Что такое фрезерно-гравировальные станки по дереву с ЧПУ:
Деревообрабатывающий фрезерно-гравировальный станок с ЧПУ* - это станок с ЧПУ для фрезеровальных работ, предназначенный для создания двухмерных и трехмерных объектов из дерева.
* ЧПУ (Числовое программное управление; англ. computer numerical control, сокр. CNC) - компьютеризованная система управления, управляющая приводами производственного оборудования в трехмерном (3-D) пространстве в декартовой системе координат (X, Y, Z).
Модели частей проекта моготу быть разработаны на компьютере с помощью CAD / CAM-программ, а затем дальнейшее изготовления готового изделия будет осуществляться ЧПУ автоматически по заданным чертежам/моделям.
Фрезерно-гравировальные станки с ЧПУ идеально подходят для хобби, инженерного прототипирования, конструирования нового изделия, изготовления предметов искусства, мебельных производств и прочих производственных работ.
Работа станка контроилруется программными приложениями типа CAM, CAD, такими как Artcam, Mastercam, Bobcad и AlphaCam, которые специально разработаны для использования с данным видом оборудования.
Деревообрабатывающие фрезерно-гравировальные станоки так же часто применяются и для обработки других мягких материалов, таких как пластмассы и вспененные пластики, а так же некоторых мягких металлов, таких как медь или алюминий.
Виды работ, осуществляемых фрезерно-гравировальными станками:
Некоторые виды работ, которые можно осуществлять на деревообрабатывающих фрезерно-гравировальных станках:
- Резьба орнаментов и узоров
- Придание нужной формы изделию
- Резка по контуру
- 3D фрезерование
- Обработка цилиндрических деталей
Основные элементы фрезерно-гравировальных станков:
1. Блок управления.
Контроллер - это мозг любого оборудования, оснащенного ЧПУ.
Термин "контроллер" относят не только к компьютерной системе управления, но и ко всем электронным и электрическим устройствам, приводимым в движение этой компьютерной системой управления.
На сегондяшний день выделяют два основных типа контроллеров.
- Интегрированные (автономные или закрытые) контроллеры
- Контроллеры с открытой архитектурой или базируемые на персональных компьютерах (ПК).
2. Рабочий стол.
Сегодня существует много различных видов рабочих столов, они различаются в зависимости от типа выполняемых операций и способа осуществления работы.
Самый распостраненный тип стола, применяемый на фрезерно-гравировальных станках. Он представляет собой плоскую поверхность, сделанную из ламината, алюминия или ДВП. Для удержания деталей на этих столах используются клей, двусторонняя липкая лента, зажимы или вакуумные присоски, соединенные с небольшим насосом.
Столы с Т-образными пазами позаимствованы у металлообрабатывающих станков. Единственное отличие состоит в том, что для деревообрабатывающих станков эти столы обычно изготавливаются из алюминиевых сплавов. Столы позволяют использовать недорогие зажимные болты для удержания заготовок.
- Универсальные вакуумные столы
Эти столы применяются при обработке деталей из листового материала. Эти столы затрудняют доступ (или полностью ему препятствуют) к краю заготовки, но обеспечивают очень высокую точность вертикального позиционирования. В случае обработки мелких деталей, деталей неправильной формы, неустойчивых заготовок - требуется дополнителньая фиксация.
3. Перемещения.
Перемещения определяется как непрерывное изменение положения тела (режущего инструмента) относительно опорной точки (детали), измеренной наблюдателем (оператором) в конкретной системе координат.
Перемещения происходят в декартовой системе координат по осям X, Y и Z
Четвертая ось применяется для обработки тел вращения, обработка заготовки происходит подобно работе токарномого станка.
5-ти координатные станки имеют гораздо больший диапазон движения рабочего инструмента и могут двигаться подобно человеческой руке. Эти машины часто имеют глубокий ход по оси z, чтобы иметь возможность работать более глубоко трехмерной плоскости.
Существует 6 возможных осей движения: 3 линейных и 3 вращательных (одно из которых - вращение инструмента в шпинделе). ЧПУ должно рассчитать значения направления, скорости и ускорения на каждой из осей, чтобы обеспечить надлежащее движение по осям. Это делается с помощью математических формул, называемых алгоритмами.
4. Система приводов.
Приводы - это устройства, приводящие узлы станка в движение. Существует три разных типа двигателей привода, применяемых в фрезерно-грвировальных станках:
- шаговый двигатель
- серводвигатель постоянного тока
- серводвигатель переменного тока
5. Шпиндель.
Сегодня используются два разных типа шпинделей: автономный шпиндель с ременным приводом и шпиндель, встроенный в высокочастотный двигатель.
6. Устройство смены инструмента.
Ручная смена инструмента происходит при выключенном шпинделе. Гайка на цанге ослабляется и оснастка заменяется. В некоторых случаях сменой инструмента управляет программа, которая возобновляется после его замены. Чаще всего, однако, для каждого изменения инструмента требуется запуск программы заново.
- Мультишпиндельная головка
В конструкции некоторых станков пременены многошпиндельные головки, в которых находится необходимая оснастка. В станках, известных как «обрабатывающие центры», на одной оси смонтировано смонтированно сразу несколько головок, смена которых активируется программой. Но следствием наличия всех этих отдельных движущихся элементов может быть более низкая точность обработки.
Существует множество видов инструментодержателей. Двумя наиболее заметными видами на рынке фрезерно-гравировальных станков с ЧПУ являются ISO-30 и HSK63F. Хотя HSK63F более стабилен и может работать с более крупным инструментом, он более дорогой и подвержен загрязнению пылью, чем устройство смены инструментов ISO-30. Режущий инструмент устанавливается в держатель инструмента различными способами. Наиболее распространенным является конический цанговый зажим, который затягивается гайкой. Другие методы используют гидравлическое прессование или термоусадку. Гидравлические и термоусадочные держатели инструмента являются более дорогостоящими и требуют специального дополнительного оборудования, но они держат инструмент намного лучше, что приводит к более сбалансированной работе инструмента, меньшей вибрации и более высокому качеству обработки деталей.
- Автоматический сменщик инструмента
7. Оснастка.
Режущие инструменты обычно поставляются в трех различных материалах:
- Оснастка из высокопрочной стали (HSS)
- Твердосплавная оснастка
- Алмазная оснастка
8. Линейные направляющие
Каждая ось использует собсвенную линейную систему приводов, которая перемещает шпиндель (или стол) по этой оси. Система линейный направляющих включает в себя двигатель, систему линейных направляющих и систему приводов, например типа ШВП.
9. Портал
Наиболее распостранены фрезерно-гравировальные станки двух модификаций: с подвижным порталом и с подвижным столом.
Станки с подвижным столом более популярны чем с подвижным порталом не только потому, что они по своей сути более стабильны, но и из-за меньшего количества элементов системы приводов. Фрезерно-гравировальные станки с подвижным столом имеют один ведущий винт, перемещающий головку назад и вперед на портале и один винт, перемещающий стол вперед и назад.
Фрезерно-гравировальные станки с подвижным порталом оснащены рельсовыми направляющими, расположенными по обе стороны стола. Одна напраавляющаяя перемещает головку шпинделя по порталу, но для перемещения перемещения самого портала требуется уже две направляющих. В результате для движущейся портальна требуется один дополнительный сервомотор и дополнительная направляющая, что делает его более дорогим.
10. Программное обеспечение
Программное обеспечение лежит в основе любого станка с ЧПУ. Даже самая современная техника не может полностью реализовать свой потенциал без надлежащего программного обеспечения. Существует много уровней программного обеспечения, необходимых для запуска оборудования с ЧПУ: от технических чертежей до фактического кода NC, который приводит в движение оси. Все эти уровни должны играть конкретную роль в общем общей картине работы оборудования.
Сокращение от Computer Aided Design (CAD) (Система автоматизированного проектирования/САПР). Изначально означало Computer Aided Drafting (Система автоматизированного построения чертежей) из-за использования в качестве замены традиционному черчению. CAD используется для проектирования, разработки и доработки изделий, в том числе готовых или промежуточных товаров.
Автоматизированная система управления технологическим процессом (CAM) (Computer Aided Manufacturing) использует чертежи САПР и преобразовывать их в набор технологических цепочек, необходимых для фактического изготовленния изделий, путем добавления последовательностей применения инструментов, параметров обработки, скорости резания и т.д. CAM относится к широкому спектру компьютерных программных решений, которые помогают инженерам в прототипировании, изготовлении клеше или готовых изделий.
- Параметрическое проектирование
- Программное обеспечение для раскроя
Программное приложение для раскроя призвано для эффективного производства деталей из листового материала для минимизации отходов производства.
Это программа, которая производит дополнительную обработку данных о работе центральных процессов, получаемых из программного обеспечения САМ в сам код ЧПУ, который оборудование будет использовать для обработки изделия. Для каждого программного обеспечения CAM и для каждого станка с ЧПУ должен быть постпроцессор. Даже аналогичные машины одной модели и того же производителя требуют тонких данных о смене инструмента, которые являются уникальными для каждого станка.
G-код - это язык, понятный ЧПУ для перемещения его осей и выполнения операций. Также известный как RS-274D, он является стандартом для машин с числовым программным управлением и был разработан Ассоциацией электронной промышленности в начале 1960-х годов.
