Фрезерный станок по металлу с ЧПУ

Вертикальное и горизонтальное фрезерование

Для фрезерования используют разное оборудование, которое в зависимости от характера проведения манипуляций делят на два вида вертикальное и горизонтальное. Каждый из них имеет свои особенности применения, преимущества и минусы.

Вертикальная фрезеровка

Для выполнения данного вида фрезерных работ применяют специализированные вертикально-фрезерные станки, возможности которых позволяет работать в горизонтальной и вертикальной плоскости, и проводить:

• сверление;

• вытачивание отверстий;

• зенкерование.

Их используют для обработки не только металла, но и других материалов, как в единичном, так и поточном производстве. Данное оборудование легко работает даже с чугуном и сталью, позволяя выпускать высококачественные спиральные изделия, рамки, зубчатые колеса, штампы и другое. В зависимости от исполнения, они могут иметь ручное управление, ЧПУ или полностью автоматизированное.

Свое название оборудование получило, благодаря вертикально расположенному шпинделю. Здесь основное движение осуществляет фреза, а заготовку вращают только в соответствии с интенсивностью ее обрабатывания или по мере необходимости. При этом движение непосредственно заготовки на фрезерном столе может быть не только прямолинейным, но и криволинейным. Шпиндельная головка имеет возможность установочного передвижения по специальным вертикально расположенным направляющим и сдвигается совместно с гильзой в осевом направлении.

В зависимости от конструктивных особенностей вертикальные станки для фрезеровки разделяют на две категории:

• Консольные – крупногабаритные агрегаты с массивной консолью, позволяющей производить сверление и осуществлять работу с помощью концевых, цилиндрических, торцевых и фасонных фрез. Из-за ограничений положения свободного пространства, их используют для производства деталей с небольшим весом и заготовкой незначительного размера.

• Бесконсольные – в них стол перемещаются по направляющим основной станины, зафиксированной на фундаменте, что позволяет обеспечить высокую жесткость, а значить и точность обработки изделий. За счет отсутствия консоли, это оборудование может оборудовать крупные заготовки и изготавливать крупногабаритные детали. Станки бесконсольного типа незаменимы для обработки не только вертикальных, но и наклонных поверхностей.

Горизонтальное фрезерование

Фрезеровочные работы в горизонтальной плоскости осуществляются на специальных горизонтально-фрезерных станках, у которых шпиндель расположен горизонтально. Такое оборудование может работать угловыми, дисковыми и цилиндровыми фрезами, а также сборной оснасткой со сменными резцами. Кроме стандартных горизонтальных станков, существуют универсальные с возможностью установки инструментов любого типа, предназначенным не только для поверхностной линейной обработки металла, но и сложного реза выемок и пазов на вращающихся заготовках. Резка осуществляется под прямым углом и лучше всего подходит для формирования канавок с быстрым отведением стружки.

1 Станки с ЧПУ – коротко о главном

На станках для фрезерования с числовым управлением при помощи концевых и торцевых фрез осуществляется обработка пространственных и плоских поверхностей сложных конфигураций, кулачков, пресс-форм, штампов (смотрите видео). Также данные агрегаты по металлу дают возможность выполнять разверточные и сверлильные работы при помощи соответствующего инструмента, который монтируется в специальные рабочие головки.

При этом установка на оборудование программного числового управления в разы увеличивает его производительность, надежность и точность выполнения операций на больших скоростях резания, а также уникальную точность позиционирования фрез и иных режущих инструментов.

Отличным примером фрезерно-гравировального станка с ЧПУ является оборудование от компании MULTICUT. Оно имеет высокое качество, что определяет долгий срок службы. Специализированные агрегаты укомплектованы автоматической сменой инструмента, и это полностью освобождает от участия в процессе оператора. Такое оборудование малогабаритно, что также очень удобно на производстве.

Классифицируются станки с ЧПУ по металлу по четырем признакам:

• вариант подачи рабочих приспособлений для резки – автоматический либо ручной;
• количество координатных передвижений бабки агрегата либо его рабочей поверхности;
• расположение шпиндельного узла – по вертикали либо по горизонтали;
• по числу инструментов – много- либо одноинструментальные станки.

Кроме того, агрегаты по металлу делят на разные категории в зависимости от их компоновки. С этой точки зрения фрезерный станок с ЧПУ может быть широкоуниверсальным, продольно- или консольно-фрезерным, вертикально-фрезерным. В последнем случае агрегат в обязательном порядке оборудуется столом крестовой формы.

Системы ЧПУ на станках для работы по металлу бывают:

• разомкнутыми – шаговый двигатель четко дозирует процесс передвижения рабочих узлов оборудования, при этом отпадает необходимость в применении датчиков обратной связи;
• замкнутыми – на них устанавливают датчики, которые во время работы станка контролируют ход обрабатывающих операций, а также привод, который перемещает рабочие узлы по непрерывной схеме.

Главное движение на современных агрегатах с ЧПУ по металлу обеспечивается электродвигателями постоянного тока и асинхронными двигателями, которые направляют вращение на шпиндель посредством прямого привода, ременной передачи либо специального редукторного механизма.

Разновидности фрезерных станков с ЧПУ

Благодаря своей универсальности и возможности обрабатывать материалы различной твёрдости, применяются во многих областях промышленности и народного хозяйства. Обрабатываются заготовки из камня, пластика, металла, керамики или дерева. Специальные деревообрабатывающие модели вытачивают различные элементы при изготовлении мебели.

Особое место занимают гравировальные модели, выполняющие технологические операции, недоступные универсальному оборудованию. Процесс заключается в точном копировании по готовому шаблону, что гарантирует абсолютное повторение сложнейших элементов. Выполняет гравировку по заданному контуру любой формы, повторяет сложнейшие надписи, узоры.

Конструктивные особенности фрезерных станков с ЧПУ

Фрезерные станки с ЧПУ

имеют компоновки вертикально-фрезерных, горизонтально-фрезерных и продольно-фрезерных станков (рис. 101). Вертикальные станки делят на две группы консольно-фрезерные и бесконсольно-фрезерные.

Станки консольного исполнения имеют меньшую массу и занимают меньшую площадь по сравнению со станками других типов, однако в варианте с ЧПУ мало перспективны. Изготавливают эти станки в одноинструментном (рис. 101, а) и многоинструментном (рис. 101, б) исполнениях. Многоинструментность достигается за счет оснащения станка револьверной головкой.

В бесконсольных станках вертикальное перемещение имеет фрезерная головка. Стол обладает перемещениями по осям X’ и Y’, он покоится на массивном основании, благодаря чему станки такого типа обладают повышенной, по сравнению с консольными, жесткостью. Бесконсольные станки также можно изготовлять одноинструментными (рис. 101, в) или снабжать револьверными головками (рис. 101, е). Консольно-фрезерные станки имеют ширину стола 200, 250, 320 и 400 мм, бесконсольные — несколько большую: 320, 400, 500 и 630 мм.

Продольно-фрезерные станки (рис. 101, г) имеют большую ширину стола (630, 800 и 1000 мм) и длину до нескольких метров. В отличие от станков с ручным управлением продольно-фрезерные станки с ЧПУ чаще всего снабжают неподвижной траверсой, на которой расположена одна вертикальная головка по оси Z не только компенсирует отсутствие смещения траверсы, но и придает станку горазда более широкие возможности, так как вертикальное перемещение головки является как установочным, так и рабочим. На продольно-фрезерном станке такой компоновки при использовании навесных угловых головок можно выполнять полную обработку деталей с пяти сторон. На одностоечном продольно-фрезерном станке (рис. 101, д) обычно встраивают поворотный стол.

Свойство работать разнообразными инструментами (фрезами, резцами, зенкерами, развертками, метчиками) присуще всем фрезерным станкам с ЧПУ, благодаря чему эти станки отвечают требованиям интегральной обработки.

Фрезерные станки имеют, как минимум, три программируемых координатных перемещения по осям X’, Y’ и Z’. В сложных станках число управляемых координат доходит до пяти. Большинство вертикально-фрезерных станков снабжены контурной системой программного управления, а продольно-фрезерные — как контурной, так и позиционной, обеспечивающей прямоугольную обработку. Последние изготавливают также в исполнении с преднабором и цифровой индикацией (Ф1).

Достаточно широкое распространение получили станки с заданием цикла обработки непосредственно на рабочем месте, так называемые с ЦПУ (цикловое программное управление). Обычно система управления имеет ряд стандартных элементов циклов (например, нарезание резьбы), которые можно вызывать программой. Программирование величин перемещений исполнительных устройств в станках с ЧПУ осуществляется переставными упорами.

В конструкции направляющих тяжелых станков применяют направляющие качения. Выбор зазоров в приводах подач обеспечивает обработку при встречном и попутном фрезеровании. Технические характеристики фрезерных станков с ЧПУ приведены в табл. 47.

Передний конец шпинделя фрезерного станка имеет наружный фланец с посадочной цилиндрической поверхностью и крепежными резьбовыми отверстиями и двумя шпонками по торцу, а также внутреннее коническое отверстие с конусом 7/24.

Рабочие поверхности столов имеют продольные Т-образные пазы, средний из пазов выполняют с точностью H9, который используют для базирования зажимных приспособлений.47. Технические характеристики некоторых фрезерных станков с ЧПУ

Характеристика	6Р11Ф3	6520Ф3	6Р13Ф3	6М610Ф3
Исполнение	Вертикальный консольный	Вертикальный бесконсольный	Вертикальный консольный	Продольный
Размеры рабочих поверхностей стола, мм: длина ширина	250 1000	320 630	400 1600	1000 3150
Наибольший перемещение стола или бабки, мм: продольное поперечное вертикальное	630 300 350	500 320 350	1000 400 380	3650 1900 900
Мощность главного привода, кВт	5,5	4,0	7,5	30,0
Частота вращения шпинделя, об/мин	80-2200	31,5-1600	40-2000	10-1600
Рабочая подача, мм/мин	5-1200	5-1200	5-1200	3-3000
Скорость холостых перемещений, мм/мин	2400	2400	2400	2400
Цена импульса, мм	0,01	0,01	0,01	0,01
Габаритные размеры станка, мм: длина ширина высота	2320 1865 2240	1480 1890 2185	3015 4150 2580	10300 7000 5300
Масса станка, кг	2200	4050	5700	43000
Точность обработки, мм	0,05	0,06	0,08	0,08
Нестабильность при позиционировании, мм	0,025	0,035	0,04	0,04

Наиболее востребованные станки с ЧПУ

Обрабатывающие центры TRENS

универсальные установки

Из наиболее востребованных моделей станков TRENS выделяются:

• SBL 500A. Он нужен для фрезерования и точения деталей весом до 1050 кг. Установка оснащена электроприводом марки Fagor или Siemens, противошпинделем, легкой в настройке, но мощной системой ЧПУ. У станка имеется гидропривод бабки и гидравлический механизм для фиксации деталей при обработке. Есть дополнительные возможности для выполнения особых операций, которые производятся за одну установку заготовки, например, внеосевое сверление.
• SBL 300. Данный станок является более простым, чем предыдущая модель. Он может произвести нарезку резьбы, выполнить основные фрезерные процедуры, обработать и довести сложные изделия, к примеру, фланцы, валы. Высоким уровнем жесткости отличается шпиндель устройства. Он может эксплуатироваться без перерыва довольно длительно, причем на максимальной скорости выполнения рабочих операций. С-ось станка отвечает за отличный крутящий момент и мгновенное переключение режимов работы благодаря особой системе фиксации дискового типа.
• SBL 700. Это самый современный на сегодняшний день обрабатывающий станок бренда TRENS. Он осуществляет обработку заготовок с криволинейным, ступенчатым, прямолинейным профилем весом до 2500 кг. Данный агрегат оснащен ЧПУ устройством от компании Siemens, безупречно контролирующее работу приспособлений, а также описывается простым 3D-программированием, дает возможность подключить станок к ПК.

Токарно-фрезерный центр 1728С

широкий спектр обрабатывающих операций

• Повышенной виброустойчивостью и жесткостью основных узлов.
• Подшипниками высокой точности.
• В нем находятся термосимметричные элементы, благодаря которым нивелируется воздействие температурных деформаций.
• Активными контролирующими органами, которые следят за работой инструмента.
• Качественной системой ЧПУ.

Данная модель осуществляет работу с заготовками, которые имеют размер до 40 сантиметров в диаметре и длиной до 3 метров. Оснащена шпинделем с величиной конца А8, патроном с сечением 40 см и отверстием 9,7 см.

Благодаря синтезу производимых работ, этот станок с ЧПУ позволяет существенно снизить затраты.

Другие центры с ЧПУ по обработке металла

серии LS, EX,LA, NEX

Модели 4500ТТ, 4500S и 4500ST пользуются особым спросом. Так как приобретение этих станков гарантирует осуществление фрезерных и токарных работ с максимальной точностью. Ведь агрегаты оборудованы двумя шпиндельными токарными узлами и фрезерным. Также снабжены магазином, в котором 90 позиций для рабочих приспособлений и револьверной головкой.

Испанские центры фирмы GMTK также являются популярными, особенно серия HR с модельным рядом станков 800, 1000, 1200, 1500. Они позволяют осуществлять обработку заготовок со сложной конфигурацией и высокой точностью. Такие устройства оснащены уникальной системой, способной стабилизировать температуру. Также имеются направляющие гидростатического типа, у которых оптимизированы показатели. Обеспечены сменщиком головок и инструмента.

Обычно испанские токарно-фрезерные станки покупают предприятия, специализирующиеся на выпуске по-настоящему сложных деталей. Эти обрабатывающие металл центры стали идеальными для таких условий производства.

Следующие агрегаты с ЧПУ по обработке металла также работают эффективно:

• Станки Victor принадлежат тайваньской компании, которая на протяжении белее чем 70 лет поставляет модели, отличающиеся высокой надежностью, на Российский рынок. Их модели имеют надежную и технологичную конструкцию, качественные комплектующие, станины из особого чугуна.
• Станки MULTICUT — это многооперационные центры с ЧПУ, оборудованные задней бабкой или правым шпинделем. Они позволяют выполнить фрезерную обработку по 5 координатам. Также способны растачивать, прорезать, точить, шлифовать, фрезеровать кулачки и делать множество других операций.
• Южнокорейские центры DMC являются высокопроизводительными обрабатывающими центрами класса люкс.

Как выбрать фрезерный станок с ЧПУ

Прежде, чем приобрести фрезерный станок по металлу, надо изучить их технические характеристики. Для этого стоит войти на портал chipmaker и познакомиться в Каталоге с паспортами станков в электронном виде. Сайт еще называют Металлическим форумом, так как там можно найти все необходимое для металлообработки.

Каждый, кто уже фрезеровал заготовки для получения металлических изделий, в свое время получил на форуме много советов и ценных рекомендаций от опытных специалистов в этой сфере. Вместе с новичками активно обсуждаются темы, связанные с наполняемостью рынка станков.

Стоит отметить, что станки, у которых широкий диапазон использования, находят своих потребителей, имеющих неодинаковые финансовые возможности.

Стоимость устройств связана со многими параметрами:

• габаритами и массой заготовок;
• конфигурацией деталей, точностью и качеством поверхностей после обработки;
• режимами обработки (речь идёт о частоте вращения шпинделя, мощности и крутящем моменте);
• планируемым объемом выпуска деталей.

Фрезерный станок консольного типа может долго послужить своему владельцу в небольшой мастерской. А вот крупные обрабатывающие центры с ЧПУ предназначаются для предприятий тяжелого машиностроения и аэрокосмической отрасли. Фрезерным оборудованием пользуются при обработке широкого спектра корпусных деталей любой сложности, штампов и 3D пресс-форм.

Консольные фрезеры ЧПУ по металлу представлены многими моделями. В числе наиболее популярных – недорогой вертикальный станок 6Р13ФЗ. У него габариты рабочей поверхности стола – 400×1600 мм, он перемещается по координатам с большой скоростью – 2400 мм/мин, имея величину мощности главного привода 7,5 кВт.

Главный его узел – станина с консолью на вертикальных направляющих. Станок также укомплектован коробкой скоростей, шпинделем, есть стол со скользящими салазками и редуктор. Перемещение выполняется посредством гидродвигателя.

К консольному типу относятся и горизонтально-фрезерные станки. Они эффективны тогда, когда число технологических операций ограничено, и нужно обрабатывать в основном плоские и фасонные поверхности.

Классификация станков ЧПУ, их характеристика и обозначения

Для расшифровки обозначений моделей станков используются буквенно-цифровые обозначения, поэтому вы должны знать, какую букву (цифру) используют для определения степени автоматизации, класса точности, назначения станка.

Технологические группы

Если проводить классификацию станочного оборудования по виду основных операций, то их можно разделить на следующие технологические группы:

• Фрезерная группа и сверлильно-расточная. Так как современное фрезерное оборудование довольно универсально, и может растачивать, сверлить, зенкеровать, то грань между фрезерной, сверлильной и расточной группой довольно условна.
• Токарная.
• Шлифовальная.
• Зубообрабатывающая.
• Многоцелевые станки или обрабатывающие центры.

Этой же классификацией каждой из групп присвоен свой номер. У токарных станков — 1-й номер, фрезерных — 6-й, сверлильных и расточных — 2-й, у разных станков — 9-й

Когда приходится расшифровывать маркировку, обращайте внимание на первую цифру. Именно она означает технологическую группу оборудования

Степень автоматизации

В управляющих системах СЧПУ, которыми оборудуются станки с программным обеспечением, тоже есть свои схемы классификации. Здесь разделение идет по следующим параметрам:

1. Назначение. Выпускаются позиционные, прямоугольные, непрерывные, комбинированные станочные системы управления.
2. Способ загрузки. Программное обеспечение в систему может устанавливаться через диск, флеш-носитель, магнитную или перфорированную ленту.
3. Тип привода: шаговый, ступенчатый, регулируемый.
4. Число управляемых (одновременно) координат и погрешности их задания.

Степень автоматизации оборудования обозначается Ф «N», и в его маркировке стоит на последнем месте.

• Ф1 — механизм оснащен устройством цифровой индикации. Координаты перемещения вводятся с клавиатуры, каждый раз на один кадр программы.
• Ф2 — в оборудовании используется позиционная (в сверлильных и координатно-расточных группах) или прямоугольная (во фрезерных, токарных и расточных группах) система управления.
• Ф3 — оборудование с контурными или непрерывными СЧПУ. Используя их можно обрабатывать поверхности любой степени сложности.
• Ф4 — ЧПУ станком управляет многооперационная комбинированная СЧПУ, в которой совмещаются возможности контурного и позиционного управления.
• Ц — цикловое программное управление. Самая дешевая и простая система автоматизации. Устанавливается на машины для производства однотипных деталей. Система циклового управления используется на станках с 2-3 точками позиционирования.

В маркировку обязательно вводятся индексы, отражающие наличие устройств автоматической смены инструмента (АСИ). Обозначаются они буквами: «Р» — смена и фиксация инструмента, осуществляются поворотом револьверной головки, «М» — смена инструмента из специального барабана, так называемого, инструментального магазина. В маркировке моделей отечественных станков ЧПУ это буквенное обозначение ставят перед видом системы программного управления Ф «N».

Какие операции по металлу можно выполнять

Благодаря тому, что человеческий фактор был сведён к минимуму, операции по металлу стали значительно легче и приносят меньше брака. Получается так из-за программы, которая заложена в компьютер.

Она является таким своеобразным шаблоном, по которому компьютер понимает — готова деталь или нет. В этом разделе будет рассказано об операциях, которые может выполнять по металлу станок с ЧПУ.

Внешнее и внутреннее вытачивание деталей

Здесь всё просто, по крайней мере, для машины. Установленная заготовка, которая в будущем станет деталью, закрепляется на станке. Она может быть закреплена вручную или, если установлено соответствующее оборудование автоматически (чаще всего применяют именно автоматический вариант).

После начинается внешнее обтачивание детали при помощи либо лазера, либо лезвия, которое установлено на станок. Постепенно срезая лишнее, заготовка приобретает форму нужной детали. Так делается внешнее обтачивание деталей на станке с ЧПУ.

С внутренним всё примерно также, только с изменениями. После установки заготовки станок начинает сверлить, или как это называют по-другому, рассверливать отверстие у основания заготовки.

После того, как отверстие будет готов, компьютер сравнит его с шаблоном, который прописан в заданной программе. Если найдутся огрехи, он проанализирует — можно ли это исправить (как правило, да, ведь машины редко ошибаются). После заготовка шлифуется и деталь готова.

Продольная обработка заготовки

Продольная обработка — это метод, который применяют для изготовления полос, штрипсе, лент. В зависимости от программы, которая установлена в компьютер.

Такие работы на станке с ЧПУ выполняются преимущественно при помощи лазера, так как это позволяет избавиться от брака и ускоряет процесс работы. После установки заготовки, числовое программное управление на станке будет его обрабатывать в соответствии с заданным алгоритмом действий. Лазерный портал приводится в действие шаговыми двигателями, на котором он закреплён.

Черновая и чистовая обработка

Для начала что это вообще, такое. Черновая обработка металла состоит из подгона детали под нужный размер при помощи снятия слоёв металла.

Обычно в станке с ЧПУ эту роль выполняет компьютер после того, как деталь уже вырезана. Чистовая обработка идёт потом и представляет собой полировку поверхности изделия. Всё это станок выполняет по заданным алгоритмам.

Регулировка длины деталей

В программе, которую дают компьютеру, чётко прописаны размеры детали. Заготовки также дают подходящего размера. Перед тем, как вставить деталь, станок регулирует и настраивает сам себя для изготовления.

После этого он начинает выполнять работу, после чего сравнивает размер с теми, что были даны человеком. Если отклонений нет — деталь готова. Если есть — станок с ЧПУ начинает обтачивать деталь, снимая слои металла и регулируя длину.

Вытачивание пазов, выемок и отверстий

Пазы и выемки — это отверстия, которые делают на детали. Такие отверстия могут служить либо для того, чтобы в них могла войти другая деталь, либо для установки к какому-либо устройству. Станок с ЧПУ вытачивает такие отверстия при помощи лазера, делая при этом высокоточные разрезы.

Они могут быть прямоугольными, Т-образными, типа «ласточкин хвост», фасонными, сквозными, открытыми, закрытыми и другими. То, какой формы будет отверстие, зависит от детали и программы, которую человек установил в числовое программное управление.

Нарезание резьбы дюймового и метрического типа

Этот тип резьбы видели практически все. Она используется в основном для того, чтобы одна деталь могла прикручиваться к другой. Главными параметрами при изготовлении такой резьбы являются шаг и величина. Под шагом в данном случае имеется в виду:

• наружный диаметр, измеряемый между верхними точками резьбовых гребней, находящихся на противоположных сторонах трубы;
• внутренний диаметр как величину, характеризующую расстояние от одной самой нижней точки впадины между резьбовыми гребнями до другой, также находящихся на противоположных сторонах трубы.

Все параметры нужно вбить в компьютер станка, после чего он сам вырежет отличную и ровную резьбу при помощи лазера.

Справка! В любом случае параметры для изготовления резьбы на изделии вносятся человеком в компьютер станка, а тот, действуя согласно алгоритму, при помощи лазера делает превосходную резьбу.