Устройство и принцип работы настольного фрезерного станка с ЧПУ

Настольный фрезерный станок с ЧПУ – это мини-агрегат, с помощью которого можно легко, качественно и точно выполнить заготовки сложной формы из дерева, металла и сплавов, пластмассы, камня и керамики. Он не уступает промышленным большим аналогам в точности обработки и функциональности. Оборудование с числовым программным управлением упрощает и автоматизирует сложную обработку различных материалов, минимизирует долю ручного труда.

Выполняет операции: фрезерование, резку, сверление, точение, расточку, зенкерование, полировку, шлифовку, гравировку.

Устройство и принцип работы

Настольный фрезер с числовым программным управлением – это комплекс из механического оборудования и электронной подсистемы. Обработка детали осуществляется вращающейся фрезой, срезающей слой материала. Она закреплена в патроне на валу шпинделя. Режущая часть имеет соответствующие задаче форму и размер. Вращательные движения создает электродвигатель шпинделя, расположенного на подвижном портале. Контроллер ЧПУ задает команды для перемещения портала вдоль трех координатных осей, фиксации фрезы в точке, проведении операции обработки.

Электронная составляющая настольных фрезерных станков включает в себя панель оператора, дисплей, контроллер, устройства памяти. Компьютер создает программу из G-кодов на основе объемной модели изделия, контроллер, считывая описание, дает команды оборудованию.

Управление возможно от персонального компьютера или ноутбука с платой расширения. Оператор имеет возможность задавать режимы и управлять станком вручную.

Работа на оборудовании заключается в закреплении детали, установке режущего инструмента, инсталляции нужной программы, запуске и наблюдении за рабочим процессом. Отладку возможно сделать с помощью виртуального прогона программы, чтобы избежать ошибок во время обработки заготовки.

Используется следующее программное обеспечение для станков с ЧПУ:

• Позиционное. Программа задает координаты обрабатываемых точек и применяется для сверления и расточки.
• Контурное. Фреза перемещается в пределах заданной траектории.
• Комбинированное. Объединяет позиционную и контурную программу, значительно расширяет возможности обработки.
• Многоконтурное. Самое сложное ПО, предназначено для широкоформатных станков.

Виды

В обработке материалов используются фрезерные станки, имеющие следующие конструктивные решения:

• Консольные. Деталь крепится к подвижному элементу – консоли, которая перемещается по направляющим станины. Неподвижный шпиндель с резцом совершает операции. Это наиболее популярные станки.
• Бесконсольные. Деталь закрепляется на столе, совершающем продольно-поперечные движения. Подвижный шпиндель обрабатывает заготовку в широком спектре движений, в том числе в вертикальном направлении.

Шпиндельная головка располагается вертикально или горизонтально. Для выполнения сложной обработки деталей используются широкоуниверсальные настольные станки, где инструмент проводит операции в трехмерной системе координат.

Консольные и бесконсольные разновидности станков имеют характеристики:

• размеры до 880*880*910 мм, некоторые модели до 1150 мм;
• максимальная высота заготовляемой детали 40…200 мм;
• вес до 200 кг;
• мощность шпинделя 0,7…1,5 кВт;
• питание от сети 220 В.

Настольные фрезерные станки для обработки различных материалов

Мини-станки с ЧПУ классифицируются согласно обрабатываемых материалов на:

• деревообрабатывающие;
• металлообрабатывающие;
• обрабатывающие стекло;
• обрабатывающие камень.

Деревообрабатывающие

Станки с ЧПУ по дереву – популярное оборудование для мебельных и столярных цехов, мастерских, производящих предметы интерьера, сувениры из дерева, фанеры, МДФ, полимеров. Чаще всего применяются бесконсольные агрегаты, имеющие небольшие рабочий стол и настольное пространство.

Работа начинается с закрепления детали, введения программы и тестового запуска, затем осуществляется обработка заготовки и коррекция программы при необходимости.

Мини-фрезеры могут иметь различные технические характеристики:

• максимальные размеры заготовки;
• мощность шпинделя;
• наличие стружкоотсоса и охлаждения рабочей части;
• типы ЧПУ.

С помощью фрезерного оборудования с ЧПУ выполняются работы по обработке и резьбе по дереву, изготовлению печатных плат, мебельных фасадов, раскрою ДСП и МДФ, фрезеровке и гравировке. Станки для изготовления корпусной мебели имеют большие размеры области фрезерования, чем другие разновидности. Это связано с более внушительной площадью деталей.

Для обработки металла

Настольные программируемые фрезеры применяются в авторемонтных мастерских, на мелкосерийных производствах по изготовлению небольших металлоизделий и механизмов, для создания элементов декора из стали разных типов, сплавов и чугуна.

С помощью настольного программируемого фрезерного станка можно обрабатывать плоские, цилиндрические и конические заготовки с высокой точностью.

Специализированные агрегаты выполняют следующие работы:

• фрезерные;
• фрезерно-сверлильные;
• фрезерно-токарные;
• фрезерно-шлифовочные.

Характеризуются более прочной конструкцией и большей мощностью режущего инструмента по сравнению с предназначенными для деревообработки агрегатами. Предусмотрено охлаждение обрабатываемой поверхности водой или маслом. Это уменьшает износ фрезы и препятствует ее заклиниванию. Стружка часто удаляется с помощью встроенного промышленного пылесоса.

По обработке стекла и камня

Основное отличие стеклообрабатывающего оборудования от фрезеров по металлу в том, что применяется режущий инструмент из высокопрочных материалов или с покрытием из корунда, алмазной крошки. В область контакта стекла с фрезой обязательно подается охлаждающая жидкость, которая дополнительно очищает поверхность и воздух от стеклянной пыли. Это предохраняет оператора агрегата от вдыхания вредных веществ. Такие мини-станки используются также для обработки поликарбоната и оргстекла.

Создание барельефа на тяжеловесных плитах из бетона, гранита, мрамора, песчаника и искусственных каменных заготовках с добавкой полимера возможно на специальных станках. Они предназначены для работы с твердыми материалами, большой площадью и повышенной массой деталей. Очистка и устранение отработанных материалов обеспечивается постоянной циркуляцией воды и пылесосом.

Эти мощные агрегаты обрабатывают и другие материалы – металл, дерево, стекло и ПВХ. Поэтому их можно использовать в широком диапазоне профессиональных интересов. Их недостаток – избыточная громоздкость и мощность, которая будет излишней при использовании оборудования для неспецифических работ.

Гравировальные

С помощью мини-агрегатов с числовым ПУ для гравировки обрабатывают:

• бетон;
• камни;
• керамику;
• дерево;
• металл;
• пластик;
• стекло.

На поверхности заготовки образуется выпуклый рисунок.

Изготавливают предметы интерьера, резные декоративные элементы, таблички, рекламные вывески. В полиграфической промышленности востребованы штампы, полученные путем гравировки. Ювелирные мастерские используют мини-станки для инкрустаций и форм для литья.

Гравировальные маленькие станки нашли применение в стоматологии для изготовления коронок и протезов. В обувной промышленности производят лекала и заготовки для колодок.

В зависимости от требуемой сложности формы детали обработка производится в трех- или пятиосевой системах, возможно одновременное охлаждение.

В настоящее время выпускаются переносные гравировальные установки из облегченного алюминиевого профиля, которые можно перевозить в багажнике автомобиля. В качестве источника энергии подойдет топливный генератор.

Достоинства

Мини-фрезеры с программным управлением используют как индивидуальные мастера и небольшие мастерские, так и промышленные предприятия. Такое распространение они получили вследствие того, что:

• Компактное оборудование удобно для обрабатывания некрупных деталей из различных материалов.
• Для эксплуатации не требуются большие помещения, мощные фундаменты, высокая мощность электрооборудования.
• Возможно получать высококачественные трехмерные узоры и изготавливать сложные по форме детали.

• Высокая точность обработки заготовок – расхождение с требуемыми размерами не более 0,02…0,05 мм.
• Для работы на станке достаточно иметь представление о технологическом процессе, освоить управление основными операциями и инструментами.
• Автоматизация обработки материалов повышает производительность труда на 20-25%. Падает себестоимость, улучшаются основные производственные показатели.
• Станки мобильны, их можно перемещать.
• Стоимость их гораздо ниже больших промышленных агрегатов.

Производители для удобства потребителей выпускают наборы для сборки настольных станков своими руками с возможностью подобрать нужную комплектацию. Это удешевляет приобретение оборудования, а в случае необходимости можно дополнительно купить недостающие составляющие, например, числовое управление для 4 оси.

Настольные фрезерные станки с ЧПУ расширили перспективы в обработке материалов для небольших предприятий, цехов и мастерских. Функциональные возможности позволяют использовать их для изготовления объемных и сложных деталей, декоративных элементов и проведения высокоточной обработки изделий. Невысокая цена делает доступной мини-станки широкому кругу потребителей – от владельцев небольших предприятий до домашних умельцев. Разместить оборудование можно даже в гараже.