Фрезерный станок по металлу с ЧПУ: особенности, конструкция, применение

Конструктивные особенности многооперационных станков

Станки данного типа, имеют второе название – обрабатывающий центр. Позволяют эффективно использовать принцип постоянства баз, концентрации инструментальных переходов, осуществлять обработку многими инструментам с одного установа. Для многооперационных станков характерны компоновки двух типов: с горизонтальным шпинделем поворотным столом и с вертикальным шпинделем крестовым столом.

Станки оснащается инструментальным магазином, из которого при помощи устройства автоматической смены, инструменты попадают в рабочую позицию. Для перекрытия вспомогательного времени, затрачиваемого на установку и снятие деталей машинным временем, станки этого типа часто комплектуются устройством смены паллет.

В поз.А на палете 1 базируется и закрепляется заготовка 2, в то время, когда в поз.В происходит обработка заготовки 3 на палете 4. По окончании обработки палета 4 с деталью 3 и палета 1 с заготовкой 2 смещается влево, по 4 направляющим станины 5. В рабочую зону станка попадает заготовка 2 а с палеты 4 снимается деталь и на нее устанавливается новая заготовка.

Современные станки с ЧПУ, оснащаются приводом главного движения с верхним пределом частоты вращения до 4000об/мин, скоростей рабочих подач до 3000 мм/мин и быстрого хода до 10 м/мин, дискретой перемещения до 0.001мм. Дискретой перемещения по данной координатной оси, называется минимально возможное перемещение по этой оси.

Стоимость станков

Классификация фрезерных станков по их стоимости достаточно обширна. Естественно, самыми дешевыми в этом списке являются модели китайских производителей. Можно еще больше сэкономить на приобретении такого оборудования, если покупать его не через посредников, а напрямую у производителей. Что удобно, производители из Китая предлагают как простейшие ручные станки, так и профессиональные, оснащенные ЧПУ. Если рассматривать минимальную вилку цен, то она варьируется в пределах 7000–35000 рублей.

Китайский настольный сверлильно-фрезерный станок Triod MMS-20E (стоимость порядка 60 тысяч рублей)

Достаточно дорого вам обойдется вертикальный станок, стоимость такого оборудования начинается от 20000 рублей. Причем по этой цене вы приобретете станок с самой простой комплектацией: цанга и цанговый патрон, прижимы, приставка, шпиндель.

Если вы соберетесь приобрести для своего производственного предприятия широкоуниверсальный станок, то готовьтесь к тому, что цена такого оборудования начинается от 250000 рублей. Фрезерные станки для работы по металлу, которые оснащены ЧПУ, стоят, начиная от 2 млн. рублей.

В любом случае если задаться целью, можно приобрести качественный фрезерный станок по металлу серийной модели по очень привлекательной стоимости.

Универсальные и широкоуниверсальные станки

Снабжены: в первом случае поворотным столом, во втором — поворотной шпиндельной головкой. Такой тип оборудования значительно расширяет перечень проводимых фрезерных операций.

Разновидности

Разновидностей токарных станков хватает для выполнения самых разнообразных работ. Всего их бывает пять штук:

горизонтально токарно-револьверные;
токорно-лобовые;
токарно-карусельные;
многошпиндельные;
токарно-фрезерные.

Сейчас будет рассказано о всех по отдельности.

Горизонтально токарно-револьверные

Предназначены в основном для серийного производства деталей. При помощи патрона устанавливаются детали, которые и будут обрабатывать заготовку до того, как она станет деталью.

Токорно-лобовые

Этот станок используется для обработки деталей, диаметр которых превышает размер заготовки. В основном это железнодорожные колёса, маховики и прочие. Также он может удалять торцы, делать детали цилиндрической формы, протачивать канавки и так далее.

Токарно-карусельные

Такие станки предназначены для заготовок, которые весят по несколько тонн. Также заготовки для такого станка имеют диаметр больше их высоты. Благодаря патрону и установленным на него режущим частям есть возможность нанести резьбу на заготовку или сверлить отверстия.

Многошпиндельные

Как ясно из названия — в конструкции этого станка находятся несколько шпинделей, которые обеспечивают обработку заготовки до состояния детали в нескольких местах либо одновременно, либо посменно через каждый определённый промежуток времени.

Токарно-фрезерные

Токарно-фрезерные станки с установленным ЧПУ — универсальны. Они могут выполнять самые разнообразные работы с изделиями. Всё будет зависеть от того, какая программа была установлена в компьютер числового программного управления и от того, какие инструменты были установлены на патроны.

Данный станок может выполнять любые функции узконаправленной аппаратуры, будь то токарное, сверлильное, фрезерное. Он справится с любым типом работ.

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

Широкоуниверсальные станки

Широкоуниверсальные фрезерные станки служат для фрезерной обработки деталей из чугуна, стали и сплавов из других материалов. Отличаются они от горизонтально-фрезерных, наличием еще одной шпиндельной головки, установленной на выдвижном хоботе. Она может поворачиваться под всяким углом в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Возможна как раздельная, так и одновременная работа обоими шпинделями. Накладная фрезерная головка устанавливается на поворотной головке станка для дополнения универсальности. Это дает возможность обрабатывать заготовки сложной формы как фрезерованием, так и сверлением, зенкерованием и растачиванием.

В некоторых широкоуниверсальных станках нет консольной панели, а вместо нее по вертикальным направляющим станины, двигается каретка. Каретка имеет горизонтальные направляющие для салазок с рабочей вертикальной поверхностью. Часто с помощью их устанавливают дополнительные устройства, делительный стол или же любое делительное приспособление.

Фрезерная группа токарных станков состоит из всех, ранее перечисленных моделей. Различают их по габаритам и характеру выполняемых работ, но все они в равной степени применяются в промышленности. Каждый тип служит для выполнения особых работ, которые нельзя выполнить на станках иного типа.

Технические данные целиком зависят от производителя и марки конкретного станка, а качество выполненных работ — от профессионализма мастера который на них работает.

Коробка подач

Это узел обеспечивает получение рабочих подач и скоростных передвижений консоли, салазок и стола. При перемещении импульсы передаются на вал при помощи предохранительной муфты и втулки, которые между собой соединяются посредством шпонки и выходного вала. Дисковая часть фрикционного блока агрегирует с втулкой и валиком. При активации кулачка муфты усилие передается на гайку, шестерни и диски.

Коробка переключения подач универсального консольно-фрезерного станка размещена в станине. Принцип действия данного узла аналогичен блоку скоростей. От осевого смещения диск защищен валиком, который запирается при помощи пары шариков и втулки. Стопорение диска производится посредством идентичных деталей, связанных с валом посредством шпонки.

Технология фрезерных работ по металлу: попутное и встречное фрезерование

Для обработки материалов применяют методы фрезерования, отличающиеся направлением подачи используемого материала. Как правило, при обдирочной первичной отделке металла или заготовок из твердых сплавов, чаще всего применяют встречную фрезеровку. С мягкими металлами и при получистовой или чистовой обработке, лучше работать попутной методикой. Кроме особенностей применения, данные способы работы имеют свои преимущества и недостатки, определяющие их востребованность.

Попутная технология

В процессе применение попутного фрезерования, режущая оснастка вращается в том же направлении, в котором поступает заготовка, что определяет ряд преимуществ этого метода:

под действием инерционных сил заготовка прочно удерживается на станине, поэтому отсутствует необходимость ее сильной фиксации к столу, что снижает вероятность деформации материала;
снятие припуска осуществляется с максимальной плавностью, за счет чего на поверхности образуется лишь незначительная шероховатость;
режущая кромка фрезы имеем незначительный износ, так как при попутном движении они затупляются с меньшей скоростью;
быстрое отведение стружки без применения дополнительных инструментов или приспособлений.

Но, кроме достоинств, данная технология имеет и ряд недостатков. Попутная фрезеровка не подходит для работы с металлами с множеством твердых включений, требует предварительной подготовки грубых поверхностей и сопровождается сильными вибрациями, от которых можно избавиться, только привлекая для работы станок с высокой жесткостью.

Встречное фрезерование

В отличие от попутной, встречный тип фрезерования предусматривает направление режущего инструмента на встречу движению заготовки. Благодаря этому удается не только повысить производительность, но и получить другие плюсы:

минимальная нагрузка на механизм, за счет чего продлевается его рабочий ресурс;
мягкое и равномерное воздействие на металл в процессе реза, позволяющее постепенно увеличивать глубину реза без отклонения от допустимых размеров;
отсутствие вибраций, даже при обработке металла с шероховатой грубой поверхностью.

К минусам встречного фрезерования относится то, что заготовка нуждается в надежной фиксации, так как сила резки частично направлена на отрыв шаблона от станины. Кроме того, недостатком является быстрый износ фрезы и то, что стружка плохо отводится и может попадать в зону резки.

Вертикальное и горизонтальное фрезерование

Для фрезерования используют разное оборудование, которое в зависимости от характера проведения манипуляций делят на два вида вертикальное и горизонтальное. Каждый из них имеет свои особенности применения, преимущества и минусы.

Вертикальная фрезеровка

Для выполнения данного вида фрезерных работ применяют специализированные вертикально-фрезерные станки, возможности которых позволяет работать в горизонтальной и вертикальной плоскости, и проводить:

сверление;
вытачивание отверстий;
зенкерование.

Их используют для обработки не только металла, но и других материалов, как в единичном, так и поточном производстве. Данное оборудование легко работает даже с чугуном и сталью, позволяя выпускать высококачественные спиральные изделия, рамки, зубчатые колеса, штампы и другое. В зависимости от исполнения, они могут иметь ручное управление, ЧПУ или полностью автоматизированное.

Свое название оборудование получило, благодаря вертикально расположенному шпинделю. Здесь основное движение осуществляет фреза, а заготовку вращают только в соответствии с интенсивностью ее обрабатывания или по мере необходимости. При этом движение непосредственно заготовки на фрезерном столе может быть не только прямолинейным, но и криволинейным. Шпиндельная головка имеет возможность установочного передвижения по специальным вертикально расположенным направляющим и сдвигается совместно с гильзой в осевом направлении.

В зависимости от конструктивных особенностей вертикальные станки для фрезеровки разделяют на две категории:

Консольные – крупногабаритные агрегаты с массивной консолью, позволяющей производить сверление и осуществлять работу с помощью концевых, цилиндрических, торцевых и фасонных фрез. Из-за ограничений положения свободного пространства, их используют для производства деталей с небольшим весом и заготовкой незначительного размера.
Бесконсольные – в них стол перемещаются по направляющим основной станины, зафиксированной на фундаменте, что позволяет обеспечить высокую жесткость, а значить и точность обработки изделий. За счет отсутствия консоли, это оборудование может оборудовать крупные заготовки и изготавливать крупногабаритные детали. Станки бесконсольного типа незаменимы для обработки не только вертикальных, но и наклонных поверхностей.

Горизонтальное фрезерование

Фрезеровочные работы в горизонтальной плоскости осуществляются на специальных горизонтально-фрезерных станках, у которых шпиндель расположен горизонтально. Такое оборудование может работать угловыми, дисковыми и цилиндровыми фрезами, а также сборной оснасткой со сменными резцами. Кроме стандартных горизонтальных станков, существуют универсальные с возможностью установки инструментов любого типа, предназначенным не только для поверхностной линейной обработки металла, но и сложного реза выемок и пазов на вращающихся заготовках. Резка осуществляется под прямым углом и лучше всего подходит для формирования канавок с быстрым отведением стружки.

Обзор моделей

Чтобы более подробно познакомиться с данным видом фрезеров, стоит сделать обзор некоторых из них.

CKM М-410S – однофазный четырехсторонний станок, который благодаря своим оптимальным габаритам и характеристикам позволяет окупить затраты на его приобретение в первые месяцы эксплуатации. Основным предназначением данной модели является создание заготовок, баз и профилей. Установлен трехфазный двигатель на 2.2 кВт, благодаря чему можно обрабатывать большое количество материала за одну рабочую смену.

Для каждого шпинделя предусмотрен мощный электропривод, позволяющий режущим материалам активнее работать с сырьем. Для регулировки верхнего и левого шпинделей используются механические индикаторы. Стол также оснащен некоторыми технологическими функциями, среди которых можно отметить ручную регулировку и наличие электронных показателей высоты. Таким образом можно настроить оптимальную высоту и использовать её как основу будущей работы.

Централизованная панель управления дает возможность оператору управлять всеми рабочими узлами, благодаря чему зона ответственности рабочего сводится лишь к регулировке необходимых параметров, а все остальное сделает механика. Четырехстороннее строгание до 100 мм в глубину, в стандартном режиме до 230. Максимальное количество оборотов для каждого из шпинделей составляет 9000 в минуту, имеется соответствующий редуктор, где можно задать необходимое число.

Стол имеет размеры 1030х630 мм с высотой подъема в 230 мм. В него встроена система подачи материала со скоростью от 3 до 16 м/мин. Модель имеет довольно небольшие размеры как для продольно-фрезерного станка промышленного назначения. Габариты в 1350х1080х1210 мм и вес 525 кг дают возможность более компактного размещения. Среди дополнительных функций при приобретении вы сможете заказать направляющую линейку, с которой повышается точность обработки, а также усиленный стол и расширенный принимающий и подающий столы. Все эти конструкции сделают эксплуатацию более продуктивной и надежной.

Ряд моделей продольно-фрезерных станков выпускает станкостроительный завод AXIS. Они выполняют обработку как горизонтальных, так и вертикальных плоскостей.

Классификация фрезерных станков

Основными видами фрезерных станков являются следующие модели:

Горизонтально-фрезерные станки . В агрегатах присутствуют горизонтальный шпиндель и консольный рабочий стол. Назначением выступает обработка небольших и нетяжелых изделий.
Вертикально-фрезерные станки . Ось инструмента в конструкциях проходит по вертикали. Есть рабочая консоль. В работу принимаются заготовки с небольшим весом и компактными размерами.
Универсальные фрезерные станки . В конструкцию включены поворотный стол и дополнительные устройства, что позволяет существенно расширить список выполняемых фрезерных процессов.
Широкоуниверсальные фрезерные станки . Аппараты оборудованы поворотной шпиндельной головкой и дополнительными приспособлениями, позволяющими максимально охватить весь перечень фрезеровочных действий.
Бесконсольные фрезерные станки . Производятся с вертикально перемещающимся шпинделем, перемещения стола — продольно-попереченые, что по траектории напоминает крест. Консоли нет, деталь крепится на жесткое основание. Выполняют работу с крупногабаритными и тяжелыми заготовками.
Продольно-фрезерные станки . В конструкцию входит совершающий продольное движение стол, а движения шпиндельной бабки являются поперечными, вертикальными или под углом.
Карусельные фрезерные станки . Относятся к агрегатам с непрерывным действием, функционируют по принципу многопозиционного процесса. Оборудованы одним или несколькими вертикальными шпинделями.

Фрезерный станок по металлу с ЧПУ

Конструктивные особенности многооперационных станков

Стоимость станков

Универсальные и широкоуниверсальные станки