположение стола также важно – он должен легко зажимать и точно позиционировать заготовку, иначе могут возникнуть серьезные неполадки. При выборе фрезерного станка с ЧПУ для работы важно заранее знать размеры заготовки, чтобы избежать неприятностей.

Назначение станка

Станки с ЧПУ классифицируются в основном по материалу, для которого они предназначены, а также по области применения.

Металлообрабатывающие станки с ЧПУ отличаются от других станков своей надежной и прочной конструкцией, что позволяет им работать как с металлом, так и с большинством других материалов.

Чтобы уменьшить износ и избежать заклинивания резцов, они часто оснащаются системой подачи охлаждающей жидкости к резцам, обычно воды или масла, непосредственно в зону рабочего контакта, а многие из них оборудованы эффективной системой отвода воздуха – предназначенной для автоматического удаления стружки с обрабатываемой поверхности.

Деревообрабатывающие станки

Станки с ЧПУ для обработки древесины, а также композитов и пластмасс конструктивно не отличаются от станков для обработки металла, но имеют несколько более простую конструкцию и более низкие требования по мощности и прочностным характеристикам, что, конечно, обусловлено спецификой материала.

Охлаждение фрез воздушное и часто вообще отсутствует, так как его наличие не критично. Удаление стружки также обычно не предусмотрено и выполняется оператором вручную. Следовательно, стоимость таких машин обычно несколько ниже, они проще и дешевле в обслуживании и чаще используются.

Оборудование для производства корпусной мебели

Станки с ЧПУ для производства корпусной мебели имеют свои особенности – в частности, размеры зоны фрезерования в них больше, чем в других фрезерных станках с ЧПУ, так как обрабатываемые заготовки могут иметь большую площадь поверхности, чем в других областях применения ЧПУ.

Следовательно, мебельный станок с ЧПУ будет иметь большие габариты по всем размерам, а также большую сложность и стоимость станины и направляющих, чем аналогичный станок для обработки небольших заготовок. В остальном они мало чем отличаются от станков для обработки дерева, пластика и композитных материалов.

Фрезерные станки для стекла

Фрезерные станки для стекла с ЧПУ отличаются от металлообрабатывающих станков прежде всего тем, что в них используются специальные фрезы с твердосплавной, алмазной или корундовой рабочей поверхностью.

Фрезы выпускаются как с покрытием, так и цельные – эти элементы создаются путем обжига алмазной крошки при высокой температуре и давлении, в результате чего получается чрезвычайно прочный и долговечный инструмент.

Это связано не только с необходимостью охлаждения фрезы при работе с таким твердым материалом, как стекло, но и с необходимостью немедленного удаления отходов – чтобы они не мешали дальнейшей работе и не портили заготовку при повторном контакте с ней, а также чтобы они не попадали в воздух, которым дышит оператор.Помимо стекла, такие станки могут обрабатывать поликарбонат, o

Вы можете выбрать станок с ЧПУ для обработки стекла в соответствии с этими основными критериями.

Машины для обработки камня

Фрезерные станки по камню с ЧПУ предназначены для гравировки и изготовления сложных трехмерных рельефов на таких твердых материалах, как натуральный камень различных пород – гранит, мрамор, песчаник, а также на искусственных каменных плитах, изготовленных из гранитной крошки с полимером.

Специфика обработки камня предполагает как большие поверхности обработки, так и высокую твердость материала, а также повышенный вес препаратов. Камень также характеризуется тем, что при работе с ним одновременно требуется постоянная циркуляция воды в рабочей зоне и уборка пылесосом крошек и пыли – одна лишь вода не может защитить от крупной пыли, характерной для минеральных материалов.

Эти машины легко справляются с другими материалами – от дерева и ПВХ до, зачастую, даже стекла и металла – и поэтому подходят не только для производителей камня, но и для тех, чьи профессиональные интересы гораздо шире.

Это, пожалуй, самое современное фрезерное оборудование с программным управлением, которое может практически все в этой области производства, но – слишком мощное, громоздкое и дорогое для большинства работ, не связанных напрямую с его назначением.

Как бы ни было заманчиво иметь действительно универсальный фрезерный станок с ЧПУ, если ваша работа не связана с обработкой камня, подумайте о приобретении одного из более специализированных станков, перечисленных выше.

Это, пожалуй, самые основные моменты, которые следует иметь в виду при выборе фрезерного станка с ЧПУ. Несмотря на то, что поначалу может показаться, что выбор при покупке фрезерного станка с ЧПУ является сложным, это не так уж и сложно. Теперь мы остановимся на особенностях фрезерных станков с ЧПУ.

Типы кинематических моделей машин

При подготовке к работе на фрезерном станке с ЧПУ используются кинематические модели станка, которые представляют собой программную имитацию этого устройства и необходимы для правильной подготовки и предсказуемости действий станка при выполнении программы.

Кинематическая модель станка в обязательном порядке несет информацию о рабочей зоне, ее размере и положении относительно неподвижного основания станка, о положении и возможных траекториях движения рабочей головки – патрона фрезы, о других физических параметрах устройства – расстояниях, размерах, – вся эта информация имеет непосредственное отношение к выполняемой станком работе.

Примеры станков и их моделей:

Подготовка программы управления

Фрезерные станки с ЧПУ используют системы CAD/CAM – программные пакеты, которые преобразуют данные из чертежей и моделей в машиночитаемые команды.

Введенные данные о размерах и форме заготовки становятся управляющими траекториями, которые, в свою очередь, преобразуются в управляющие программы в процессе постобработки.

Постпроцессор

Постпроцессор – это специальная часть программного обеспечения, которая переводит данные о характеристиках в индивидуальную программу, управляющую перемещениями инструмента и/или обработкой для конкретного станка.

Подробнее о создании кинематических моделей на примере промышленных систем Siemens можно прочитать здесь.

Полезную информацию можно также найти в библиотеке технической литературы.

Подробную информацию о работе отдельных машин можно получить на официальном сайте производителя машины. Это самый надежный вариант, который убережет вас от многих ошибок.

В некоторых случаях, когда предполагается использовать серьезное промышленное оборудование, можно запрограммировать более или менее простую деталь вручную с помощью панели управления станка. В этом случае необходимо строго следовать инструкциям производителя и последовательно выполнять необходимые действия.

Панель управления одного из фрезерных станков с ЧПУ:

При создании деталей более сложной формы без компьютера не обойтись, а многие компактные станки могут работать только с подключенным компьютером.

Многоосевая обработка

Фрезерные станки с ЧПУ делятся на вертикальные и горизонтальные – в зависимости от ориентации рабочей головки (сверху или сбоку) – и на трех-, четырех- или пятикоординатные обрабатывающие устройства.

Соответственно, чем больше число осей инструмента, тем более эффективной и сложной может быть обработка заготовки.

Используемые фрезы

В зависимости от области применения – материала, желаемой формы обработки и других факторов – на фрезерных станках с ЧПУ используется множество различных фрез. Фрезы бывают одинарные, двойные, сферические, v-образные, коническо-сферические, пирамидально-радиальные с одной или двумя режущими кромками, гравировальные, отрезные и т.д.

Шариковые и пирамидальные фрезы используются для глубокого удаления материала с заготовки, срезания углов и создания фигурных канавок. Фрезы и гравировальные фрезы различных форм используются для гравировки, резки заготовок, обработки краев заготовок и для придания формы – создания рельефов. Радиусные фрезы и галтельные фрезы, как выпуклые, так и вогнутые, используются для обработки углов, кромок столешниц и других деталей, снятия фасок и т.д. Торцевые фрезы позволяют делать отверстия – в отличие от сверл – любой формы.

Примеры используемых концевых фрез:

Разнообразие фрез варьируется от самых простых, похожих на обычный бур или шнек, до очень сложных фрез из различных материалов и форм, с различным количеством режущих кромок. Это обеспечивает широкий спектр применения.

Каждый материал и область применения требуют индивидуального подбора фрез, подобрать которые вам помогут наши технические специалисты.

Компьютеризированные фрезерные станки – это отличный инструмент, который при правильном использовании может производить очень широкий спектр продукции, от рекламных конструкций до деталей других машин, от кухонных разделочных досок до деталей реактивных двигателей. Сфера применения практически безгранична, а охват и доступность растут с каждым днем.

Теперь такое оборудование может позволить себе не только машиностроительный завод, но и относительно небольшая мастерская, что не может не радовать.

Все это обеспечивает одинаковое качество технических операций независимо от того, движетесь ли вы в попутном или встречном направлении.

Целесообразность использования

Следует учитывать, что это относительно дорогая машина. В современной производственной среде приобретение и эксплуатация станка с числовым программным управлением выгодны в следующих ситуациях:

Особо ответственные области применения, такие как детали самолетов и транспортных средств, компоненты медицинской аппаратуры, лопасти турбин или валы для гидроэлектростанций.
Производимые заготовки характеризуются сложной отделкой поверхности, что требует выполнения ряда технологических операций в процессе обработки.
Планируется, что продукция будет производиться обычными и крупносерийными партиями.
Само производство чрезвычайно точное – в пределах одного из первых 6 допусков. Отклонения в этом случае фиксируются дискретным шагом привода до 3 мкм.
В процессе работы можно вносить незначительные изменения в конструкцию, корректируя программу с рабочего стола оператора.

К распространенным станкам с ЧПУ относятся фрезерные и токарные станки, а также многозадачные устройства. Они выбираются в зависимости от типа и объема предстоящей работы.

Что такое CNCmaster?

Мастер или оператор ЧПУ – это человек, который управляет и обслуживает станок. В дополнение к нему необходим контроллер ЧПУ для ввода и регулирования ЧПУ. Эти профессии можно объединить – мастер-настройщик.

Операторы выполняют следующие обязанности: обслуживание станков, контроль технологического процесса, проверка и испытание готовой продукции, устранение мелких дефектов, точная настройка узлов, подготовка рабочих инструментов. Они работают в соответствии с утвержденной компанией должностной инструкцией. Бригадир может управлять несколькими машинами одновременно. Техник по обслуживанию ЧПУ выполняет следующие задачи: разработка ПП, внедрение его в станок и его тестирование, настройка устройства на конкретные процессы.

Подготовка операторов и наладчиков осуществляется в университетах (техникумах) или на специальных курсах по специальности “Технология машиностроения”. Для того чтобы стать профессионалом, работник должен приобрести следующие знания: устройство и особенности станков с ЧПУ, технология обработки, основы программирования ЧПУ, принципы работы с компьютерными системами, признаки дефектов оборудования с ЧПУ, особенности различных инструментов и материалов. Оператор обязан строго соблюдать правила техники безопасности во время работы.

Станки с ЧПУ получают все большее распространение в производстве. Они способны достигать высокой точности при высоких скоростях. В то же время необходимо учитывать экономическую целесообразность их использования. На российском рынке представлено множество высококачественных моделей, и нам необходимо выбрать оптимальный вариант для конкретных условий.

В современных условиях многие производители стремятся расширить свои рынки, включая относительно новый сегмент – домашние станки с ЧПУ. Wattsan не является исключением из этого правила, имея несколько моделей этого типа оборудования. От других марок их отличает сочетание надежности, компактности, экономичности и разумной цены, что особенно важно для частных клиентов.

Преимущества использования станков с ЧПУ

Причина растущего использования станков с числовым программным управлением проста. Использование этого типа станков позволяет достичь ряда очевидных преимуществ. Вот основные из них:

Высокая степень автоматизации. Это минимизирует влияние человеческого фактора и сокращает количество обслуживающего персонала;
точность заготовки и возможность многократного повторения конечного результата процесса обработки. Это преимущество особенно важно при массовом производстве;
скорость, с которой станок может быть повторно использован для производства другой детали. Все, что необходимо, – это изменить программное обеспечение, загруженное в машину. Возможности ограничены только наличием определенных программ;
Способность производить сложные или крупногабаритные детали. Некоторые из них практически невозможно изготовить на ручном оборудовании;
Предсказуемость результатов производственного процесса. Это относится как к готовой детали, так и к сроку ее поставки, что имеет решающее значение для оптимальной организации всего производственного процесса.

Столь внушительный список преимуществ наглядно объясняет причины популярности станков с ЧПУ. Несмотря на относительно высокую цену покупки такой машины, а также высокие затраты на запуск и обслуживание, инвестиции быстро окупаются. Это еще более актуально для крупносерийного производства, где использование станков с числовым программным управлением становится особенно выгодным.

Для идентификации моделей станков используются буквенно-цифровые обозначения, поэтому важно знать, какая буква (цифра) используется для определения степени автоматизации, класса точности, назначения станка.

Принципы программирования

Что такое система ЧПУ? Что касается оборудования, то система состоит из:

Шкаф с панелью управления.
Дисплей.
Контроллер – устройство, обрабатывающее информацию от ЧПУ и управляющее работой приводов.
Долговечное и эффективное запоминающее устройство (память).

Прежде всего, работа этих устройств заключается в эффективном и правильном выполнении команд управляющей программы (УП). Но кто и как пишет программу NC? Если вы хотите знать все о станках с ЧПУ, эта информация необходима.

Для создания управляющей программы можно воспользоваться одним из предложенных методов:

A) Ручное программирование. Часть программирования ЧПУ пишется технологом, который вручную определяет координаты движения рабочего органа путем ввода числовых данных. Это трудоемкий и длительный процесс, поэтому его использование оправдано только в тех случаях, когда в производстве находится всего несколько станков, и они ориентированы на изготовление простых деталей.

B) Программирование из операционной системы числового программного управления в цехе. ЧПУ записывается с помощью сенсорного экрана и джойстика, расположенных на колонне станка. В моделях пятого поколения для программы ЧПУ можно использовать диалоговый режим ввода. Оператор TNC может в любое время протестировать программу или внести коррективы.

B) Метод программирования CAD и CAM. Используется при написании программ для изготовления сложных деталей с большим количеством операций. Программное управление пишется в несколько этапов.

Используя программное обеспечение CAD (AutoCAD, Solid, Catia, Compass), инженеры создают электронный чертеж детали.
Полученный графический файл, предварительно преобразованный в формат DXF, Exeilon, HPGL, Gerber, загружается в программное обеспечение CAM (SheetCam, Kcam, MeshCam, CorelDraw). Таким образом, импортируется геометрия детали. Задача программиста-технолога – описать траекторию движения инструмента, определив фигуры, выбрать метод обработки из предложенных вариантов и определить рабочий инструмент. Одновременно с процессом написания программы происходит ее визуализация на экране (функция backplot).
На основе информации, полученной на предыдущем этапе, создается промежуточный Cl-файл. Этот файл обрабатывается специальной программой, называемой постпроцессором или паспортом. На выходе получается управляющая программа, совместимая с форматом конкретной машины. В этом ЧПУ команды уже сгенерированы в виде G-кодов и M-кодов.

Требования к такому программному обеспечению, как вы понимаете, достаточно высоки. Программное обеспечение для ЧПУ стоит тысячи долларов и не может быть написано токарем.

Поэтому такая машина имеет две оси, по которым происходит движение. Шпиндель будет двигаться вдоль платформы станка (ось Z), а поперечные салазки будут двигаться перпендикулярно шпинделю (вдоль оси X). Трехосевые станки будут иметь еще одну ось, перпендикулярную двум указанным осям. Благодаря одновременному управлению всеми тремя осями станки с ЧПУ способны обрабатывать геометрически сложные поверхности.

Приложения

Станки с ЧПУ очень быстро окупаются за счет снижения эксплуатационных расходов и человеческого фактора в производстве. Они не требуют постоянного присутствия оператора, поэтому один рабочий может управлять десятками машин, сокращая количество необходимого персонала и расходы на оплату труда.

Сокращение ручного труда также повышает безопасность производства, снижая вероятность травмирования людей до ничтожно малого уровня.

Основными преимуществами станков с ЧПУ являются скорость и точность, непрерывная работа 24/7 и постоянство качества результатов, не сравнимое с человеческим.

Наконец, станки с ЧПУ обеспечивают невероятную эксплуатационную гибкость. Станок с ЧПУ может выполнять различные программы для производства совершенно разных изделий без существенной переналадки. Это дает станкам с ЧПУ огромное преимущество перед другими методами производства, поскольку они могут менять роль станка на линии в течение нескольких минут.

Читайте далее: