Особенности программирования станков
Чтобы использование токарных станков, оснащенных системой ЧПУ, было максимально эффективным, необходимо тщательно разработать технологический процесс обработки, а также составить программу, которая будет управлять работой оборудования. При решении этих вопросов надо учитывать ряд важных параметров: необходимость увязки систем координат оборудования, расположения на нем обрабатываемой заготовки и исходного положения рабочего инструмента с его дальнейшими перемещениями, которые он должен автоматически совершать в процессе работы.
Принцип числового программного управления токарным станком
При составлении программы для такого станка принимают во внимание, что рабочий инструмент перемещается по координатным осям обрабатываемой детали, которая находится в неподвижном состоянии
Что важно, он перемещается в прямолинейном направлении по осям, параллельным осям обрабатываемой заготовки
При составлении такой программы придерживаются следующего алгоритма.
- Технологический процесс делится на три этапа: черновая, чистовая и отделочная обработка. Чтобы повысить производительность выполнения работ и снизить их трудоемкость, черновые и чистовые операции стараются объединить.
- Чтобы минимизировать погрешности фиксации и базирования обрабатываемой детали, ее технологические и конструкторские базы совмещают по определенным правилам.
- Полную обточку детали желательно выполнить с минимальным количеством ее установок.
- Необходимо придерживаться рационального подхода к вопросам обработки заготовок. Это предполагает, к примеру, обточку частей цилиндрических и конических заготовок с небольшой жесткостью только после того, как выполнена обработка их участков, отличающихся достаточной жесткостью.
В технологическом процессе, который предполагает использование для обработки токарных станков, оснащенных ЧПУ, под отдельной операцией понимается обработка, выполняемая на одном станке. При этом такие операции могут разделяться на отдельные переходы, подразделяемые на самостоятельные проходы.
Существуют определенные правила разработки программ последовательности работы с обрабатываемой заготовкой, придерживаясь которых можно обеспечить высокое качество готового изделия. В соответствии с этими правилами, в компьютерной программе для токарного станка задаются следующие параметры: число переходов и проходов, общее количество установок, вид обработки, которой подвергают заготовку, количество режущих элементов и их типоразмеры. Если технические возможности оборудования позволяют, то желательно все инструменты, участвующие в работе, помещать в один резцедержатель.
Револьверная головка SAUTER для токарного станка с ЧПУ
Но не всегда резцедержатели агрегата позволяют установить в них все элементы, которые участвуют в обработке. В таких случаях, не являющейся большой редкостью, в управляющей программе предусматривают приостановку работы, которая необходима для замены инструмента. Кроме того, при использовании таких станков можно разбить процесс обработки на несколько частей, чтобы не приостанавливать его для замены инструмента. Большая часть моделей токарных станков с системами ЧПУ оснащена резцедержателями, в которых можно зафиксировать ограниченный набор режущих инструментов. В большинстве случаев для работы таких устройств используют инструмент, оснащенный многогранными режущими пластинами. Чтобы быстро привести его в порядок, если режущая грань износилась, достаточно просто повернуть пластину и продолжить работу.
Среди наиболее распространенных инструментов, которыми оснащаются токарные агрегаты с ЧПУ, можно отметить следующие: для растачивания — резцы, режущие пластины которых наплавлены или закреплены механическим способом; для нарезания резьбы — трехгранные сборные резцы; для обработки отверстий и выполнения подрезки — ромбические резцы с твердосплавными пластинами. Все инструменты устанавливаются в резцедержателе в той последовательности, в которой они участвуют в обработке. Точкой отсчета, задаваемой в компьютерной программе управления, является закругление при вершине резца или сама его вершина.
Токарный станок с ЧПУ DMTG модель CKE6150Z
Общая конструкция и основные узлы
Фрезерные станки — это металлорежущее оборудование, у которого вращается инструмент. Обрабатываемая деталь закреплена неподвижно на столе и вместе с ним перемещается по 3 осям относительно шпинделя. Основные узлы оборудования:
- полая литая станина на массивном прямоугольном основании;
- консоль;
- стол;
- хобот;
- серьги;
- коробка скоростей в станине;
- коробка подач в корпусе пиноли;
- шпиндельный узел;
- электропривод.
Горизонтально-фрезерные агрегаты отличаются высокой производительностью. Обработка плоскости производится многолезвийным инструментом. Стабильное крепление детали на столе делает ее устойчивой и позволяет увеличить подачу и глубину реза.
Управление оборудованием удобное для рабочего при изготовлении одиночных деталей и больших партий. Рычажное управление подач и переключения скоростей дублируется кнопочными панелями. Все перемещения и вращения запускаются в автоматическом режиме, что позволяет легко подключить ЧПУ.
На хоботе крепится угловая головка, цанга дисковой и цилиндрической фрезы для обработки верхней поверхности детали, вырезания в ней пазов без переустановки заготовки.
С помощью расточной головки делаются отверстия любого диаметра и глубины в плоскости со стороны шпинделя. Комплект приспособлений превращает его в универсальное металлообрабатывающее оборудование. Детали со сложной конфигурацией производится черновая и чистовая обработка по всем плоскостям с 1-2 переустановками.
Разновидности программ обработки
Фрезер с ЧПУ по дереву или металлу может работать по программе, которая составляется и вноситься в блок памяти. Все программы могут разделяться на несколько основных групп:
- Позиционные программы применяются для фиксации координатных точек, по которым выполняется фрезерование. Подобные программы составляются для управления станком расточной и сверлильной группы. Сделать несколько отверстий, расположенных на определенном расстоянии относительно друг друга с высокой точностью, можно при применении оборудования, работающего от блока числового программного управления.
- Контурные характеризуются тем, что применяются для управления траекторией обработки. Зачастую программа подобного типа составляется для управления станком круглошлифовальной группы.
- Комбинированные программы на сегодняшний день получили широкое распространение, так как позволяют выполнять контурную и позиционную обработку. Они применяются для управления станками многоцелевого применения.
- Многоконтурные программы — самый сложный тип ПО, который применяется для управления самыми современными станками. За счет сложности программы она может использоваться в случае совмещения нескольких операций, к примеру, фрезерование и сверление.
Как выбрать фрезерный станок
Фрезерные станки нужно выбирать с умом
Для этого необходимо обращать внимание на некоторые особенности:
- В первую очередь нужно оценить габариты оборудования. Оно должно свободно располагаться в помещении и иметь достаточно количество места с разных сторон.
- Материал, из которого изготавливается конструкция и станина. Если на станке будут обрабатываться твёрдые материалы, каркас должен быть сделан из металла.
- Мощность двигателя. Важнейший параметр при выборе. Чем мощнее будет электродвигатель, тем твёрже материалы можно будет изготавливать.
- Охлаждение. Чтобы фреза не перегревалась и обрабатываемая поверхность не приходила в негодность, необходимо выбирать оборудование с охлаждением. В продаже существует водные и воздушные системы. Для водных нужно думать, как расположить шланги и емкость для подачи жидкости. Воздушные системы требуется очищать от пыли, которая скапливается на очищающих фильтрах.
- Система управления. Лучше выбирать модель с возможностью регулировать скорость вращения шпинделя.
Нет смысла приобретать дорогостоящее оборудование, если оно не будет использоваться регулярно. Существуют модели станков для профессионалов и любителей. Также есть машины, предназначенные для крупных предприятий и собственных мастерских.
Оборудование для фрезерного станка
3 Конструкция станков для фрезерования
Агрегаты разных групп имеют немало мелких конструкционных отличий. При этом основные их узлы одинаковы для всех видов оборудования, что хорошо видно на фото. Любой фрезерный станок, прежде всего, имеет устойчивую базу, которую называют станиной. В нее помещают вал (полый) шпинделя и коробку выбора скоростей.
Также стандартное устройство фрезерного станка включает в себя:
- направляющие (вертикальные) станины: по ним при включении агрегата происходит движение консоли, на которую монтируют коробку подач;
- хобот: механизм для крепления и поддержки рабочего инструмента с помощью подвесок (принцип работы хобота показан на видео);
- шпиндель: он передает от коробки скоростей вращение фрезам, точность фрезерования напрямую зависит от жесткости шпинделя и его устойчивости к вибрациям;
- салазки с поворотным устройством, которое несет продольную рабочую поверхность;
- фрезерная оправка, расположенная на шпиндельном торце (спереди): она выполнена в виде конического стержня (отсюда и наименование оправки – конус Морзе) для крепления к нему посредством гаек и колец фрезы.
Применение
На горизонтально-фрезерном оборудовании по металлу делаются в заготовках шпоночные канавки. Они могут делаться несколькими способами в зависимости от используемого инструмента на разном оборудовании – вертикально-фрезерных станках или оборудовании общего назначения, используемого для проведения разноплановых работ по металлу.
Шлицы на валах диаметром до 100 мм делаются за один цикл фрезерования. На более широких валах эта операция может проводиться в два захода. Для чернового фрезерования необходимы делительные механизмы. Они есть на горизонтально-фрезерных, что делает это оборудование более удобным для обработки валов с большим диаметром.
Выбор фрезы для выполнения работ
Продольное фрезерование могут вести многошпиндельные горизонтально-фрезерные станки по металлу с использованием различных фрез, установленных в револьверную головку. При обработке металлических деталей несколькими различными фреза установка инструмента также может осуществляться в отправку, и далее в шпиндель.
Фрезерование дисковыми фрезами
Трёхсторонние дисковые фрезы используются для протачивания шпоночных сквозных пазов. Для достижения большей точности лучше сделать эту работу за один подход. При необходимости создания широкого паза в один приём провести эту операцию сложно. Второй, чистовой проход будет сделан фрезой с большим диаметром. Надёжным будет крепление фрезы при установке её в шпиндель с двумя опорами.
Существуют станки, предназначенные для работы только одним или несколькими видами фрез. Горизонтально-фрезерные, созданные для проведения работ дисковыми и цилиндрическими фрезами имеют дополнительную возможность использования торцевых фрез, что несколько увеличивает сферу, в которой применяется это оборудование.
Преимущества фрезеровальных станков.
Если сравнить автоматизированные сверлильно-фрезерные установки и фрезерные малогабаритные станки с программным управлением, сразу же будет понятно, что у последних имеется ряд своих положительных достоинств:
- Небольшие габариты.
- Невысокая стоимость.
- Создает мало шума.
- Минимальная вибрация при работе.
- Конструктивная простота.
- Универсальность.
Такие станки выдают высокую точность при обработке деталей, имеющих довольно сложную геометрическую фигуру. При этом процесс обработки происходит довольно быстро и качественно.
За процессом работы станка, снабженного ЧПУ следить только один оператор, который производит запуск компьютерной программы. То есть, существует возможность работы нескольких станков одновременно, под управлением одного человека.
Если в свое время оборудование, снабженное ЧПУ, использовалось только для промышленных целей, то на данное время оно активно применяется при обработке металлических деталей и заготовок из других материалов при частных мастерских.
Настольный фрезеровальный станок с ПУ вполне возможно изготовить своими силами непосредственно в гаражных условиях. Таких домашних мастеров довольно много, а станок фрезеровальный с ЧПУ довольно дорогой, по сравнению с обычным оборудованием.
Классификация фрезерных станков
В классификации горизонтально-фрезерные станки отнесены в шестую группу, но часть их может принадлежать и к пятой как зубообрабатывающие и резьбонарезное оборудование. ЧПУ чаще устанавливается на станки 6 группы. Оборудование 5 группы не предназначено для выполнения особо точных задач. ЧПУ здесь может быть установлено лишь для ускорения производства, при необходимости обрабатывать идентичные заготовки в большом количестве.
По таблице классификации токарного оборудования по металлу станки делятся по массе:
- 1 группа – лёгкие, весом до 1 тонны;
- 2 группа – средние, вес которых не превышает 10 тонн,
- 3 группа – тяжёлые. Эта группа имеет деление.
- Крупные – от 10 до 30 тонн;
- Тяжёлые – от 30 до 100 тонн;
Особенности работы на токарно-фрезерных станках
Прежде чем приступить к описанию конкретных действий по выполнению фрезерных работ, выделим основные узлы фрезерного оборудования токарно-фрезерного станка.
К основному элементу фрезерной конструкции станка относится фрезерная головка, закрепленная в шпинделе станка, которая позволяет использовать быстросменные конуса для установки сверлильного и фрезерного инструмента, а также токарного резца для выполнения операций точения.
Токарно-фрезерный обрабатывающий центр внешне практически не имеет отличий от обыкновенного токарного станка с ЧПУ. На самом деле, такой станок оборудован тремя рабочими модулями, которые и отвечают за выполнение всех фрезерных операций на данном оборудовании.
Такие модули выполняют следующие функции:
- движение обрабатывающего инструмента вдоль оси Y, которая располагается в перпендикулярной плоскости относительно осей X-Z токарной части станка;
- вращения инструмента для фрезерной обработки деталей;
- осуществления заданного поворота шпинделя и его фиксированное положение под соответствующим углом.
Токарно-фрезерный обрабатывающий центр включает в себя магазин с инструментами для обработки деталей, который имеет возможность перемещаться вдоль оси Y.
При выполнении операций по токарной обработке деталей, инструменты станка перемещаются по оси X-Z, в то время как инструмент для фрезерных работ зафиксирован во фрезерной головке на оси Y в начальном положении Y=0.
Технология изготовления
Чтобы не покупать мощный станок для серийного производства, можно собрать самодельное оборудование. В интернете есть чертежи конструкций и механизмов для обработки металла, которые изготавливаются своими руками.
В первую очередь нужно подготовить материалы и инструменты. Станину желательно изготавливать из металлических уголков или профилей. Соединяется металл с помощью сварки. Рабочая поверхность изготавливается из цельного листа металла толщиной более 3 мм. В качестве двигателя используется гравер, дрель или бормашина. Их мощности хватить для настольных станков, через которые будут проходить мягкие породы древесины и тонколистовой металл. Для закрепления рабочей части требуется соорудить каркас. Его делают из фанеры, ДСП, МДФ, прочного пластика. Крепежом являются саморезы, болты, гайки. На конструкции требуется закрепить направляющие, по которым будет передвигаться рабочая часть с фрезой.
Фрезерный станок — незаменимый элемент предприятий, которые занимаются металлообработкой. При недостатке средств можно изготовить настольный механизм для обработки дерева, пластика и тонколистового металла.
Разновидности оборудования
Вне зависимости от разновидности, все фрезерные станки работают по одному и тому же принципу. Классифицируются они на основании различий, заключающихся в наличии дополнительных элементов, повышающих их функциональность. К примеру, некоторые установки оборудованы устройствами в виде долбежной головки, приспособления для нарезания гребней и пр.
https://youtube.com/watch?v=yjV5dwtuREs
Вертикально-фрезерные агрегаты
Вертикально-фрезерный станок позволяет обрабатывать все существующие типы металлов и производить сверлильные операции. Такие агрегаты выпускаются в двух исполнениях:
- консольном;
- бесконсольном.
Отсутствие конструкции консоли в вертикально-фрезерном станке компенсируется установкой на основании направляющих. Именно по ним передвигается рабочий стол. В головке шпинделя расположена коробка скоростей, регулирующая скорость его вращения. В консольных установках перемещение гильзы и головки возможно вдоль оси.
Горизонтально-фрезерные машины
Горизонтально-фрезерные станки отличаются горизонтальным расположением шпинделя и предназначены для обработки крупногабаритных элементов. Возможность использования различных типов фрез позволяет проводить самые разнообразные операции. В стандартную комплектацию не входит лишь устройство для операций с винтовыми поверхностями.
Горизонтально-фрезерный станок устанавливается на стол. Все механизмы агрегата размещены в его основании. Внутри расположена только коробка скоростей.
Сверлильно-фрезерные агрегаты
Этот вид фрезерных станков отличен от собратьев наличием сверлильно-фрезерной головки. Такая особенность предоставляет возможность обрабатывать наклонные и угловые поверхности, а также пазы негабаритных деталей. Вращение рабочей головки может осуществляться в противоположных направлениях.
Описание оборудования универсального типа
Универсальный фрезерный станок предназначен для обработки любых металлических элементов, вне зависимости от их конфигурации. По этой причине такие агрегаты наиболее востребованы в частных мастерских. Их закупают предприятия малого бизнеса, занимающиеся ремонтом.
Использование фрезерных станков универсального типа оправдано при необходимости выполнения каких-либо действий с деталями, имеющими большой размер. Их можно устанавливать горизонтально или вертикально. Не станет преградой и спиралевидная поверхность.
Этому способствует наличие горизонтальных и вертикальных направляющих, по которым передвигаются консоль и рабочий стол. Важные узлы и механизмы агрегата надежно спрятаны во внутренней части основания.
Возможности настольных агрегатов
Настольные фрезерные станки устанавливаются в домашних мастерских, в учебных заведениях и производственных цехах, которые не специализируются на выполнении работ подобного рода.
Отличительной особенностью настольных фрезерных станков по металлу является универсальность. В стандартную комплектацию входят различные виды фрез, позволяющих обрабатывать самые разные заготовки. С помощью такого устройства удастся выполнить и другие операции, к числу которых относятся сверление, нарезание резьбы и прочее.
Агрегаты с ЧПУ
В эту категорию включаются:
- фрезерные станки с числовым программным управлением;
- обрабатывающие центры с числовым программным управлением;
- настольные механизмы с числовым программным управлением.
Фрезерный станок с ЧПУ
Работа оборудования с ЧПУ контролируется специальной компьютерной программой. Поэтому в процессе обработки исключается возможность проявления человеческого фактора. А сами агрегаты отличаются высокой стоимостью и востребовано лишь на крупных промышленных предприятиях, специализирующихся на производстве определенного вида деталей.
Настольный вариант фрезерных станков с ЧПУ заслуживает отдельного внимания. Хотя они отличаются небольшими габаритами, с их помощью можно придать заготовке любую форму. Установки с ЧПУ в настольном исполнении позволяют выполнять самые разные технологические операции с металлом, в том числе растачивание, сверление и зенкерование.
Широкоуниверсальные устройства
Такой фрезерный станок по металлу снабжен дополнительной рабочей головкой. Но главная особенность заключается в ее подвижности, что позволяет работать с заготовкой, располагая ее под любым углом.
Для обработки металлических элементов, имеющих сложную конфигурацию, предусмотрена возможность установки на поворотный шпиндель накладной головки. Также существуют бесконсольные модели с кареткой, для передвижения которой предусмотрены горизонтальные направляющие.
