Схема фрезерного станка с чпу. Фрезерные станки с ЧПУ: устройство, типы, принцип работы и применение

Как устроены фрезерные станки с ЧПУ. Основные узлы и детали станков. Какие бывают типы фрезерных станков с ЧПУ. В чем преимущества и недостатки фрезерных станков с ЧПУ. Как работают фрезерные станки с ЧПУ и для чего применяются.

Что такое фрезерный станок с ЧПУ

Фрезерный станок с ЧПУ (числовым программным управлением) — это автоматизированный станок для механической обработки заготовок из различных материалов. Основные особенности фрезерных станков с ЧПУ:

• Управление перемещением рабочих органов осуществляется компьютером по заданной программе
• Высокая точность и повторяемость обработки
• Возможность изготовления сложных трехмерных деталей
• Гибкость в переналадке на новые изделия
• Повышение производительности по сравнению с ручным управлением

Основные узлы и детали фрезерного станка с ЧПУ

Конструкция фрезерного станка с ЧПУ включает следующие основные элементы:

Станина

Станина является основанием станка и обеспечивает жесткость всей конструкции. На ней монтируются остальные узлы.

Рабочий стол

Стол служит для установки и закрепления обрабатываемых деталей. Он может перемещаться в горизонтальной плоскости по двум координатам X и Y.

Шпиндельная бабка

Шпиндельная бабка содержит шпиндель с закрепленным в нем режущим инструментом. Она обеспечивает вращение фрезы и может перемещаться по вертикали (ось Z).

Приводы подач

Приводы подач (серводвигатели) обеспечивают перемещение рабочих органов станка по управляющим сигналам от системы ЧПУ.

Система ЧПУ

Система числового программного управления — это компьютер со специальным программным обеспечением, который управляет всеми исполнительными механизмами станка.

Типы фрезерных станков с ЧПУ

Существует несколько основных типов фрезерных станков с ЧПУ:

Вертикально-фрезерные станки

В вертикально-фрезерных станках шпиндель расположен вертикально. Они подходят для обработки плоских поверхностей, пазов, уступов.

Горизонтально-фрезерные станки

Горизонтально-фрезерные станки имеют горизонтальное расположение шпинделя. Они эффективны при обработке длинных деталей.

Универсальные фрезерные станки

Универсальные станки сочетают возможности вертикального и горизонтального фрезерования за счет поворотной шпиндельной головки.

5-координатные фрезерные станки

5-координатные станки позволяют обрабатывать сложные трехмерные детали за счет поворота шпинделя и стола по двум дополнительным осям.

Принцип работы фрезерного станка с ЧПУ

Принцип работы фрезерного станка с ЧПУ заключается в следующем:

1. В систему ЧПУ загружается управляющая программа с траекторией движения инструмента
2. Заготовка устанавливается и закрепляется на рабочем столе
3. Система ЧПУ выдает команды приводам на перемещение рабочих органов
4. Вращающаяся фреза перемещается по заданной траектории и удаляет материал заготовки
5. После завершения обработки деталь снимается со стола

Весь процесс работы полностью автоматизирован и управляется компьютером по заданной программе.

Преимущества фрезерных станков с ЧПУ

Основные преимущества использования фрезерных станков с ЧПУ:

• Высокая точность и повторяемость обработки
• Возможность изготовления сложных трехмерных деталей
• Сокращение времени обработки по сравнению с ручным управлением
• Снижение влияния человеческого фактора
• Возможность работы в автоматическом режиме без постоянного участия оператора
• Быстрая переналадка на новые изделия
• Экономия материалов за счет оптимизации траектории инструмента

Недостатки фрезерных станков с ЧПУ

К недостаткам фрезерных станков с ЧПУ можно отнести:

• Высокая стоимость оборудования
• Необходимость квалифицированного персонала для программирования и обслуживания
• Сложность ремонта электронных компонентов
• Зависимость от электропитания и компьютерных систем
• Высокие требования к жесткости и точности механических узлов

Применение фрезерных станков с ЧПУ

Фрезерные станки с ЧПУ широко применяются в следующих отраслях:

• Машиностроение
• Авиакосмическая промышленность
• Автомобилестроение
• Инструментальное производство
• Изготовление пресс-форм и штампов
• Производство медицинских имплантов
• Мебельная промышленность
• Рекламная индустрия

Фрезерные станки с ЧПУ позволяют изготавливать широкий спектр изделий — от простых деталей до сложных пространственных форм.

Устройство фрезерного станка: схема конструкции и строение

Фрезерные станки представляют основной парк станочного оборудования для обработки деталей. Они выпускаются в разных модификациях и способны выполнять различные операции. Несмотря на разнообразие конструкций, общее устройство фрезера остается неизменным.

• Классификация фрезерных станков
• Общее устройство фрезерного станка

Классификация фрезерных станков

С учетом определенных параметров фрезерные станки подразделяются на несколько типов. По тому, где расположен шпиндель и в каком направлении он перемещается, выделяются такие разновидности:

1. Вертикальные. Шпиндель располагается и перемещается в вертикальной плоскости.
2. Горизонтальные. По отношению к заготовке шпиндель располагается в горизонтальной плоскости.
3. Комбинированные. Они имеют универсальную фрезерную головку, которую можно расположить как вертикально, так и горизонтально.

По возможности использования станки подразделяются на такие типы:

1. Универсальные, рассчитанные на осуществление нескольких операций.
2. Специализированные. Они предназначены для проведения конкретных операций (продольно-фрезерные, шпоночно-фрезерные, зубофрезерные).

По наличию консоли выделяются:

1. Консольные. В них рабочий стол закреплен на подвижных консолях, обеспечивающих возможность перемещения в 3 направлениях.
2. Бесконсольные. Стол размещен на станине и может перемещаться только по направляющим.

Тип управления дает такую классификацию:

1. С ручным управлением.
2. Полуавтоматические.
3. Автоматические или с ЧПУ.

Выбираются станки с учетом потребности производства в проведении определенных работ. Каждый из видов имеет свои преимущества и недостатки.

Общее устройство фрезерного станка

Каждый вид фрезерного станка имеет свои специфические нюансы в конструкции, но общее устройство у них аналогично. Можно выделить наиболее важные узлы и механизмы, обеспечивающие важнейшие функции.

Схема фрезерного станка

Большинство фрезерных станков имеет унифицированную конструкцию. В них задействована универсальная кинематическая схема. Вращательное движение обеспечивает асинхронный электродвигатель достаточной мощности. Крутящий момент на вал передается цепной передачей через муфту полужесткого типа. Далее предусмотрена коробка передач, включающая до 8 зубчатых колес. Она позволяет обеспечить вращение рабочего вала по нескольким схемам. Вертикальная подача имеет диапазон от 8 до 267 мм/мин, а поперечная и продольная – от 25 до 800 мм/мин.

Универсальность конструкции создает обгонная муфта на реверсную коробку. Крутящие моменты поступают на шариковую предохранительную муфту, настроенную на максимально допустимую скорость. В конструкцию станков входят нижеследующие основные узлы.

Основание

Агрегат устанавливается на чугунное цельнолитое основание, обеспечивающее его устойчивость при работе. В нем предусмотрено корыто для сбора отработанной охлаждающей жидкости. На основании устанавливается электронасос для подачи жидкости к рабочему инструменту. Данная деталь имеет простую форму для удешевления производства.

Станина

На основании с помощью болтов надежно закрепляется станина. Это важнейшая деталь (по сути, корпус), на которой монтируются основные узлы. Часть узлов установлена внутри станины (шпиндель, электродвигатель, коробка передач), а некоторые детали станка размещены снаружи. Вверху располагаются горизонтальные направляющие для передвижения ползуна, а спереди – вертикальные направляющие консоли или бабки шпинделя. Для повышения жесткости конструкции внутренняя полость усилена ребрами. Обычно станина изготавливается из стали или чугуна. Она может быть литой или сварной.

Ползун

Для фиксации и поддержки оснастки применяется ползун или хобот. В горизонтальных и универсальных станках он является обязательным элементом, а на вертикальных может отсутствовать. Узел устанавливается на конце горизонтальных направляющих станины. В вертикальных станках хобот может являться подвижной частью фрезерной головки для перемещения фрезы в вертикальном направлении.

Консоль

Работа всего фрезера во многом зависит от качества изготовления консоли. Эта деталь изготавливается из чугуна методом литья. Устанавливается на вертикальных направляющих станины. В задачу консоли входит перемещение горизонтальных направляющих для салазок. Прочность узла обеспечивается стойкой с винтом телескопического типа, регулирующим высоту, а также боковыми поддержками.

Салазки

Взаимосвязь между осями X и Y устанавливают салазки. На них крепятся верхние направляющие для передвижения рабочего стола в продольном направлении. Снизу монтируются направляющие для перемещения самих салазок по консоли. В горизонтальных станках салазки используются для горизонтального перемещения детали.

Стол

На столе установлены зажимы для обрабатываемой детали. Он монтируется на салазках и перемещается на них. Вместе с консолью и салазками стол отвечает за подачу заготовки в рабочую зону. Он может двигаться в продольном, поперечном и вертикальном направлении. На станках, как правило, обеспечивается ручное и механическое управление подачей. У большинства станков предусмотрена функция ускорения движения стола (быстрый ход). Рабочие подачи регулируются многоступенчатым переключателем (коробка переключения). Их режим выбирает работник с учетом типа материала и вида фрезы.

Шпиндель

Один из главных узлов – шпиндель. Он предназначен для крепления фрезы и передачи ей вращающего движения. Крутящий момент на вал шпинделя передается с коробки скоростей. Данный узел должен обладать высокой прочностью и жесткостью, а также точностью размеров. Изготавливается из высоколегированной стали, прошедшей закалку. Шпиндель при изготовлении тщательно шлифуется и проходит балансировку. В вертикальных станках регулируется по высоте и углу наклона относительно заготовки.

Электродвигатели

Фрезерный станок обладает несколькими электродвигателями. Главный мотор имеет наибольшую мощность. Он устанавливается в шпиндельной бабке или колонне станины.

На коробке подач закрепляется двигатель, обеспечивающий рабочую и ускоренную подачу. На консоли в станке консольного типа устанавливается отдельный двигатель, отвечающий за ее перемещения. Предусмотрен также специальный двигатель небольшой мощности для подачи охлаждающей жидкости к инструменту. Размещается в поддоне основания или емкости для сбора стружки.

Фрезерные станки выпускаются нескольких типов в зависимости от расположения шпинделя, способа перемещения заготовки и управления. Они имеют определенную специфику исполнения, но составляются из двигательной, передаточной и исполнительной частей. При различии компоновки станки обладают аналогичными по назначению деталями.

• 06 сентября 2020
• 15775

Получите консультацию специалиста

Строим фрезерный станок с ЧПУ своими руками [Схемы + Чертежи]

Это руководство покажет вам, как я построил свой фрезерный станок с ЧПУ. Я надеюсь, что вы почерпнете вдохновение из моей сборки и что эта инструкция будет полезна для ваших будущих проектов.

В этом руководстве показаны все шаги, которые я прошел при проектировании и создании этого фрезерного станка с ЧПУ.

Главное, что мне нравится в фрезерном станке с ЧПУ, это его универсальность. Поскольку моя мастерская очень маленькая, у меня не было места для всех инструментов и станков, но я все же хотел иметь возможность делать очень точные детали для разных проектов. Вот почему я задумал построить фрезерный станок с ЧПУ.

Примечание: данная статья является переводом.

Когда я начинал этот проект, у меня было несколько главных параметров:

• Стоимость проекта должна быть в пределах 550$.
• Дизайн должен быть простым.
• Фрезерный станок должен хорошо выглядеть.
• У него должна быть защита от пыли.
• Для его постройки потребуются только простые инструменты: дрель, дремель, лобзик/ножовка.
• Есть 3D-принтер или хотя бы доступ к нему.

Исходя из этого, я начал рисовать эскизы и через несколько дней пришел к основной идее. Фрезерный станок с ЧПУ будет закрыт сбоку, также будет возможность добавить футуровый плексигласовый кожух сверху. Вся электроника будет находиться сзади.

Примечание: некоторые детали, которые должны быть напечатаны на 3D принтере, сделаны из алюминия, потому что у меня была возможность сделать их во время стажировки во время учебы.

Шаг 1: Необходимые детали

Куплено в магазине DIY:

• Березовая фанера толщиной 15 мм.
• 600×570мм МДФ толщиной 10-20 мм для резки.
• 8×1м алюминиевый Т-образный профиль (см. план в PDF).
• 142 x Винты по дереву длиной от 22 до 30 мм.
• 8 x M4 Phillips с плоской головкой длиной 25 мм.
• 8 x M4 надежная гайка.
• 32 x M5 винт с шестигранной головкой длиной 35 мм.
• 32 x M5 винт с шестигранной головкой длиной 16 мм.
• 32 x M5 безопасная гайка.
• 20 x гайка M5.
• 44 x шайба M5.
• M5 1м резьбовая шпилька.
• Резьбовая шпилька M8 1м.
• 6 x гайка M8.
• 6 x гайка M8.
• 20 x шайба M8.

Куплено на Ebay:

• 16 x V-образный подшипник.
• 5м ремень ГРМ GT2, ширина 6 мм, шаг 2 мм.
• Закрытый зубчатый ремень 280, ширина 6 мм, шаг 2 мм.
• 2 x Держатель для ремня ГРМ GT2.
• 3 x шкив GT2 с отверстием 6,35 мм (для шагового двигателя) (также 3D печать).
• 1 x подшипник MR148zz для резьбовой шпильки на оси Z.
• 1 x шкив GT2 с отверстием 8 мм (также 3D-печать).
• 2 x подшипник шкива GT2 с отверстием 5 мм.
• 1 x 300 мм ось винта для оси Z.
• 1 x штекер для розетки.
• 1 x Источник питания 24V 15A.
• 8 x 608zz шарикоподшипник Dint 8mm.
• 3 x Nema 23 шаговый двигатель 270oz.in, 3A, модель 23HS8430.
• 3 x драйвер шагового двигателя TB6560 3A.
• 2 метра каждый, 4 цвета 22AWG проводов.
• 20 x 684ZZ подшипников.

Вам понадобятся:

• 1x фрезер, я использовал Makita RT0700C.
• 1x Arduino uno.
• Биты для роутера.

Шаг 2: Деревянные планки

Поскольку почти все доски квадратные, я пошел в магазин DIY и попросил деревянные доски с правильными размерами для маленьких планок. Те, что побольше, я сделал сам с помощью лобзика, но заказ непосредственно в магазине DIY дает лучшие результаты.

Я рекомендую вам быть особенно точным с деревянной планкой для оси X и отверстий. Как вы увидите, некоторые доски имеют продолговатые (длинные отверстия). Они предназначены для регулировки положения подшипников во время сборки. Я сделал их, просверлив несколько отверстий, а затем зашлифовал с помощью напильника, как показано здесь:

Cхемы.zip 82Скачать

Шаг 3: Корпус и ось Y

Я рекомендую вам уделить особенное внимание точности сборки направляющей оси X. Она должна быть как можно более горизонтальной с равным расстоянием между винтами по всей длине направляющей. Я рекомендую использовать от 6 до 10 винтов между дном корпуса и боковой стороной корпуса. И 3-4 винта между боковой стороной корпуса и внутренней стороной корпуса и задней стороной.

Примечание: на схемах с внутренней части корпуса указана высота направляющих.

Шаг 4: Ось X

Еще больше винтов! Я рекомендую использовать 6 винтов по дереву между двумя Axis_X_main. 6 для каждой оси Axis_X_TProfilAlu и 4 для каждой оси Axis_side. Начните со сборки деревянных деталей, а затем алюминиевых профилей.

Шаг 5: Ось Z

Большой подшипник рядом с двигателем будет использоваться для зубчатого ремня вдоль оси X. Когда вы будете прикручивать Axis_Z_TProfilAlu к Axis_Z_Rail, убедитесь, что винт не выступает над поверхностью, иначе подшипник будет касаться их.

Для монтажа опоры фрезера используйте напечатанные 3D детали.

С держателем для фрезера они стыкуются следующим образом: (по возможности сверлите отверстия с напечатанными 3d-деталями на месте).

STL файлы ниже:

Axe_z_guideRail.stl 96Скачать

Axe_z_solidification.stl 78Скачать

Axe_z_supportDefonceuse.stl 79Скачать

Шаг 6: Сборка

Теперь пришло время собрать все воедино! Корпус, оси X, Y и Z.

Прежде всего, установите ось X на ось Z. Соберите обе оси с помощью гайки M5 и резьбовой шпильки длиной 90 мм.

Для устранения неточностей между двумя подшипниками необходимо поместить две детали напечатанные на 3D принтере. Они скреплены с помощью стяжки. Вы найдете несколько версий в zip-архиве, потому что расстояние между двумя подшипниками варьируется от 26 мм до 27 мм.

Добавьте резьбовой стержень оси Z со шкивом (его можно напечатать на 3D принтере). Закрытый ремень ГРМ натягивается с помощью подшипника. Возможно, придется добавить пользовательское 3D-печатное кольцо, чтобы удержать его на месте.

Набор шкивов для 3D-печати на thingiverse.

Для установки детали, которая держит фрезер ( Makita RT0700C), используйте 3D-печатную деталь (в моей сборке она сделана из алюминия). Вставьте ее в резьбовую шпильку и прикрутите шестигранной головкой M5.

На задней части оси X я закрепил зубчатый ремень с помощью винта по дереву. Возможно, это не самая лучшая идея, но она работает. Думаю, было бы здорово добавить шайбу. Этот зубчатый ремень проходит через ось Z на подшипнике и шкиве с электродвигателем.

Мы помещаем зубчатый ремень между двумя направляющими (как показано выше). Сначала прикрепите ремень длиной около 140 см (измерьте его!) вот так: (и по одному с каждой стороны)

На переднем конце ремень вращается вокруг свободного шкива, как показано ниже.

Примечание: я использую как алюминиевую, так и 3D-печатную версию, по одной с каждой стороны.

Закрепленный двумя винтами по дереву и винтом M5 для шкива, он выглядит следующим образом:

На задней стороне есть система, которая соединяет два ремня с одним шаговым двигателем через вал. Вал представляет собой стержень с резьбой M8, но вы можете использовать любой другой. Он вращается в деталях напечатанных на 3D принтере, которые могут регулировать натяжение ремня. Первая часть крепится двумя шурупами по дереву и двумя винтами M5, которые позволяют второй части соединяться с ней и регулировать натяжение. Деревянные винты не дают винту M5 вращаться, потому что они плотно прилегают к пластику.

Затем монтируется вторая часть, а также опора для шагового двигателя.

Теперь все должно быть на своих местах, давайте соединим все с электроникой!

Axe_y_support_poulie.stl 77Скачать

Support_moteur_axe_y.stl 72Скачать

Support_tige_axe_y_p1_v2. stl 78Скачать

Support_tige_axe_y_p2_v2.stl 75Скачать

Шаг 7: Электроника

Для станка с ЧПУ требуется всего несколько электронных компонентов:

1. Питание;
2. Шаговый привод → TB6560;
3. Интерпретатор Gcode → Arduino uno.

Я буду использовать GRBL 0.9 со скетчем для Arduino, доступным здесь. Чтобы загрузить его, просто следуйте инструкциям на сайте. Это очень легко. Требуется загрузить только один скетч. Затем подключите три шаговых драйвера к Arduino, следуя этим изображениям.

Примечание: Вам нужно будет настроить GRBL, когда он будет установлен на arduino. Важно, чтобы 1 мм в коде соответствовал 1 мм в реальности. Все объяснено на сайте.

Затем подайте питание на шаговый привод с помощью блока питания. Я также использовал розетку с прерывателем электрической цепи. Ардуино будет питаться от компьютера.

Я решил добавить несколько светодиодов, которые загораются, когда машина включена. Для этого нужен простой понижающий преобразователь напряжения и 40 см белой теплой светодиодной ленты 🙂

Шаг 8: Настраиваем наш станок

Сейчас, когда электроника закончена и GRBL находится на arduino, наш ЧПУ понимает Gcode — машинный язык, который говорит, когда двигатели должны двигаться. Мы будем использовать Universal Gcode Sender для его настройки. Вот как мы будем это делать :

1. Сначала подключите arduino к компьютеру с установленным Universal Gcode Sender.
2. Запустите его.
3. Установите скорость передачи 115200 и выберите Firmware GRBL.
4. Нажмите кнопку Открыть.
5. Вот что у вас должно получиться:

Затем настройте GRBL с помощью этих инструкций. На вкладке Управление станком мы можем перемещать три оси и посмотреть, работает ли это! Теперь давайте проверим это с помощью ручки:


Выглядит отлично! Как это будет работать с оргстеклом? Не так уж плохо.

Для этого я использовал Easel — бесплатную онлайн-программу CAM и CAD, разработанную компанией Inventables. Она имеет встроенную поддержку GRBL и работает очень хорошо.

Потом я попробовал разрезать  доску из березы и тополя, и вот как это выглядит:

Шаг 9: Заключение и будущие улучшения

Сейчас, когда машина работает и я сделал на ней несколько проектов, вот что я могу сказать :

Отличные моменты:

• Доступная цена (< 550$).
• Простая конструкция, легкая сборка.
• Защита от пыли.
• Высокая точность по осям Z и Y.
• Красивый внешний вид.

Улучшения, которые я хотел бы привнести:

• Уменьшить шум из-за вибрации шагового двигателя, а также фрезы в корпусе. Корпус действует как резонирующий ящик. Я должен добавить слой пробки или резины между двигателями и корпусом. Я ожидаю, что это значительно поможет. В конце концов, я заменю фрезер на шпиндель, который работает намного тише.
• Повысить точность за счет улучшения линейного перемещения по оси X с помощью аналогичной конструкции, как на оси Z.
• Упростить конструкцию, используя больше 3D-печатных деталей для повышения точности и ускорения сборки.
• Добавить кожух из прексигласа для большей защиты от пыли.

Надеюсь, вам понравился этот проект!

Советуем вам прочитать статьи опубликованные в нашем блоге ранее: «Создание ленточнопильного станка своими руками» и «Как сделать гидравлический листогиб с усилием гибки 40-тонн своими руками ».

Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!

Фрезерные станки с ЧПУ — типы, детали, применение

Фрезерные станки с ЧПУ объясняются вместе с различными частями, определением, принципами работы, схемами, преимуществами и недостатками. Давайте изучим фрезерные станки с ЧПУ!

Фрезерные станки с ЧПУ

Основы фрезерного станка с ЧПУ

Давайте изучим основы фрезерных станков с ЧПУ! Новые достижения в области технологий значительно упрощают производственные процессы. Все критические процессы теперь автоматизированы. Начиная с проектирования и заканчивая сборкой, машины используются из-за эффективности и экономичности. Самыми популярными машинами в нынешнюю эпоху в мире производства являются фрезерные станки с ЧПУ.

• Станок с числовым программным управлением (ЧПУ) в настоящее время широко используется в производственной сфере.
• Операции, которые раньше выполнялись вручную, теперь автоматизированы с помощью станков с ЧПУ.
• Во-первых, чтобы узнать о фрезерных станках с ЧПУ, давайте вкратце узнаем о ЧПУ и фрезерных операциях.

Что такое фрезерный станок с ЧПУ

ЧПУ — это станок с числовым программным управлением, работающий на основе программируемых кодов. Эти программируемые коды определяют различные действия в отношении машин. В зависимости от кодов, в основном G-кодов, машина будет двигаться соответственно точными движениями. Фрезерные станки с ЧПУ работают непосредственно как машина с компьютерным управлением, как робот.

• ЧПУ с декартовыми координатами перемещается по траектории согласно кодам, заданным в программе.
• Из-за этих программ кодирования фрезерный станок с ЧПУ работает как самый точный станок.
• Существуют различные способы выполнения работы на станке с ЧПУ: как аддитивные, так и субтрактивные.

Таким образом, в основном ЧПУ будет работать с помощью программируемых кодов с высокой точностью и точностью.

Что такое процесс фрезерования

Фрезерование процесс механической обработки, при котором для удаления материалов используются вращающиеся фрезы. Он продвигается в заготовку для удаления материала. Удаление материала осуществляется в различных осях, скоростях и давлениях. Операция фрезерования является одной из наиболее распространенных операций или процессов, используемых в производственном секторе.

Существует множество типов фрезеровок, которые мы вскоре обсудим. В 1960-х годах фрезерные станки были заменены фрезерными обрабатывающими центрами. Позже они были оснащены автоматическими сменщиками инструментов, инструментальными магазинами, дополнениями ЧПУ и другим оборудованием.

Процесс фрезерования с ЧПУ подходит для таких материалов, как металл, пластик, стекло и дерево, для производства нестандартных деталей и изделий, разработанных по индивидуальному заказу. Существуют различные типы фрезерных процессов, выполняемых фрезерованием с ЧПУ. Давайте посмотрим на компоненты станка с ЧПУ, как выполняется работа фрезерного станка с ЧПУ и какие шаги включены.

Детали фрезерного станка с ЧПУ

Существуют различные компоненты обычного фрезерного станка с ЧПУ. Давайте посмотрим их один за другим.

01. Колонна

Колонна в случае станка с ЧПУ должна обеспечивать поддержку и структуру для других компонентов станка. Колонна выступает в качестве опорной конструкции для фрезерного станка.

02. Интерфейс станка

Мы уже знаем, что станки с ЧПУ — это станки с числовым программным управлением. Операторы необходимы для загрузки, запуска и выполнения программ на фрезерных станках с ЧПУ. Интерфейс машины позволяет оператору делать то же самое.

Детали фрезерного станка с ЧПУ

02. Колено

Колено представляет собой регулируемый компонент, прикрепленный к колонне. Колено обеспечивает необходимую опору седлу и рабочему столу, на котором установлено удерживающее устройство. Колено можно отрегулировать по оси Z, его можно опустить или поднять в соответствии с требованиями.

03. Седло

Седло крепится через колено. Точно так же, как колено поддерживает седло, седло поддерживает рабочий стол. Также седло можно перемещать параллельно оси шпинделя. Это может помочь заготовке отрегулироваться по горизонтали.

04. Рабочий стол

Расположен в верхней части седла. Он состоит из рабочего удерживающего устройства, на котором монтируется заготовка. Используются удерживающие устройства, такие как патрон или тиски. Рабочий стол можно регулировать по горизонтали, вертикали в обоих направлениях или фиксировать в одном направлении в соответствии с рабочими требованиями.

05. Шпиндель

Шпиндель представляет собой вращающееся устройство, удерживающее станок. Шпиндель приводится в движение электродвигателем.

06. Оправка

Это разновидность вала, который вставляется в шпиндель горизонтально-фрезерных станков. На этот вал можно легко установить несколько машин. Они доступны в различных размерах, длинах и диаметрах в соответствии со спецификациями.

07. Поршень

Поршень обычно используется в вертикально-фрезерных станках. Они расположены сверху и прикреплены к колонке. Его можно отрегулировать для различных положений фрезерных операций.

08. Станок

Это основная часть, предназначенная для фрезерных работ. Инструмент удерживается шпинделем и выполняет операции удаления материала. Доступны различные типы фрез, такие как многоточечные режущие инструменты, одноточечные режущие инструменты. В зависимости от требований, предъявляемых к заготовке, выбирается фреза. Фрезерный станок также используется для сверления, растачивания, развертывания инструментов для других операций.

Доступны различные типы фрезерных станков. Они широко классифицируются в зависимости от количества потребностей и целей. Давайте обсудим наиболее распространенные типы фрезерных станков, используемых в настоящее время.

Типы фрезерных станков с ЧПУ

01. Вертикально-фрезерные станки

Вертикально-фрезерный станок представляет собой 3-х осевой фрезерный станок. Он имеет стол, выполняющий роль рабочей поверхности, и шпиндель. В вертикально-фрезерных станках, как следует из названия, ось шпинделя имеет вертикальную ориентацию. Резцы вращаются вокруг своей оси, удерживаемой шпинделем. Вертикальные фрезерные станки с ЧПУ подразделяются на две группы:

• Револьверная мельница – Револьверная мельница имеет фиксированный шпиндель, а стол имеет перемещение перпендикулярно и параллельно оси шпинделя. Некоторые револьверные станки оснащены пинолью, которая позволяет поднимать и опускать фрезу.
• Bed Mill – В случае Bed Mill стол перемещается только перпендикулярно оси шпинделя. При этом шпиндель движется параллельно своей оси.

Между этими двумя револьверными мельницами чаще используются и они считаются универсальными.

02. Горизонтально-фрезерные станки

Отличие вертикально-фрезерного станка от горизонтально-фрезерного состоит в ориентации оси шпинделя. В случае горизонтально-фрезерных станков ось шпинделя ориентирована горизонтально.

Горизонтально-фрезерные станки подходят для более длинных или тяжелых заготовок. Многие горизонтально-фрезерные станки имеют поворотный стол, который позволяет горизонтально-фрезерному станку выполнять фрезерование под разными углами. Эта функция известна как универсальная таблица.

03. Коленный тип

Эти станки имеют фиксированный шпиндель и регулируемый по вертикали рабочий стол. Он опирается на седло и поддерживается коленом. Колено может быть опущено или поднято, как мы видели ранее. Примерами являются фрезерные станки коленного типа, включая напольные горизонтальные фрезерные станки настольного типа.

04. Тип станины

У фрезерных станков со станиной рабочий стол крепится непосредственно к станине станка. Это предотвращает перемещение заготовки вдоль оси Y и оси Z. Примерами фрезерных станков со станиной являются симплексные, дуплексные и тройные фрезерные станки. Согласно их названиям, симплекс имеет один шпиндель, который перемещается либо по оси X, либо по оси Y, тогда как дуплекс и триплекс используют два и три шпинделя соответственно.

05. Тип ползуна

Крепятся к подвижному корпусу ползуна. Это позволяет колонне станка двигаться вдоль осей XY. К станкам станочного типа относятся универсальные фрезерные станки с горизонтальной и поворотной головкой.

06. Строгальный станок

Похожи на фрезерные станки станочного типа. Их рабочие столы закреплены по оси Y и оси Z. Шпиндель можно перемещать по осям XYZ. Но фрезерные станки строгального типа могут поддерживать несколько станков.

Фрезерные станки с ЧПУ Рабочие этапы

Точно так же, как производство любой детали начинается с проектирования детали, процесс фрезерования с ЧПУ начинается с проектирования детали в 2D или 3D CAD. Проект, выполненный в CAD, преобразуется в формат, совместимый с ЧПУ, с помощью программного обеспечения CAM.

Позже программа ЧПУ обнаруживает, что программа хранится в памяти станков с ЧПУ.

• Программы проверяются программистами и операторами.
• Перед запуском станка с ЧПУ оператор должен подготовить фрезерный станок с ЧПУ.
• Оператор закрепляет заготовку на рабочей поверхности станка или можно сказать на рабочем столе.
Фрезерные станки с ЧПУ
• — это горизонтальные фрезерные станки и вертикально-фрезерные станки.
• В зависимости от требований к работе выбирается необходимая машина с необходимыми фрезами.
• Когда станок полностью подготовлен, оператор загружает программу через интерфейс станка и выполняет операцию фрезерования.

После загрузки программы фрезерный станок с ЧПУ начинает работать на станке. Скорость фрезерного станка с ЧПУ регулируется с помощью самой программы, она составляет около 1000+ об / мин и зависит от процесса и разрезов, которые требуются для работы.

Обычно с помощью кодов в программе инструмент берется рядом с заготовкой. Теперь инструмент будет подаваться к заготовке с заданной глубиной резания.

Если мы сравним процесс ручной фрезерной обработки, процесс фрезерной обработки с ЧПУ подает подвижные заготовки с вращением режущего инструмента, а не против него. Итак, основные шаги для фрезерного станка следующие:

• Дизайн модели САПР, Преобразование САПР в программу ЧПУ
• Подготовка станка с ЧПУ
• Загрузка программы
• Выполнение операции фрезерования

Как правило, фрезерование используется в качестве вторичного или чистового процесса. Он может создавать отверстия, пазы и т. д. При фрезеровании инструмент сначала срезает мелкую стружку, затем операция фрезерования проходит с высокой точностью и обрабатывает деталь с большей точностью. Программы сделаны в соответствии с требованиями. Итак, теперь давайте проверим типы фрезерных процессов.

Типы фрезерных станков с ЧПУ Операции

01.

Плоское фрезерование

Также известно как фрезерование поверхности или плиты. При этом ось вращения режущего инструмента параллельна поверхности заготовки. В операции плоского фрезерования используются плоские фрезы. Более широкие фрезы предназначены для больших поверхностей резания, а узкие фрезы используются для более глубоких резов.

02. Торцевое фрезерование

При торцевом фрезеровании ось вращения режущего инструмента перпендикулярна поверхности заготовки. В этом процессе используются торцевые фрезы. Как правило, торцевое фрезерование используется для придания плоских поверхностей или контуров готовым изделиям.

03. Угловое фрезерование

Как следует из названия, используется для придания заготовке угловых элементов. При угловом фрезеровании ось вращения инструмента находится под некоторым углом к ​​поверхности заготовки.

04. Фасонное фрезерование

Фасонное фрезерование предназначено для фрезерования неровных поверхностей, контуров. Он использует формующие фрезы или фрезы.

CNC-коды G и M

Станки с ЧПУ являются программируемыми машинами. Программа написана в G-кодах. G-коды указаны для каждой операции фрезерных станков. Набор инструкций в виде G-кодов используется для управления операциями машин. Некоторые примеры G-кодов приведены ниже,

• G00 — ускоренный ход
• G01 – Линейная интерполяция
• G28 — Возврат к исходной точке оси станка
• M03/M04 – Пуск шпинделя по часовой стрелке/против часовой стрелки
• M30 — конец программы

Различные другие коды также используются в соответствии с требованиями. Но эти коды G и коды M являются основными кодами, используемыми в программах фрезерных станков с ЧПУ.

Преимущества фрезерных станков с ЧПУ

Преимущества фрезерных станков с ЧПУ,

• Станки с ЧПУ могут работать непрерывно. Их можно использовать 24 часа в сутки, нужно только выключить на случай технического обслуживания.
• Программа, загруженная в станки с ЧПУ, может быть загружена тысячи раз, производя одни и те же продукты.
• Программное обеспечение может быть обновлено до современных функций.
• Операторам требуется небольшая подготовка и навыки по сравнению с операторами ручного управления машинами.
• Только один оператор может управлять несколькими станками с ЧПУ, им просто нужно загрузить программу, и они могут работать сами.

Недостатки станков с ЧПУ

Недостатки фрезерных станков с ЧПУ

• Они дороже, чем станки с ручным управлением. Хотя стоимость снижается из-за доступности запчастей.
• Опыт старых квалифицированных инженеров утерян, учитывая, что они годами обучались работе с ручными машинами. Но оператору ЧПУ требуется всего несколько месяцев обучения, и он может управлять несколькими станками.
• Требуется меньше рабочих, следовательно, они ведут к безработице.
• Отсутствие детальных навыков у операторов.

Итак, преимущества и недостатки станков с ЧПУ. Есть некоторые проблемы с безработицей, но технологии будут только совершенствоваться. Нам нужно приспосабливаться и адаптироваться в соответствии с меняющимся миром.

Фрезерные станки с ЧПУ Применение

Основываясь на преимуществах фрезерных станков с ЧПУ, существует большое разнообразие конструкций для различных материалов. Фрезерный станок с ЧПУ используется для обработки следующих материалов:

Драгоценные металлы

• Платина
• Серебро
• Монель
• Инконель и т. д.

Металлы

• Титан
• Железо
• Алюминий
• Углеродистая сталь
• Бериллий
• Медь
• Латунь
• Никель
• Нержавеющая сталь и т. д.

Пластик

• ПВХ
• ПВХ
• ПЭВП
• АБС
• Нейлон
• Ацеталь
• Фенольный
• Тефлон и т. д.

Заключение

Таким образом, у нас есть основные детали фрезерных станков с ЧПУ, а также их основные детали, типы, детали, области применения.

13 Части станка с ЧПУ — блок-схема ЧПУ

Станки с ЧПУ (числовым программным управлением) представляют собой сложное оборудование, предназначенное для автоматического изготовления деталей из широкого спектра материалов, включая металл, пластик и дерево. Станки с ЧПУ бывают разных конфигураций, но наиболее распространенными являются фрезерные станки с ЧПУ и токарные станки с ЧПУ. Токарные станки с ЧПУ лучше подходят для обработки цилиндрических деталей, тогда как фрезерные станки можно использовать для обработки плоских, изогнутых или угловых деталей.

В этой статье будут описаны различные части станка с ЧПУ. Некоторые детали являются общими для токарных и фрезерных станков, например, блок управления, система привода и система обратной связи, в то время как другие относятся к определенному типу станков. Например, задние и передние бабки можно найти только на токарных станках с ЧПУ.

1. Устройство ввода

«Устройство ввода» для станка с ЧПУ — это средство, с помощью которого программы ЧПУ загружаются в станок. Этим устройством ввода может быть клавиатура (для непосредственного ввода команд G-кода), флэш-накопитель USB (для переноса завершенной программы с другого компьютера) или беспроводная связь (если программа должна быть загружена с другого компьютера по локальной сети). ).

2. Блок управления станком (MCU)

MCU (блок управления станком) представляет собой набор электронного аппаратного и программного обеспечения, которое считывает G-код, предоставленный устройством ввода, и преобразует его в инструкции, которые могут быть выполнены драйверы инструментов для выполнения желаемых операций обработки. Это один из важнейших компонентов станков с ЧПУ. MCU интерпретирует координаты G-кода в движениях, выполняемых серводвигателями вдоль различных осей станка. Он также интерпретирует информацию от датчиков обратной связи, чтобы гарантировать, что инструмент находится в ожидаемом положении после завершения движения. MCU также управляет устройством смены инструмента и включением охлаждающей жидкости, как указано в G-коде. Типовой блок управления показан на рисунке 1 ниже:

3. Станки

«Станки» — это общий термин, используемый для обозначения любого инструмента, который может выполнять обработку заготовки, обычно режущего инструмента. Станки принимают разные формы в зависимости от типа станка с ЧПУ. Токарные станки с ЧПУ используют стационарные инструменты и перемещают вращающееся сырье в инструмент для выполнения разрезов. Фрезерные станки с ЧПУ перемещают вращающиеся инструменты в неподвижный материал. Однако более сложные 5-осевые станки могут перемещать как инструмент, так и заготовку, что позволяет создавать более сложные элементы в готовой детали. Станки часто хранятся в «библиотеках инструментов», которые представляют собой стеллажи для хранения всех инструментов, которые могут потребоваться для обработки детали. Устройство смены инструмента автоматически снимает инструмент со шпинделя, помещает его в библиотеку инструментов и устанавливает следующий инструмент. Типичный фрезерный станок с ЧПУ показан на рисунке 2 ниже:

4. Система привода

Система привода относится к двигателям, которые перемещают инструмент вдоль различных осей станка. В случае стандартного фрезерного станка с ЧПУ станина перемещается горизонтально по осям x и y, а режущий инструмент перемещается вверх и вниз по оси z. В стандартном токарном станке с ЧПУ приводная система перемещает режущий инструмент параллельно оси вращения заготовки. Режущий инструмент перемещается по внешнему диаметру материала вдоль оси вращения заготовки, а не поперек оси вращения. Движение в станке с ЧПУ часто управляется серводвигателями, шарико-винтовыми парами и линейными направляющими. Сервоприводы могут точно перемещать гайку шарико-винтовой передачи для позиционирования различных механических компонентов, таких как станина и шпиндель. Линейные направляющие обеспечивают точное перемещение станины и шпинделя с минимальным люфтом.

5. Система обратной связи

Несмотря на точность приводной системы, все же может потребоваться система управления с обратной связью, чтобы после того, как машина перемещает механический компонент в определенное положение, это положение проверялось и, при необходимости корректируется. Положение можно измерить с помощью линейного энкодера или поворотного энкодера, прикрепленного к серводвигателю.

Специальные измерительные инструменты также используются не только для обнуления станка, но и для измерения фактической детали во время обработки, чтобы потенциально отрегулировать параметры обработки в соответствии с размерными требованиями. Типичный измерительный инструмент показан на рисунке 3 ниже:

6. Блок дисплея

Блок дисплея представляет собой экран, на котором отображается важная информация для оператора. Некоторые дисплеи имеют большие экраны с высоким разрешением, которые отображают большое количество информации, в то время как другие имеют небольшие экраны с низким разрешением, на которых отображается только самая необходимая информация. отображается. Блок дисплея показывает, как оператор взаимодействует с различными функциями станка с ЧПУ, такими как ввод G-кода или изменение настроек станка. Блок дисплея также показывает текущее рабочее состояние машины.

7. Станина

На станине станка с ЧПУ размещается сырье. Для закрепления заготовки на месте используются различные зажимные приспособления. В станине часто есть Т-образные пазы или отверстия, к которым можно прикрепить приспособления. Обычные станки с ЧПУ перемещаются только по горизонтальным осям x и y, но более совершенные 5-осевые станки могут включать вращательные движения по осям x и y. На рис. 4 ниже показана деталь, прикрепленная к станине станка с ЧПУ:

В токарном станке с ЧПУ револьверная головка и задняя бабка крепятся к станине, а заготовка крепится к патрону.

8. Передняя бабка

Передняя бабка — это уникальная часть токарного станка, которая содержит главный привод, подшипники и шестерни, необходимые для вращения патрона с требуемой скоростью для обработки. Переднюю бабку можно найти с левой стороны токарного станка с ЧПУ. Передняя бабка обычно закрыта и доступна через съемные смотровые панели.

9. Задняя бабка

Задняя бабка представляет собой компонент токарного станка с ЧПУ, который используется для осевой поддержки длинных цилиндрических заготовок с одной стороны, в то время как патрон поддерживает другую сторону, а также вращает материал. Без задней бабки силы, создаваемые во время резки, заставят материал отклоняться от фрезы. Сырье центрируется на пиноли задней бабки, которая свободно вращается в задней бабке. Это особенно полезно для резки компонентов, таких как силовые винты или валы. Задняя бабка может перемещаться только вдоль оси z токарного станка, чтобы учесть разную длину исходного материала.

10. Цилиндр задней бабки

Цилиндр задней бабки расположен в задней бабке, конический конец пиноли коллинеарен оси шпинделя и патрона. При обработке длинного вала в центре конца заготовки часто просверливают глухое отверстие, чтобы в него можно было поместить пиноль для поддержки. Перо имеет только ограниченный диапазон движения. Задняя бабка приближается к детали, затем пиноль приводится в действие пневматическим или гидравлическим давлением, чтобы зафиксировать сырье на месте.

11. Ножной переключатель или педаль

Ножные педали используются для включения и выключения патрона и пиноли задней бабки токарного станка с ЧПУ. Ножные педали помогают операторам загружать заготовки и выгружать готовые детали из станка. На станках с ЧПУ обычно нет педалей, поскольку детали уже закреплены на станине, и операторам не нужно, чтобы обе руки были свободны при загрузке и выгрузке сырья.

12. Патрон

Патрон — это специальная деталь для токарного станка, которая используется для захвата сырья во время его обработки на токарном станке. Он вращается с высокой скоростью шпинделем. Патрон обычно имеет три или четыре захвата с пневматическим или гидравлическим приводом. Захваты трехкулачкового патрона самоцентрирующиеся. Все захваты двигаются радиально одновременно. Захваты четырехкулачковых патронов регулируются индивидуально и не являются самоцентрирующимися. Четырехкулачковые патроны более точны, чем трехкулачковые. Они допускают эксцентричную резку, поскольку их положение можно точно контролировать для учета любых изменений в исходном материале. На рис. 5 ниже показан типичный трехкулачковый патрон:

13. Панель управления

Панель управления содержит: устройство ввода, дисплей, клавиатуру и другие кнопки управления, помогающие операторам взаимодействовать со станком с ЧПУ. Панель управления часто крепится к станку с ЧПУ с помощью выдвижного рычага, который позволяет оператору расположить экран в удобном месте.

Что такое станок с ЧПУ?

Станок с числовым программным управлением (ЧПУ) — это управляемый компьютером автоматизированный инструмент, который можно использовать для придания формы различным материалам, таким как металл, пластик или дерево, на основе набора инструкций, генерируемых с помощью программного обеспечения CAM (автоматизированное производство). Есть два широко используемых станка с ЧПУ: токарные станки с ЧПУ и фрезерные станки с ЧПУ.

Каковы преимущества использования станка с ЧПУ?

Станки с ЧПУ широко используются в обрабатывающей промышленности благодаря их многочисленным преимуществам. Станки с ЧПУ могут работать без постоянного участия оператора. Теоретически они также могут работать круглосуточно и без выходных в сочетании с роботизированными системами для загрузки и разгрузки машин. Станки с ЧПУ имеют воспроизводимую точность, а это означает, что тысячи деталей могут быть изготовлены с минимальным отклонением размеров от детали к детали. Станки с ЧПУ также могут производить детали со сложными характеристиками, которые были бы невозможны на ручных станках.

Каковы недостатки использования станка с ЧПУ?

Несмотря на широкое распространение, станки с ЧПУ имеют некоторые недостатки, которые необходимо учитывать. Станки с ЧПУ — дорогостоящие инструменты. Они стоят значительно дороже, чем ручные машины. Однако у них высокая производительность, а стоимость единицы продукции может быть распределена на достаточный объем продаж, чтобы в значительной степени (или полностью) окупить разницу в первоначальных инвестиционных затратах. Для работы на станках с ЧПУ также требуется дорогостоящая квалифицированная рабочая сила. При обработке небольших, одноразовых, простых деталей часто дешевле и быстрее использовать ручной станок, поскольку программирование и настройка станка с ЧПУ для нестандартных деталей может оказаться неэкономичным.

Как работает станок с ЧПУ?

Станок с ЧПУ работает, автоматически разрезая сырье на основе набора инструкций, предоставляемых оператором, называемых G-кодом. Этот G-код содержит координаты конкретных элементов детали, требуемый инструмент, оптимальные скорости и подачи, а также команды для включения или выключения подачи СОЖ. MCU (блок управления станком) преобразует этот G-код в инструкции для различных серводвигателей и шпинделей, чтобы произвести нужную деталь.

Как обновить детали станков с ЧПУ

Коммерческие станки с ЧПУ часто не предназначены для модернизации их основной конструкции или механических компонентов. В связи с этим важно правильно определить станок с ЧПУ как для текущих, так и для будущих требований. Хотя механика станка с ЧПУ не может быть модернизирована, некоторые компоненты, которые можно модернизировать для повышения эффективности, перечислены ниже:

1. Станки: Хотя это и не является непосредственным обновлением станка, переход на высококачественные инструменты может значительно улучшить обработку. эффективность.
2. Датчик касания: Датчик касания можно использовать для обнуления станка, а также для выполнения некоторых измерений во время обработки, чтобы позволить станку исправить любые несоответствия.
3. Библиотека инструментов: Библиотека инструментов — это автоматизированная система хранения, которая используется для хранения ряда инструментов на станке, чтобы их можно было автоматически заменять во время обработки.
4. Автоматизация: Одним из наиболее важных усовершенствований станка с ЧПУ является включение систем автоматизации. Одним из распространенных примеров этого является роботизированная рука, которая используется для загрузки сырья в машину, а затем выгрузки готовой детали после завершения обработки. Это значительно повышает производительность машины.

Прибыльна ли обработка с ЧПУ?

Да, обработка с ЧПУ выгодна. Автоматический характер станка с ЧПУ означает, что многие детали могут быть изготовлены быстро и с меньшими затратами по сравнению с ручной обработкой, особенно при относительно больших объемах производства.

Резюме

В этой статье представлены части станка с ЧПУ, объяснено, что они собой представляют, и рассмотрено назначение каждой из них и принцип их работы. Чтобы узнать больше о станках с ЧПУ, свяжитесь с представителем Xometry.

Xometry предоставляет широкий спектр производственных возможностей, включая обработку с ЧПУ и другие дополнительные услуги для всех ваших потребностей в прототипировании и производстве.