1 Описание настольного фрезерного оборудования с ЧПУ
Оно фактически является уменьшенной копией большого фрезерного станка с ЧПУ. Настольный агрегат предназначен для выполнения тех же видов операций при изготовлении изделий сложной формы: фрезерование, сверление, растачивание, зенкерование и так далее. И принцип его работы такой же, но в отличие от больших станков обрабатывать на нем можно только заготовки гораздо меньших размеров. Зато настольное фрезерное оборудование с ЧПУ можно использовать в качестве гравировального. Большие промышленные агрегаты с такой работой не справятся.
Габариты настольного фрезерного оборудования с ЧПУ не более 910x880x880 мм. Но у некоторых моделей длина стола может превышать 1 м (обычно составляет 1135 или 1150 мм). Вес станков достигает от нескольких десятков до 200 кг. Их питание осуществляется от сети 220 В. Максимальная высота заготовки (рабочей зоны) станков настольного исполнения с ЧПУ варьируется от 40 до 200 мм, а мощность шпинделя – в пределах 0,7–1,5 кВт.
Такие станки бывают двух типов. У консольных общий вид, конструкция и принцип работы аналогичны имеющимся у вертикальных больших фрезерных станков.
У портальных шпиндель закреплен на поперечной балке между двумя вертикальными стойками, которые могут быть неподвижными или перемещаться вдоль оси Y. Соответственно, рабочий стол вместе с закрепленной на нем заготовкой либо двигается по оси Y, либо стационарен. Шпиндель перемещается не только по вертикали (оси Z), но и по оси X – по балке между стойками.
Шпиндель портального настольного станка с ЧПУ
Управляется оборудование с подключенного через USB-порт персонального компьютера с операционной системой Windows посредством специального программного обеспечения (ПО) и/или с помощью DSP контроллера станка (зависит от комплектации агрегата с ЧПУ). Программа может быть загружена с носителя внешней памяти, а компьютер отсоединен во время работы станка (тоже зависит от его модели). С помощью ПО можно управлять обработкой заготовки в ручном режиме через DSP либо создать программу, полностью автоматизирующую выполнение всех операций.
Все станки позволяют выполнять 2D и 3D обработку, а некоторое оборудование даже 4D и 5D. Виды обрабатываемых материалов: от пластика и дерева до цветных металлов, камня и стали. Эти возможности станка зависят от его назначения и модели. Многие агрегаты оснащены, а другие могут быть при желании доукомплектованы стружкоотсосом, системой охлаждения шпинделя, поворотным устройством, используемым во время обработки конических изделий, и другими вспомогательными узлами.
Станки используются в зуботехнических лабораториях, а также исследовательских и учебных институтов, высокоточном производстве любых мастерских, в том числе ювелирных. На них выполняют фрезерные, сверлильные, полировальные, шлифовальные, гравировальные работы в домашних условиях при изготовлении небольших изделий. На станках получают или обрабатывают детали мебели, интерьера, рекламных носителей и так далее; штампы, печати, сувенирные и ювелирные изделия, радиотехнические платы и прочее.
Третье
Совокупность высокой точности и абсолютной идентичности результатов по обработке изделий — еще одно положительное качество станков с ЧПУ. Используя одну и ту же настройку фрезерного станка с числовым программным управлением можно выпускать большое количество изделий. При этом они практически абсолютно идентичны как по геометрическим параметрам, так и по высокому уровню качества изготовления.
Таким образом, данный вид промышленного оборудования обладает свойством многократно выпускать сложные изделия без ухудшения их качественных характеристик. Поэтому он применяется для изготовления уникальных пресс-форм, штампов и тому подобной оснастки, где нужна прецизионная точность и высокая повторяемость результатов.
Это интересно: Фреза по металлу — принцип работы, виды и выбор инструмента
Преимущества фрезерных мини станков
- На довольно высоком уровне находится общий уровень безопасности оборудования этого типа. Кроме этого, необходимо отметить, что фрезерные станки при работе создают минимальное количество отходов. Это следует рассматривать в качестве одного из плюсов этого оборудования.
- Другое достоинство настольного мини станка для обработки металла состоит в том, что для его работы требуется небольшое количество электроэнергии. Связано это с тем, что само оборудование имеет невысокие показатели мощности. Это делает его использование экономичным для владельца.
- Фрезерные станки обладают достаточным набором функций, что позволяет выполнять различные операции, потребность в совершении которых может возникнуть у владельца частной мастерской. Поэтому, приобретая это оборудование, вы не пожалеете о своем выборе.
Разновидности фрез
В качестве режущего инструмента на фрезерном станке по дереву выступают фрезы, которые могут быть двух типов:
- Концевые фрезы предназначены для фрезерования канавок, пазов и прорезей «ласточкин хвост». Они подразделяются на полукруглые, цилиндрические и остроконечные, которые заточены под определенным углом.
- Опорный инструмент способен обработать прямые, угловые или фасонные края заготовки. Разновидностей таких фрез может быть очень много. Диаметр головки инструмента начинается от 4 мм, и заканчивается 30 мм. На конце опорной фрезы может быть ограничительное кольцо или шариковый подшипник. Они ограничивают прижим режущей кромки к обрабатываемому материалу. Это позволяет использовать специальные многоразовые шаблоны, которые изготавливаются из твердого материала. Может быть использовано оргстекло, алюминий, текстолит или многослойная фанера.
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.
Станок из дрели
Наиболее простой вид, но имеет свои нюансы. Самодельный фрезерный станок по металлу или дереву из обычной дрели не позволяет точно придерживаться необходимой обработки.
Механизм работы со станком:
- для начала следует приготовить заготовку, она будет удерживать будущий мини-станок в одном положении;
- необходимо установить дрель фрезу;
- зажать головку.
- из доски необходимо подготовить зажим, его крепят к ограничителю. Если упереть ограничитель, то фрезер будет двигаться по одной линии, которая и определит расположение паза.
Фрезерный вертикально-горизонтальный станок своими руками
5 Продольно-фрезерные и бесконсольные вертикальные станки
Достаточно часто используются на крупных предприятиях продольно-фрезерные агрегаты, стол которых располагает только одним перемещением (продольным). Их применяют при серийном выпуске крупноразмерных и корпусных изделий из цветных и черных металлов, стали.
У такого оборудования очень сильная электрическая составляющая (надежное электрооборудование, мощный двигатель), поэтому на них допускается использовать твердосплавные торцовые головки для обработки заготовок. Продольные станки незаменимы в тех случаях, когда изделия имеют большой диаметр среза.
Отметим отдельно, что продольно-фрезерные агрегаты характеризуются повышенной производительностью и точностью за счет наличия нескольких шпиндельных узлов, а также простотой обслуживания. Такие станки выпускаются с шириной рабочей поверхности до 500 см (минимум – 32 см).
Классификация станков с фрезами
Фрезерные станки по металлу или дереву бывают с консолями и без таковых. В первом случае стол установлен дополнительно на перемещающейся консоли.
По назначению бывают:
- фрезерный универсальный;
- горизонтально- или вертикально-фрезерный;
- продольно-фрезерный;
- копировально-фрезерный станок;
- резьбо-фрезерный;
- шпоночный;
- карусельный;
- барабанно-фрезерный и др.
Различают станки также по направлению расположения шпинделя. Названия “горизонтальный фрезерный” и “вертикальный фрезерный станок” говорят о том, как именно в конструкции расположен шпиндель. А в линейке универсального оборудования в наличии есть конструкции, которые обеспечивают поворот стола по вертикальной оси. И используют такие станки для фрезерования простых конфигураций и сложных изделий по шаблонам. Фрезерный станок по металлу расширяет свои возможности при применении всевозможных дополнительных универсальных приспособлений.
Станок с ЧПУ своими руками
Функциональная схема станка с ЧПУ.
Итак, как сделать данное устройство? Чтобы изготовить станок ЧПУ своими руками, необходимо потратить время на разработку проекта, а также ознакомиться с существующими заводскими моделями. Следуя этим первым и самым простым правилам, удастся избежать самых распространенных ошибок.
Стоит отметить, что фрезеровочный ЧПУ станок – технически сложное устройство с электронными элементами. Из-за этого многие люди полагают, что его невозможно сделать вручную.
Конечно же, данное мнение ошибочно. Однако необходимо иметь в виду, что для сборки понадобится не только чертеж, но и определенный комплект инструментов и деталей. Например, понадобится шаговый двигатель, который можно взять из принтера и т.д.
Следует также учитывать необходимость определенных финансовых и временных затрат. Если подобные проблемы не страшны, тогда изготовить доступный по стоимости и эффективный агрегат с координатным позиционированием режущего инструмента для обработки металла или дерева не составит труда.
Схема
Наиболее трудным этапом изготовления станка ЧПУ по металлу и дереву является выбор оптимальной схемы оборудования. Тут все определяется размерами заготовки и степени ее обработки.
Для бытовых целей лучше отдать предпочтение чертежу небольшого устройства с необходимым набором функций.
Одним из вариантов может быть конструкция, состоящая из двух кареток, которые будут перемещаться в плоскости. Стальные шлифовальные прутки отлично подойдут в качестве основания. На них крепятся каретки.
Также понадобятся ШД и винты с подшипниками качения, чтобы обеспечить трансмиссию. Управление фрезера самодельного станка с ЧПУ будет осуществляться с помощью программы.
Подготовка
Для автоматизации самодельного фрезерного станка с ЧПУ необходимо максимально продумать электронную часть.
Чертеж самодельного станка.
Ее можно разделить на несколько элементов:
- блок питания, обеспечивающий подачу электроэнергии на ШД и контроллер;
- контроллер;
- драйвер, регулирующий работу подвижных частей конструкции.
Затем, чтобы построить самому станок, необходимо подобрать сборочные детали. Лучше всего использовать подручные материалы. Это поможет максимально уменьшить расходы на инструменты, которые вам понадобятся.
Основу обычно делают из дерева, оргстекла или металла
Важно, чтобы во время движения суппортов не возникали колебания. Они приведут к неточной работе аппарата. В связи с этим нужно правильно разработать их конструкцию
В связи с этим нужно правильно разработать их конструкцию.
Вот некоторые советы по выбору деталей:
- в качестве направляющих подойдут прутки диаметром до 12 мм;
- лучшим вариантом для суппорта будет текстолит;
- ШД обычно берут от принтеров;
- блок фиксации фрезы также делается из текстолита.
Инструкция по сборке
После подготовки и выбора деталей можно приступать к сборке фрезеровального агрегата для обработки дерева и металла.
В первую очередь следует еще раз проверить все комплектующие и удостовериться в правильности их размеров.
Схема устройства ЧПУ.
Порядок выполнения действий при сборке выглядит приблизительно следующим образом:
- установка направляющих суппорта, их крепление к боковым поверхностям конструкции;
- притирка суппортов в результате их перемещения до тех пор, пока не удастся добиться плавного хода;
- затяжка болтов;
- установка компонентов на основании устройства;
- закрепление ходовых винтов с муфтами;
- крепление к винтам муфт шаговых двигателей.
Всю электронную составляющую следует расположить в отдельном блоке. Таким образом, вероятность сбоя во время работы будет сведена к минимуму. Подобный вариант размещения электроники можно назвать лучшей конструкцией.
Особенности работы
После того, как самодельный станок с ЧПУ был собран своими руками, можно приступать к испытаниям.
Кинематическая схема работы устройства.
В ПО должны содержаться все необходимые драйверы для контроллеров.
Начинать следует с несложных программ. При первых запусках необходимо следить за каждым проходом фрезы, чтобы убедиться в правильности обработке по ширине и глубине
Особенно важно проконтролировать трехмерные варианты подобных устройств
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.
Станки 2-ой группы и их использование
Для копирования уже созданных деталей из дерева, кости, пластмассы, стекла особо широко в мебельной промышленности используют копировально-фрезерный станок. На нем фрезеруют прямолинейные и криволинейные контуры, пазы и гнезда, а также сверлят отверстия различных диаметров в столярных заготовках. На таких станках легко копировать различные узоры, орнаменты, фрески. При использовании более одного резца на копировально-фрезерном станке можно получить нужное количество копий изделия. И так как все этапы работы (черновые, получистовые, чистовые) проходят параллельно, то и детали получают в виде точных копий. Тиражируются детали простые и объемные.
Фрезерно-гравировальный станок используется для гравировки любой сложности на различных поверхностях (металл, стекло, кость и др.). Различаются такие станки мощностью шпинделя, скоростью реза и величиной хода по всем осям. Различия есть также в способах крепежа заготовок на столе и в размерах рабочей поверхности, в соотношении производительности и точности получения поверхности. Для гравировки используют как обычные фрезы круглые, так и особые специфичные граверы. Фрезерно-гравировальный станок работает в несколько заходов. Во избежание обугливания краев в один заход фрезы рекомендуют снимать не более 5 мм. Использование сферических фрез дает меньшую шероховатость. Основные преимущества гравировального фрезерного станка с ЧПУ – в скорости, точности и простоте. Готовят файл изображения, загружают его в программную часть станка и далее ПО станка само рассчитывает оптимальную скорость гравировки для получения узора любой сложности и наивысшего качества.
В отдельную группу выделяют станки барабанно-фрезерные и карусельно-фрезерные.
Рабочий процесс
Фрезерная технология – одна из самых сложных среди других видов металлообработки. Во время работы фрезу нужно перемещать в разных направлениях, согласно определенным схемам.
На качество изделия влияют скорость ее вращения и изменение параметров резки. Процесс фрезерования цикличный – нагрузка чередуется с последующей паузой. В зависимости от видов фрезерных операций, подбирается соответствующее оборудование.
Все станки имеют одинаковый принцип работы, но отличаются между собой дополнительными элементами и функциональностью. Например, в некоторых моделях есть дополнительная долбежная головка, делительный аппарат и устройство для нарезания гребенки.
Основная конструкция состоит из несущей станины, рабочего стола, перемещающегося шпинделя с салазками и цанги с патроном, куда закрепляется фреза. Она бывает разной формы и размера, в зависимости от того, какую деталь нужно обработать.
Оборудование может иметь разное управление:
- ручное;
- автоматизированное;
- с помощью компьютерной системы.
Самые простые по конфигурации – ручные станки.
Ручной фрезерный станок по металлу
У них невысокая мощность электромотора, позволяющая делать незамысловатые фрезерные операции. Такие модели подходят для нерегулярного использования. Особый интерес в производстве представляют мощные машины, оснащенные разными деталями и способные выполнять более сложные задачи.
Самодельный фрезерный станок: вариант №1
Самодельный станок и этапы его изготовления на фото ниже
Основание
Детали стойки и держатель шпинделя
Вертикальная направляющая (салазки резцедержателя токарного станка)
Вертикальная направляющая (вид сзади)
Соединение основания со стойкой
Соединение основания со стойкой (вид сзади)
Крепим вертикальную направляющую к стойке
Координатный стол G5757 «Прома» установлен на основании
Ходовой винт координатного стола
Площадка для крепления шпинделя (выбрана фрезером)
Основание со стойкой, направляющей и столиком
Пара гирь от рычажных весов обеспечила вылет шпинделя
Тиски
Крепление двигателя
Крепление двигателя (вид сбоку)
Приводной ремень
Принципы выбора
При покупке нужно учитывать следующие факторы:
- материал, из которого изготовлена станина установки, приобретают литые детали из цельного чугуна или стали, чтобы избежать вибрации при работе;
- конструктивное исполнение шпинделя, не стоит покупать модели с охлаждением при помощи жидкости, номинальная мощность должна быть не ниже 1,5 кВт;
- в качестве приводных электродвигателей необходимо применять аппараты с исключением погрешности и предотвращением пропуска шага;
- при изготовлении сложных деталей рекомендуется приобретать станки с возможностью автоматической замены инструмента;
- управление с помощью стороннего компьютера;
- присутствие блока программного управления;
- наличие гарантийного обслуживания в сервисном центре.
Преимущества и недостатки
К положительным факторам фрезерных станков относят:
- небольшие размеры и собственный вес оборудования;
- возможность обслуживания и простое управление;
- отсутствие шумов при обработке заготовки;
- пониженные затраты электроэнергии;
- использование в качестве источника питания стандартную сеть на 220 В;
- низкая цена оборудования и инструмента.
Существенных недостатков в процессе эксплуатации отмечено не было.
Производители и стоимость
Перед покупкой настольных фрезерных станков по металлу рекомендуется основательно ознакомиться с производителем. Необходимо уточнить условия доставки, обслуживания и пусконаладки. Цена на оборудование начинается от 6000 рублей и может достигать значений 150000 рублей.
Параметры выбора оборудования
Наклонное фрезерование заготовки
Но кроме этих показателей есть ряд второстепенных факторов, влияющих на выбор оптимальной модели. Они могут относиться к техническим или эксплуатационным – все зависит от поставленной задачи, для которой предназначены фрезерные станки по металлу.
Для больших производственных линий важен показатель производительности. Для повышения этого показателя рекомендуется приобретать модели с максимально автоматизированным управлением и широким диапазоном технических характеристик. Настольные модели должны обладать небольшими размерами, но при этом могут выполнять точную обработку небольших металлических деталей.
Кроме этих факторов при выборе модели фрезерного станка учитывают такие качества оборудования:
ремонтопригодность. Она заключается в возможности самостоятельно выполнять работы по обслуживанию и небольшой ремонт оборудования в случае его поломки; универсальность. В большей степени это относится к большим производственным комплексам. Для настольных станков важна упрощенная схема управления, которая не будет отрицательным образом влиять на качество обработки; эффективная кинематическая схема работ станка. Она должна содержать минимум компонентов и не отличаться высокой сложностью. Но при этом иметь высокий показатель КПД и легкую схему настройки; параметры системы ЧПУ, если таковая входит в состав оборудования
Важно определиться с возможностями ввода данных. Оптимальным вариантом будет составление ПО в компьютере с последующим внесением в ЧПУ
Во время работы должна быть предусмотрена возможность остановки станка после выполнения определенной операции
Это позволит контролировать точность обработки и вносить оперативные изменения в программу действий
Во время работы должна быть предусмотрена возможность остановки станка после выполнения определенной операции. Это позволит контролировать точность обработки и вносить оперативные изменения в программу действий.
Стоимость фрезерного станка для обработки металлических заготовок напрямую зависит от его технических характеристик. Цена на настольные модели значительно ниже, чем на напольные. Это связано с их относительно небольшой сложностью конструкции.
В качестве альтернативы заводским моделям станка можно рассмотреть пример самодельного оборудования:
Устройство и конструкция
Главными составляющими его конструкции следует считать:
- бобина;
- корыто;
- металлическая шпилька, которая имеет определенные размеры.
Для совершения операций необходим вращательный момент, который образуется посредством электрического двигателя, которым оснащено это оборудование. Он имеет небольшую мощность. Именно этим и обусловлен небольшой расход электроэнергии в процессе эксплуатации этого оборудования. Посредством электродвигателя обеспечивается передача необходимого движения на фрезу — основной рабочий орган такого оборудования. Она осуществляется посредством цепи или ремня, который также присутствует в конструкции фрезерного станка.
Также в состав конструкции этого оборудования входят движущиеся и недвижущиеся тяги. Кроме них, имеются органы управления, посредством которых можно задавать режим работы оборудования.
В оснащении каждого фрезерного настольного оборудования имеются управляющие устройства. Благодаря им можно обеспечить высокую функциональность при его эксплуатации.
Фрезерные станки отличаются универсальностью своего применения. Регулировка оборотов в этом оборудовании выполняется на контрольной панели, которая во всех моделях оборудования располагается на лицевой поверхности станка.
Перед тем как начать выполнение конкретной операции, необходимо закрепить заготовку в специальной бобине. Она приводится в движение от ротора станка. В некоторых станках на движущейся тяге выполняется установка фрезерного механизма. Это дает возможность для свободного перемещения режущего элемента в заданном направлении.
Прежде чем совершить какую-либо операцию на фрезерном оборудовании, необходимо проверить работоспособность фрезы и правильную её настройку. Если выявлены какие-то неисправности в его работе, то нужно провести работы по их устранению.
Выполняя работы по обработке заготовок на фрезерном станке, необходимо предварительно облачиться в защитную одежду. Во время выполнения операций необходимо точно соблюдать правила техники безопасности.
