Функциональные особенности фрезерных станков с ЧПУ, их виды и преимущества

Фрезерные работы на станках с ЧПУ активно используются в различных сферах производства. Развитие компьютерных технологий и их применение идет быстрыми темпами. На современных заводах все больше появляется автоматизированных компьютерных систем.

Фрезерные станки с ЧПУ востребованы в автомобильной, энергетической промышленности.  Усовершенствование многих работ экономит время, и повышает эффективность рабочего процесса.

Функциональные особенности станка

Фрезерные системы имеются на любых промышленных предприятиях. Широко применяются многооперационные системы. Процессы наладки и обработки производятся благодаря специально написанным программам.

Эти действия не требуют участия рабочего. Наладчик необходим только для контроля и обслуживания станка.

Обработка, установка и снятие деталей, смены режима работы, дополнительная подналадка выполняются в автоматическом режиме. При выходе из строя обрабатывающих инструментов система оповещает об этом. Оператор станка может вовремя произвести замену фрез, срок службы которых закончился. В отличие от станков с ручным управлением, автоматические агрегаты могут с особой точностью и превосходным качеством выполнять ряд технологических операций. Для цеха с такими механизмами для работы достаточно несколько наладчиков. Они выбирают и запускают нужную операцию, производят замену деталей, обслуживание устройств.

Одной из видов таких автоматизированных устройств являются фрезерные установки с ЧПУ. Они обрабатывают любые заготовки при помощи особых зубчатых инструментов с режущими зубьями (фрез). Фрезерные работы на станках с ЧПУ основаны на выполнении нескольких видов движений: основные и вспомогательные.

При основных – режущий инструмент совершает вращательные движения. Заготовка, закрепленная на консоли, двигается криволинейно или прямолинейно. Во втором случае закрепление детали, подводка фрез производятся запрограммированным порядком.

Все движения выполняются строго в определенной последовательности.

Виды станков

Фрезерные станки с ЧПУ – механизмы, которые при помощи компьютерного управления могут выполнять все этапы обработки деталей. Раньше всю работу за таким станком приходилось делать вручную. Они широко распространены в металлообрабатывающей промышленности.

В зависимости от выполняемых работ, веса, габаритов и выполняемых функций можно выделить несколько вариантов таких устройств.

Универсальность

По степени универсальности выделяют:

1. Универсальный. Для работы на нем используются различные виды фрез. Может обрабатывать плоские поверхности, создавать зубчатые или винтовые детали. Выполняют любые запрограммированные действия.
2. Специализированные. Могут выполнять заготовку только одного вида изделий. Переналадка таких механизмов не производится. Это копировальные, шпоночные, резьбофрезерные системы.

Материал

В зависимости от вида обрабатываемого материала агрегаты с ЧПУ бывают: для работы по металлу, для обработки деревянных заготовок и гравировальных работ.

Они широко применяются в различных отраслях промышленности. Обработка дерева применяется чаще в мебельной промышленности.

Выполняемые детали обрабатываются с повышенной точностью. Помимо дерева, производят работы с ДСП, акрилом.

Станки для гравирования выполняют работы с каменными изделиями.

Обработка поверхности производится при помощи фрез, закрепленных в шпинделе.

По шпинделю

Шпиндель – устройство, через которое усилие от двигателя передается к обрабатываемой заготовке.

По расположению этого устройства автоматизированные системы могут быть следующих типов:

• Вертикальные. Характеризуется вертикальным расположением вала.
• Горизонтальные. Это консольная неподвижная конструкция. Основной вал располагается в горизонтальной плоскости.
• Универсальные.  Конструкция предусматривает выдвижной стол, который может поворачиваться в поперечном направлении, продольно и вертикально.

Автоматические

Автоматические системы с ЧПУ бывают консольного и неконсольного типов.

Консоль – площадка с закрепляемой на ней заготовкой.

Консольные чаще встречаются в производстве. Представляют собой столик, который во время работы выдвигается по отношению к фрезам. Основной вал неподвижен.

У бесконсольных систем перемещается основная панель и шпиндель.

По типу операций

По типу выполняемых операций выделяют:

• Позиционные системы. Наиболее простой вариант. Программируются некоторые координаты. По ним производится выполнение поставленной задачи.

Причем по произвольной траектории все движения совершаются на большой скорости в течение минимального времени. Такие системы используются при работе в одной плоскости, например, при сверлении.

• Прямоугольные.  Движения выполняются по очереди вертикально, или горизонтально. Используются при продольном точении или фрезеровке, шлифовании. В отличие от позиционных систем, скорость режущих инструментов меняется в зависимости от режима, и они перемещаются поочередно.

Формообразующая система дает возможность выполнять изделия сложной формы. Такие системы имеют несколько уровней сложности, могут производить различные операции.

Устройство фрезерного станка и системы управления

Многие фрезерные механизмы работают по одному принципу. Они отличаются только по их функциональным возможностям. Такие системы состоят из следующих элементов:

• Станина – основная деталь фрезерного станка. Это основание, на котором находятся все заготовки. По различным плоскостям относительно его двигаются механические фрезы. Станина обеспечивает правильное движение всех узлов и механизмов во всех имеющихся режимах. Эти механизмы могут быть прикреплены к базовой детали или перемещаться по направляющим. От точности при их сборке зависит точность работы системы. Станина должна обладать жестким прочным покрытием. Отсутствие деформации не допустит погрешностей при выполнении работ. Такое основание может быть литым, сварным, железобетонным или из гранита.

• Направляющие. Они крепятся к станине. Обеспечивают основное движение по осям станка. Такое движение может быть прямолинейное или криволинейное.
• Шарико – винтовая передача (ШВП). Состоит из винта, опор и гайки с держателем. Они переводят вращение в возвратно-поступательное движение, передают импульс от привода к исполнительным элементам.
• Привод или двигатель. Обеспечивает все функции, связанные с движением, нарезанием резьбы.
• Вспомогательные элементы.

• Стружкотранспортер.
• Система числового программного обеспечения. Используется для автоматического управления. Задает необходимую программу, приводит в действие все механизмы.

Устройство ЧПУ состоит из компьютерного блока, который передает информацию к механизмам станка.

Фрезерный станок имеет большой запас прочности, эффективен в работе. Относится к наиболее нужному типу техники, применяемой в промышленности.

Принцип работы фрезерных станков

При помощи автоматов с ЧПУ можно выполнить множество различных манипуляций: сверление высокой точности, расчет необходимых расстояний и многие другие.

На площадку станка крепится заготовка, которая обрабатывается фрезой. Этот механизм закреплён при помощи хвостовика. С детали снимается лишний слой металла, придавая ей нужную форму. Заданная заранее программа направляет нужные электронные команды. Формируется деталь необходимой формы и размера: цилиндрическая, прямолинейная или плоская.

Преимущества станков с ЧПУ

Автоматизированные системы имеют ряд достоинств по сравнению с обычными машинами. Преимущества станков с ЧПУ:

• Высокая производительность труда. Она в 3-8 раз выше, чем при выполнении аналогичных работ на станках с ручным управлением. Фрезерные механизмы обрабатывают металлические детали с особой точностью и быстрой скоростью.
• Уменьшение необходимости в узкоквалифицированных рабочих. Один оператор может обслуживать несколько станков.
• Высокая способность к быстрому перенастраиванию универсального оборудования.

• Уменьшение количества бракованных конструкций. Обрабатывая деталь, система измеряет ее, внося коррективы. Таким же образом изготавливается вторая и последуюшие детали. Они все абсолютно идентичны.
• Высокая способность к изготовлению новых деталей за счет быстрой автоматической переналадки.
• Высокая точность и изготовление деталей сложной конфигурации.

Автоматизированный станок уменьшает время, необходимое на обработку деталей. Это дает возможность увеличить общую производительность работы предприятия.

Заключение

При соблюдении необходимых требований к эксплуатации такого станка и стабильно налаженной программе станки с ЧПУ возможно использовать на протяжении длительного времени.  Использование таких автоматизированных систем в производстве позволило достигнуть эффективных промышленных показаний. Наиболее выраженный экономический эффект дает изготовление на станках с ЧПУ труднообрабатываемых сложных конструкций.