Фрезерный станок по металлу с чпу

Конструктивные особенности оборудования

Настольный фрезеровальный станок

Для анализа функциональных возможностей оборудования следует детально изучить его устройство и компоновку. Процесс фрезерования переставляет собой особый тип обработки в результате которого на поверхности заготовки формируются углубления, канавки или отверстия сложной формы. Для выполнения этой работы можно использовать пальчиковые или дисковые фрезы.

Конструктивно модели оборудования могут отличаться друг от друга. Но при этом реализовывается единый принцип обработки – смещение вращающейся фрезы относительно поверхности детали, в результате чего происходит удаление излишка материала. В настольных моделях заготовка жестко крепится на рабочем столе, а обработка происходит с помощью горизонтально или вертикально расположенной фрезы.

Несмотря на возможную разницу в конструкции стандартная компоновка фрезерного станка по металлу состоит из следующих компонентов:

• консольный рабочий стол. Предназначен для фиксации заготовки с помощью механических зажимов или магнитного устройства;
• система подач рабочего стола. Она необходима для продольных и поперечных смещений детали относительно фрезы;
• шпиндельная головка. На ней крепится обрабатывающий инструмент. В зависимости от типа конструкции может располагаться горизонтально, вертикально или на гибком хоботе;
• блок с электродвигателем и коробкой скоростей. С их помощью происходит передача крутящего монета на вал шпиндельной головки. Коробка передач нужна для изменения скорости вращения фрезы.

Дополнительно в состав оборудования может быть включен блок подачи охлаждающей жидкости. Это необходимая мера при высокоскоростной обработке металлических заготовок или деталей, изготовленных из высокопрочных сортов стали. Если в настольной модели такого механизма нет – можно установить систему подачи самостоятельно или охлаждать зону обработки вручную.

Устройство фрезерного станка и системы управления

Многие фрезерные механизмы работают по одному принципу. Они отличаются только по их функциональным возможностям. Такие системы состоят из следующих элементов:

Станина – основная деталь фрезерного станка. Это основание, на котором находятся все заготовки. По различным плоскостям относительно его двигаются механические фрезы. Станина обеспечивает правильное движение всех узлов и механизмов во всех имеющихся режимах. Эти механизмы могут быть прикреплены к базовой детали или перемещаться по направляющим. От точности при их сборке зависит точность работы системы. Станина должна обладать жестким прочным покрытием. Отсутствие деформации не допустит погрешностей при выполнении работ. Такое основание может быть литым, сварным, железобетонным или из гранита.

• Направляющие. Они крепятся к станине. Обеспечивают основное движение по осям станка. Такое движение может быть прямолинейное или криволинейное.
• Шарико – винтовая передача (ШВП). Состоит из винта, опор и гайки с держателем. Они переводят вращение в возвратно-поступательное движение, передают импульс от привода к исполнительным элементам.
• Привод или двигатель. Обеспечивает все функции, связанные с движением, нарезанием резьбы.
• Вспомогательные элементы.

• Стружкотранспортер.
• Система числового программного обеспечения. Используется для автоматического управления. Задает необходимую программу, приводит в действие все механизмы.

Устройство ЧПУ состоит из компьютерного блока, который передает информацию к механизмам станка.

Фрезерный станок имеет большой запас прочности, эффективен в работе. Относится к наиболее нужному типу техники, применяемой в промышленности.

Особенности универсального станка

Сегодня существует довольно большое разнообразие фрезерных станков – как узкоспециализированных, так и универсальных. Последние представляют особый интерес для мастера, поскольку способны выполнять широкий спектр задач на очень высоком уровне точности.

Универсальные фрезерные станки по металлу на самом деле предназначены для работы не только с этим материалом, но также с пластиком и древесиной. Техника может быть использована не только для фрезерования, но также для нарезания резьбы и сверления.

Какими же свойствами должен обладать качественный универсальный станок? Среди них:

• Высокая точность. Именно этот параметр ценится мастерами больше других, так как демонстрирует то, насколько сложные и тонкие задачи можно выполнять с помощью конкретного агрегата.
• Надежность. Как правило, на универсальные фрезерные станки возлагаются серьезные испытания, особенно на крупных предприятиях, где оборудование может работать несколько смен подряд на пределах своих возможностей.
• Многофункциональность и возможность расширения этого функционала. Если техника рассчитана на установку дополнительных опций – это знак того, что в случае чего вы сможете использовать его для выполнения специфических задач, и вам не придется обзаводиться дорогостоящим узкопрофильным агрегатом.
• Оптимальное сочетание цены и качества. Европейская техника слишком дорогая, азиатская – недостаточно надежна, а отечественная в большинстве своем отстает в технологическом плане. И хотя в какой-то мере это утверждение справедливо, в каждом сегменте рынка можно найти свои оптимальные инженерные решения.

Среди производителей, которым удается создавать качественное универсальное фрезерное оборудование по металлу, стоит отметить такие бренды, как PROMA (Чехия), Jet (Швейцария), Optimum (Германия), WEISS MACHINERY (Китай), Stalex (Китай), TRIOD (Россия). При этом есть еще масса производителей, продукция которых демонстрирует те или иные преимущества.

Выводы

В настоящее время фрезерные станки по металлу как категория металлообрабатывающего оборудования представлены исчерпывающим выбором моделей под любые нужды и на любой вкус. Производители предлагают богатый ассортимент агрегатов – от простых недорогих до мультифункциональных, рассчитанных на активную эксплуатацию в течение многих десятилетий. Ориентируясь на приведенные выше параметры, такие как надежность, точность, цена и качество, вы сможете подобрать идеальное техническое решение конкретно под ваши нужды.

Основные виды фрез

Рассмотрим основные виды фрез по металлу, назначение и способ применения. Одними из наиболее распространенных являются цилиндрические фрезы, которые выпускаются с винтовыми или прямыми зубьями. Фреза с винтовыми зубьями характеризуется плавной работой и широко используется в промышленном производстве. Цилиндрические фрезы с прямыми зубьями оптимально подходят для обработки узких поверхностей.

Торцовые фрезы применяются на вертикально-фрезерных станках. Рабочей частью являются вершины кромок зубьев, сами же кромки являются дополнительными режущими поверхностями. Угол обработки между фрезой и обрабатываемой поверхностью зависит от диаметра инструмента, а не от припуска, что обеспечивает стабильную работу. Благодаря жесткости и массивности инструмента обеспечивается удобство расположения и надежность крепления режущих элементов, высокая производительность и точность обработки.

Следующий широко используемый вид – это дисковые фрезы, широко используемые для нарезки канавок и пазов. Данный тип фрез подразделяется на три вида:

• Пазовые – зубья расположены на цилиндрической поверхности, что позволяет производить нарезку неглубоких пазов.
• Двусторонние – зубья расположены на торце и поверхности фрезы.
• Трехсторонние – зубья расположены на обеих торцах и поверхности.

Дисковые фрезы характеризуются высокой производительностью и широко применяются для обрезки заготовок, прорезания пазов, снятия фасок, выборки металла и других операций.

Угловые фрезы применяются для съёма металла на наклонных поверхностях и в угловых пазах с конической поверхностью. Подразделяются на одно- и двухугловые, различающиеся расположением режущих элементов, соответственно на одной или двух смежных конических поверхностях. Такая конструкция позволяет нарезать стружечные канавки в инструментах различной формы.

Ещё один распространенный вид фрез – концевые. Основное назначение – нарезка пазов, контурных уступов, выемок, съём металла на поверхностях расположенных под прямым углом относительно друг друга. Концевые фрезы производятся монолитными или с припаянным режущими частями, цилиндрическими или коническими хвостовиками, для грубой или чистовой обработки (в зависимости от размера зуба).

Классификация фрезерных станков

Основными видами фрезерных станков являются следующие модели:

1. Горизонтально-фрезерные станки. В агрегатах присутствуют горизонтальный шпиндель и консольный рабочий стол. Назначением выступает обработка небольших и нетяжелых изделий.
2. Вертикально-фрезерные станки. Ось инструмента в конструкциях проходит по вертикали. Есть рабочая консоль. В работу принимаются заготовки с небольшим весом и компактными размерами.
3. Универсальные фрезерные станки. В конструкцию включены поворотный стол и дополнительные устройства, что позволяет существенно расширить список выполняемых фрезерных процессов.
4. Широкоуниверсальные фрезерные станки. Аппараты оборудованы поворотной шпиндельной головкой и дополнительными приспособлениями, позволяющими максимально охватить весь перечень фрезеровочных действий.
5. 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.
6. Продольно-фрезерные станки. В конструкцию входит совершающий продольное движение стол, а движения шпиндельной бабки являются поперечными, вертикальными или под углом.
7. Карусельные фрезерные станки. Относятся к агрегатам с непрерывным действием, функционируют по принципу многопозиционного процесса. Оборудованы одним или несколькими вертикальными шпинделями.

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.

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:

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.

Обзор прочих вариантов обрабатывающего оборудования по металлу

Спросом в России пользуются токарно-фрезерные центры, которые выпускаются на Тайвани под именем компании TAKISAWA. При большом количестве выполняемых функций данная марка обладают доступной ценой.

У наиболее популярных станков данных моделей есть по 2 токарных узла и один фрезерный. Наличие револьверной головки гарантирует высокую точность в обработки заготовки.

Испанская компания применяет свои устройства для изготовления из металла деталей с повышенным уровнем точности, а также для их последующей подгонки.

Основные особенности марки станков испанской компании GMTK:

1. Сменщики инструмента.
2. Гидростатическая направляющая.
3. Функция температурного контроля.

На испанских станках прекрасно обрабатывают детали из металла, которые требуют особой точности.

Есть еще несколько импортных организаций, которые пользуются успехом в производстве токарно-фрезерных станков.

VICTOR

Компания из Тайвани работает на инструментальном рынке уже более 70 лет. Станки отличаются качеством и большим количеством комплектующих. Для производства станков фирма использует специальный сорт чугуна.

MULTICUT

Чешский производитель выпускает качественное современное оборудование с высокотехнологичными системами ЧПУ. Часто эти станки имеют второй шпиндель или заднюю бабку.

Такое устройство легко обрабатывает деталь по 5 координатам. Инструмент шлифует, точит, а также производит много других действий над металлическими деталями.

Принцип работы фрезерных станков

Практически все фрезерные станки работают по одинаковому принципу. Отличия могут быть только в их функциональных возможностях.

Основные элементы фрезерного станка

Основными конструктивными элементами таких станков являются: несущая станина, рабочий стол, прижимные элементы, цанга и цанговый патрон, в котором закрепляется рабочий инструмент, портал с закрепленным на нем шпинделем, который имеет возможность перемещаться, приводной электродвигатель.

Рабочим инструментом любого фрезерного станка является фреза, конструкция и размеры которой зависят от того, какой конфигурации деталь подлежит обработке. Рабочий инструмент закрепляется в цанговом патроне при помощи хвостовика, а вращение ему передается от приводного электродвигателя через систему передач. Основным назначением фрезы является снятие лишнего слоя металла с заготовки, в чем, собственно, и заключается суть обработки на таком станке.

Шпиндель станка размещается на подвижном портале, перемещениями которого управляют специальные контроллеры, если речь идет об оборудовании с ЧПУ. Электронная система такого оборудования включает в себя контроллеры ЧПУ (числовое программное управление), вспомогательные элементы системы и соединительные детали. Принцип работы моделей станков с ЧПУ заключается в следующем: специальная программа считывает чертежи детали, которую необходимо получить в результате обработки, формирует электронные команды, которые передаются на рабочий орган станка.

Отдельного внимания заслуживают широкоуниверсальные станки, которые представляют собой гибрид моделей горизонтального и вертикального типа. В их конструкции также имеется цанга, цанговый патрон и зажимы, но коробка передач таких станков передает все движения от одного электродвигателя. Их отличительной особенностью является наличие ручного режима, с помощью которого можно контролировать работу ходового блока.

Пример кинематической схемы (консольно-фрезерный станок)

Дополнительные элементы имеют в своей конструкции пятикоординатный фрезерный станок по металлу и гравировальное оборудование. Такое оборудование оснащено дополнительными зажимными элементами, которые позволяют установить на нем гравировщик. Инструмент такого оборудования вращается за счет карданного вала, которым он напрямую соединен с электродвигателем.

Самыми простыми по своей конструкции являются ручные фрезерные станки по металлу. Такое оборудование обладает невысокой мощностью, а его конструкция состоит из цанги с цанговым патроном, ротора, головки привода и электродвигателя. Естественно, функциональные возможности такого станка тоже ограничены: с его помощью можно выполнять только самые простые фрезерные операции.

https://youtube.com/watch?v=I8guYo1rGyo

Ресурс работы, которым обладает станок фрезерной группы ручного типа, также невысок и составляет не более 10 000 часов. Наиболее слабыми узлами в таком оборудовании, которые первыми выходят из строя, являются цанга и цанговый патрон, прижимы, приставка и шпиндель. Но его невысокую надежность и долговечность вполне компенсирует низкая стоимость. Приобретать его есть смысл в том случае, если пользоваться им вы планируете нерегулярно.

Бесконсольные фрезерные

Имеют шпиндель, совершающий вертикальные перемещения, а передвижения фрезерного стола напоминают крест (перемещаются продольно-поперечно). Такая траектория движения рабочего стола определила второе основное название оборудования этого типа — фрезерные станки с крестовым столом. Особенность таких агрегатов — это не консольное, а жесткое основание для установки заготовки; распространенное назначение — фрезерование крупногабаритных деталей значительной массы.

Это интересно: Изготовление фильтра циклон для пылесоса своими руками

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.