Фрезерный станок с чпу по дереву: скрытые ресурсы умной техники

Выбор фрезерного станка по дереву

Перед покупкой оборудования следует определиться с его загрузкой и размерами деталей. Для домашней мастерской подойдет настольная модель с механическим копиром. При серьезном увлечении изготовлением уникальной мебели и для малых мебельных предприятий нужно приобрести станок 3D с ЧПУ. Большое количество совершенно одинаковых деталей за короткий промежуток времени позволит увеличить производительность предприятия, и затраты на приобретение программного блока окупятся.

Консольный фрезеровочный промышленный агрегат оправдает себя только на предприятиях массового производства крупных деталей, при раскрое листов ДВП и других элементов для мебели и строительства.

Лучшие модели

Китайские и российские бренды таких типов, как центровальный, гравировально-фрезерный и пильно-сверлильный станки, должны отличаться по качеству. В Китае, к примеру, марка Syil, в частности, линейки моделей x3, x4 и x5 поставлены на поток. Качество недорогих китайских станков, к сожалению, оставляет желать лучшего: максимальный срок их службы – не более 3-х лет. Российские станки, к примеру, марки «Калибр» этого же ценового диапазона проработали бы не менее 5 лет.

Нижний ценовой диапазон – станки со стоимостью до 65 тыс. руб. Цены до 500 тыс. руб. относятся к средним расценкам. Эти изделия, в свою очередь, могут проработать до 20 лет, так как рассчитаны в основном на крупносерийное производство – все детали изготовлены из высококачественной инструментальной и быстрорежущей стали высокого качества.

Большинство новичков берёт наиболее дешёвые станки. Когда точность выделки достигает 0,1% от любых размеров и габаритов вытачиваемой детали в любой из проекций, то станок считается малопригодным для дальнейшего использования. Распространены случаи, когда малый предприниматель заказал станок за 150 тыс. руб., окупил его раз 10 – и не жалко выбросить, ибо затраты на устройство давно покрыты.

Ассортимент российских или китайских магазинов ориентирован больше на китайские модели. Дело в том, что даже такой именитый бренд, как «Калибр», давно переехал как завод в Китай.

Достоинства

Главными преимуществами станка, контролируемого компьютерной программой, являются точность и скорость деревообработки, которые дают возможность производить обработку как плоских деталей (2d) так и объемных (3d), имеющих самые разнообразные по размеру и сложности элементы. Сам процесс полностью автоматизирован, что полностью исключает человеческий фактор из процесса фрезерования.

Также неоспоримым плюсом можно назвать визуализацию, которая позволяет увидеть готовое изделие на мониторе компьютера еще до начала фрезеровки. Благодаря этому можно быть полностью уверенным в том, что на выходе получится именно то изделие, которое вы видели на экране.

Какими дополнительными возможностями обладают станки?

Удобное применение оборудования обеспечивается не только наличием большого количества функций, необходимых непосредственно для работы с деталями, так и дополнительных возможностей, которые делают работу станка более эффективной и бесперебойной:

1. Стабилизатор напряжения промышленного типа предназначаются для защиты от повышенных нагрузок при перенапряжении электросети и перегрева;
2. Специальное программное обеспечение с уникальным набором рабочих инструментов, которые требуются для тщательной обработки исходного материала и моделирования нужных изделий. Возможность самостоятельно задавать и регулировать числовое значение параметров позволяет в короткий срок изготавливать 2D или 3D-продукцию разных размеров.

Именно гибкость в эксплуатации, а также многофункциональность делают станок с ЧПУ незаменимым как на небольших, так и на крупных предприятиях, специализирующихся на производстве деревянной продукции.

Особенности конструкции

Станки для фрезеровки деревянных деталей – универсальные устройства. Их широкое применение в современной промышленности обуславливается, прежде всего, многофункциональностью. Ведь с их помощью можно выполнять следующие задачи:

1. Осуществление поперечного строгания различных пород дерева, вне зависимости от их твердости, а также других особенностей обрабатываемых материалов;
2. Вырезание разных деталей, которые имеют поверхность сложной формы, включая и криволинейные плоскости. Благодаря усовершенствованным технологиям они получаются максимально ровными, гладкими и с точными размерами.

Пользователи могут самостоятельно осуществлять выборку любых элементов:

• Шпунта;
• Паза;
• Калевки;
• Гребня;
• Шлица;
• Фальца.

Стандартная конструкция прибора состоит из нескольких элементов:

1. Рабочий стол разных размеров – можно подобрать наиболее подходящие параметры в зависимости от условий работы;
2. Мощное и достаточно тяжелое основание, которое обеспечивает хорошую устойчивость во время эксплуатации оборудования;
3. Острый режущий инструмент, ровно разрезающий массивы дерева;
4. Вставной шпиндель – требуется для изготовления сложных 3D-изделий;
5. Шпиндель-вал;
6. Передний электрический тормоз для обеспечения безопасной работы с таким станком;
7. Блок программного управления – обязательная составляющая оборудования с ЧПУ. Производители прилагают к нему диск с программным обеспечением, а также специальные шнуры с разъемами соответствующих параметров.

Виды станков

Важные параметры, на которые следует ориентироваться при выборе станка: форма, размеры заготовки. Можно выбрать агрегат с жестким фиксатором обрабатываемой детали, позволяющим ее перемещение в плоскостях.

Типы:

• Консольные. Рабочий стол перемещается в двух направлениях: продольном, поперечном, — при этом фрезерный блок остается неподвижным. Образцы редко используются для работы с деревом: выдвигаются строгие требования на габариты заготовки. На них удобно работать со стальными деталями.
• Бесконсольные. Фреза перемещается при помощи каретки, укомплектованной продольными и поперечными направляющими. Числовой программный блок может располагаться вертикально и горизонтально. Универсальные образцы позволяют при необходимости изменять эти параметры.

Числовые блоки бывают:

• Позиционными. Фреза устанавливается на поверхности обрабатываемой детали на заданную позицию.
• Контурными. Предусматривают передвижение рабочего инструмента по необходимой траектории.
• Универсальными. Сочетают функции других вариантов. В некоторых моделях допускается контроль над позицией фрезы, режимом выполняемого процесса.

После смены числового блока, при обновлении программного обеспечения характеристики станка с ЧПУ могут быть изменены. При переустановке блока ЧПУ нужно удостовериться в его совместимости с узлами, агрегатами оборудования, иначе невозможно будет обеспечить правильное выполнение поставленных задач.

Основные технические характеристики

При выборе станка необходимо обращать внимание на:

• допустимые габариты обрабатываемой детали;
• число оборотов головки;
• скорость перемещения фрезы при холостом ходе;
• точность установки резца;
• параметры охладительной системы (при наличии этой функции);
• тип, возможность смены ЧПУ.

Некоторые модели могут иметь дополнительные функции. Так, на гравировальных станках гравировка изделия возможна под заданным углом. Это достигается путем установки поворотной головки.

Мощность мотора, корректировка числа его оборотов должна регулироваться ЧПУ. Так обеспечивается более точное выполнение заданных процедур.

Критерии выбора

Фрезерные станки подбираются под виды операций, которые они будут производить, размерам деталей и мощности. Обрабатывать дома древесину для поделок, гравировать и копировать изображения подойдут агрегаты с легкой рамой из алюминия и плоским столом.

Изготавливать мебель, работать постоянно в течение смены, выдержат напольные станки с ЧПУ промышленного типа. Они должны иметь прочную стойку из профиля, стол с пазами крепить детали и рабочие узлы, способные долго работать.

Тип шпинделя

Шпиндели различаются по типу охлаждения:

• воздушное – для непродолжительных нагрузок в домашних мастерских;
• водяное дорогое и сложное, позволяет непрерывно работать на станке с ЧПУ более 10 часов.

Мощность шпинделя зависит от типа обработки. Фрезеровать и обтачивать древесину за один проход на глубину до 7 мм подойдут узлы мощностью 1,6-2,3 кВт. Фанера требует шпиндель от 2,9 кВт. На нем можно фрезеровать цельное дерево с глубиной прохода более 7 мм. К характеристикам шпинделя относится частота вращения, способ регулировки оборотов и плавность разгона.

Важно!
При обработке древесины выделяется много пыли. Вместе с воздушным потоком, охлаждающим шпиндель, она попадает в рабочие узлы и приводит к их поломке

Необходимо постоянно очищать щели для забора воздуха и рабочие детали от грязи.

Конструкция портала

От жесткости и конструкции портала зависит:

• точность обработки;
• допустимые нагрузки;
• количество выполняемых операций;
• твердость обрабатываемых материалов.

Выполнять обработку дерева периодически, с небольшими нагрузками, подойдут легкие станки с роликовыми направляющими. Для ежедневной работы не менее 8 часов, следует выбрать неподвижный стол с профильными направляющими рельсового типа. Они долговечные, укрепляют основание, не дают прогибов при перемещении по ним портала.

Цилиндрические направляющие типа длинного вала выдерживают большие нагрузки и могут устанавливаться на станках со столом более 1000 мм без потери точности и параллельности. Перемещение портала по ним происходит с высокой точностью. Обеспечить жесткость крепление каретки и точность перемещений может портал с трапециевидными стойками, основание которых скользит по направляющим. В верхней, узкой части монтирована поперечина с направляющими под каретку шпиндельного узла.

Тип электродвигателя

Длительную работу шпинделя и необходимую частоту оборотов обеспечивает асинхронный двигатель. Установив на станок головку электродрели и фрезера, после нескольких минут работы надо давать станку отдохнуть времени в 2–3 раза больше.

Режущих элементов

При обработке цилиндрических поверхностей деревянных заготовок используют проходные токарные резцы с острым углом заточки. Отверстия выполняются сверлами. Для большинства операций используют фрезы:

• торцевые;
• концевые;
• дисковые;
• шпоночные;
• цилиндрические;
• фасонные;
• гравировальные.

Инструмент выбирается по типу проводимой операции, размеру отверстия и выборки, конфигурации обрабатываемой кромки.

Важно!
Гравировальные фрезы, похожие на сверло с острыми режущими кромками на конусе, используют для нанесения плоского и объемного изображения.

Вариации размеров деталей

Большая часть настольного оборудования для домашних мастерских обрабатывает заготовки 200×300 мм. аналогичные фрезерные станки, используемые в мастерских и на предприятиях, могут изготовить детали 300×600 мм и длинные типа вал длиной до 800 мм. Промышленное оборудование с ЧПУ производит на универсальных станках объемную обработку заготовок 300×1200 мм. Стол гравировального оборудования помещает листы под раскрой до 1500×2400 мм.

Особенности эксплуатации

Функции и выгоды использования фрезерного станка с числовым программным управлением могут заинтересовать предпринимателей, чей бизнес основан на изготовлении деревянной мебели и прессованных стружечных изделий для строительства. С помощью этих станков можно воплощать в жизнь самые различные идеи – они годятся для создания 3D-узоров, рекламных надписей на изделиях, декоративных мебельных деталей. Используя их, можно даже создать демомакет архитектурного проекта для демонстрации.

Существует модель универсального станка, возможности которого почти не имеют границ. Используя его, можно делать даже резные элементы мебели и части лестниц. Также существуют настольные модели для создания сувенирных и ювелирных изделий.

Фрезерование дерева с использованием ЧПУ почти не требует участия человека и происходит на высокой скорости, так как оборудование обладает высокой производительностью. Оператору необходимо лишь установить заготовку и запустить необходимую программу.

Производитель составляет список обязательных правил и основных требований эксплуатации, а пользователю следует их придерживаться. Главное, что следует исполнять – это проводить проверки системы охлаждения, если она является частью конструкции, осуществлять замену режущего инструмента при его износе и не допускать превышения максимальных нагрузок на электродвигатели.

Подробнее про фрезерные станки по дереву с ЧПУ смотрите в видео ниже.

Стружкообразование и как с ним бороться

Фрезеровка дерева на ЧПУ проводится в несколько заходов. Первые несколько проходов являются черновыми, при которых инструмент срезает много материала, оставляя лишь очертания будущего изделия. Далее следует чистовой проход, в процессе которого изделие обретает готовый вид и необходимую чистоту поверхности. Чистовая обработка обычно проводится конусной или цилиндрической фрезой с мелкими зубами, вращающейся с высокой скоростью и с большим количеством проходов, расположенных один за одним.

В процессе работы фрезе нередко необходимо врезаться в материал на большую глубину. Чтобы фреза не забивалась стружкой и не перегревалась, нужно обеспечить ей нормальные режимы резания, для этого нужно учитывать твердость дерева, скорость погружения, и не врезаться на большую глубину за один раз. Лучше это делать за несколько подходов.

Так как в процессе обработки деревянной заготовки образуется очень много стружки, пыли и других отходов, необходимо установить на фрезер с ЧПУ по дереву устройство, которое будет убирать стружку прямо от места реза. Работает оно по принципу пылесоса и устанавливается на оси Z, как можно ближе к рабочему инструменту.

Особенности выбора конструкции фрезера

Возможности современного оборудования с ЧПУ огромны. Но, ни один станок не является универсальным. Каждая модель имеет свои особенности и предпочтительную область применения. Перед выбором конкретной конструкции, следует четко определить, для чего будет использоваться станок. Попытка совместить все в одном, приведет к большим материальным и физическим затратам, без гарантии результата.

Сегодня выделяют два направления конструирования настольных фрезеров. Первое, самое простое, ориентировано на обработку дерева, пластмассы и других мягких заготовок. Такие станки не предъявляют высоких требований к конструкционным материалам, отличаются простотой и низкой стоимостью. Они доступны для самостоятельного изготовления, без применения дополнительного оборудования. Металлические изделия на таких устройствах обычно не фрезеруются. В редких случаях точатся только мягкие цветные металлы с небольшой подачей.

Второе направление фрезеров ориентировано работу с металлическими заготовками. Эти станки обладают значительной массой и состоят из деталей, выполнить которые можно только с использованием серьезного станочного парка.

Вторым по важности, параметром станка выступают размеры обрабатываемых деталей. Новичкам сразу хочется крупногабаритное поле, на котором они смогут делать все, что захотят

Но чем больше станок, тем больше технических проблем придется решать при его конструировании. Да и стоимость его будет не самой оптимальной. Если нет конкретных задач для большого станка, то рекомендуется в первом проекте ограничиться полем обработки размером в стандартный бумажный лист А4. Максимум можно выбрать А3.

Виды

Фрезеры с ЧПУ делятся по видам работ:

станки для работы по дереву и пиломатериалам;

Станки для резки металла – прочные и наиболее долговечные устройства. Для распиливания и гравировки, к примеру, легированных сталей требуется мощность до нескольких киловатт. Для уменьшения износа и исключения застревания резака в устройстве есть подача охлаждающей жидкости непосредственно к месту контакта резака с обрабатываемыми поверхностями. Для охлаждения применяется вода или индустриальное масло.

Для устранения сточенного материала, принявшего вид порошка, станки оснащаются дополнительными вакуумными насосами. Если в самом станке нет встроенного пылесоса, то используют отдельный стройпылесос, воронка которого направлена непосредственно в область стачивания обрезаемого материала.

Настольный домашний станок, обрабатывающий металлические детали, работая по 5-осевой системе (пятикоординатный фрезер), способен решать задачи по машиностроительному моделированию.

Консольные

Одноколонные или консольные станки с ЧПУ обладают характерной особенностью – невозможно с их помощью выточить и отшлифовать деталь габаритами более 3-х метров в длину. Масса изготавливаемых деталей не превышает нескольких тонн. В консольных станках рабочий стол может перемещаться во всех трёх измерениях.

Портальные

Портальный фрезер лишён недостатков, присущих консольному. Портал такого станка включает в себя не одну, а две колонны, к которым прикреплены концы горизонтальных балок. По направляющим балок движется шпиндельный механизм вертикального действия. Помимо вертикального хода (по оси ординат), шпиндель поворачивается вокруг этой оси либо отклоняется в одной-двух вертикально расположенных плоскостях. В портальном станке нередко применяются 2-3 шпинделя, а не один-единственный.

Характеристики машин

Характеристики таких станков напрямую зависят от характеристик шпинделя, скорости перемещения и размера стола. Скорость шпинделя – это диапазон частоты вращения его головки. Мощность привода – это номинальная мощность пневмо-турбины, электродвигателя или поршневого двигателя, который приводит в действие шпиндель.

Количество фрез, которые поддерживает магазин инструментов, также является важным критерием, поскольку придает станку определенную универсальность. На простых машинах одновременно может работать только один инструмент.

Параметры движения для фрезерных станков включают:

• количество осей;
• максимальное перемещение по оси X;
• максимальное перемещение по оси Y;
• максимальное перемещение по оси Z.

Что касается размера стола, то его длина измеряется параллельно главной оси движения. Ширина стола измеряется перпендикулярно главной оси движения.

Обработка мягких пород древесины

При обработке дерева мягких пород, необходимо помнить о некоторых тонкостях

1. Сама программа, которая отвечает за обработку, усложняется в разы. В первую очередь это необходимо для точного отслеживания позиции режущего инструмента на протяжении всего процесса обработки. Скорость фрезеровки необходимо установить как можно меньшую для достижения наивысшего качества готовой поверхности. Это сопровождается большим недостатком по отношению к количеству выпускаемой продукции.
2. Так как инструмент не может быть идеальным с точки зрения геометрии, он неизбежно имеет хоть и минимальный, но люфт, который исключает возможность получения ровных граней (как при ручной резьбе). Также фрезеровка мягкого дерева сопровождается появлением на поверхности мелкого ворса, который впоследствии очень сложно сошлифовать (такой функцией обычно не оборудованы фрезерные станки с ЧПУ), особенно в труднодоступных местах (таких, как резкие углубления). А если случайно задеть ворсинку и начать тянуть за нее, есть вероятность оторвать несколько волокон с древесины, из-за чего будет испорчено все изделие, и придется повторять длительный и трудоемкий деревообрабатывающий процесс заново.

Но, даже несмотря на эти трудности, качественная обработка сложных трехмерных деталей вполне возможна. В первую очередь необходимо уметь пользоваться такими компьютерными программами, как ArtCam. Благодаря им можно предварительно увидеть трудные места, которые появятся при обработке, проставить необходимый инструмент для каждого участка заготовки и рассчитать примерное время, затрачиваемое на полную обработку.

Но перед этим желательно освоить такие программы, как 3DMax, Rhinoceros, Google SketchUp и другие. В них гораздо проще создавать трехмерные модели, которые позже будут импортированы в тот же ArtCam, а потом и в фрезерный станок ЧПУ. Если необходимо повторить формы готового изделия, но возможности создать модель в программе нет, то можно воспользоваться 3d сканером, который сделает все за вас (видео по работе с ним можно найти на просторах интернета).

Типы оборудования

Существует несколько основных типов ЧПУ фрезерных станков:

• Вертикальные фрезерные станки имеют вертикальный шпиндель, похожий на сверлильный пресс, но с X-Y столом, который позволяет автоматически позиционировать обрабатываемый материал.
• Горизонтальные фрезерные станки также имеют X-Y стол для позиционирования изделия; Однако, фрезы устанавливаются на горизонтальной оправке поперек стола.
• Универсальный фрезерный автомат может использоваться для вертикального или горизонтального фрезерования. Головка шпинделя прикреплена шарнирным соединением, чтобы был возможен любой из типов фрезерования.
• Портальные фрезерные станки ЧПУ используются с большими заготовками. Они позволяют добавлять шпиндель по мере необходимости для пятиосевых и шестиосевых фрезерных станков.
• Фрезерный обрабатывающий центр с ЧПУ – это агрегат, который используются для автоматического повторения операций. Большинство обрабатывающих центров имеют числовое программное управление (ЧПУ).
• Фрезерные станки с ЧПУ запрограммированы набором команд, называемых G-кодами, и используют инструменты CAT (с V-образным фланцем), BT или HSK.

Дополнительные функции

Рассмотрим некоторые из отдельных функций, доступных в фрезерных (CNC) станках:

• Программа обработки детали может быть введена в контроллер через клавиатуру или при помощи сканирования перфорированной ленты считывающим устройством в блоке управления.
• Программа обработки детали, однажды введенная в память компьютера, может использоваться и повторяться множество раз.
• Программа обработки детали может редактироваться и оптимизироваться непосредственно на станке. Если есть какие-либо изменения в дизайне изделия, программа без труда может быть изменена в соответствии с требованиями.
• Ввод информации может быть в значительной степени упрощен за счет использования специальных подпрограмм, разработанных для повторяющихся последовательностей обработки. Для обычных операций, таких как сверление отверстий по кругу (при использовании сверлильно фрезерного станка с ЧПУ), могут быть созданы и сохранены специальные программные циклы в памяти компьютера. Эти программы или подпрограммы могут быть извлечены и использованы любое количество раз; При этом необходимо указать только определенные параметры, и компьютерное управление выполнит автоматически необходимые вычисления и последующие действия.
• У станков с ЧПУ имеется средство для проверки программы обработки детали без фактического ее запуска на станке. Система управления проверяет программу обработки детали, и движение режущего инструмента в каждой операции, с отображением на экране монитора (блок видеодисплея). Форма компонента, которая будет получена после обработки, также отображается на экране без фактической обработки. Обычно такой функцией оснащен фрезерный центр с ЧПУ.
• Блок управления с ЧПУ позволяет компенсировать любые изменения в размерах режущего инструмента. Когда написана программа обработки детали, оператор станка проставляет конкретный тип и размер режущего инструмента, например, если это гравер. Но в действительности использование программы обработки на станке может быть недоступно для конкретной фрезы. Система управления ЧПУ позволяет компенсировать разницу между запрограммированным инструментом и используемым.
• С системами управления ЧПУ можно получить информацию об использовании оборудования, которая будет очень полезна для контроля производства. Система может предоставлять такую информацию, ​​как количество произведенных компонентов, время на компонент, время для установки задания, время, в течение которого используется конкретный инструмент, время, в течение которого машина не работает, диагностика неисправностей и многое другое.

Фрезерный станок по дереву с ЧПУ – что это такое

Фрезерование – процесс обработки древесины, в котором рабочий инструмент станка, двигаясь по 3-ём и более осям, обрабатывает детали по строго заданному алгоритму. Современные модели станков могут двигаться по 4-ём и большему количеству направляющих. Они позволяют обрабатывать деталь, не меняя её положения.

Станки с ЧПУ могут обрабатывать различные материалы: дерево, металл, пластик, стекло.

Такие станки используются практически на всех производствах, предполагающих выточку деталей и сложных элементов. Кроме того, на подобных станках легко выполнить фигурную или объемную резку.