Устройство фрезерного станка с ЧПУ

Фрезерные станки с ЧПУ получили широкое распространение и на крупных промышленных предприятиях, и в небольших компаниях. Вне зависимости от сложности и стоимости оборудования, общий принцип их действия одинаков — это механическая обработка детали автоматизированным электроинструментом, управляемым программой.

Источник: cnclathing.com

Узнайте из нашей статьи об особенностях конструкций ЧПУ-станков и порядке работы с ними.

Содержание

Особенности устройства и конструкции фрезерного станка с ЧПУ

Фрезерные станки с ЧПУ — это устройства для изготовления различных деталей из твердых материалов (пластик, дерево, металл). Главная особенность таких аппаратов — числовое программное управление (отсюда аббревиатура «ЧПУ»), которое обеспечивает автоматическую обработку любой сложности. Фрезерные станки с ЧПУ дороже устройств, работу на которых фрезеровщик выполняет вручную. Однако преимуществом ЧПУ-станков является высокая точность и скорость работы, а также минимальный уровень ошибок. Инвестиции в ЧПУ-станки быстро окупаются, благодаря высокому качеству получаемых с их помощью изделий.

Источник: planetacam.ru

Устройство фрезерного станка с ЧПУ в значительной степени похоже на механический аналог. Все узлы и механизмы крепятся на станине (1), обрабатываемая деталь фиксируется на рабочем столе (2). В зависимости от особенности конструкции, рабочий стол перемещается по направляющим (3) в продольном и/или поперечном направлении.

Источник: planetacam.ru

Для обработки заготовки используется фреза или другой режущий инструмент, который фиксируется в шпинделе (4). Для перемещения шпинделя в вертикальной плоскости используется колонна (5).

Цена станка с ЧПУ в значительной степени зависит от того, как реализован механизм перемещения шпинделя. Этот узел должен обладать точностью и плавностью хода в условиях длительной эксплуатации. Конструкция в дорогих аппаратах обладает повышенной виброустойчивостью.

Для удобной и безопасной эксплуатации фрезерного станка с ЧПУ в конструкции предусмотрены такие элементы:

дверца (6) — обеспечивает доступ оператора к рабочему столу;
магазин инструментов (8) — опциональный элемент для автоматической смены фрезы в станке;
защитные кожухи (7) — ограждают рабочую зону станка, тем самым препятствуя попаданию на рабочий стол посторонних предметов и предотвращая разбрасывание стружки вокруг станка.

У большинства станков есть пульт управления (9). Обычно он расположен на фронтальной части корпуса. Реализация пульта управления напрямую зависит от стоимости станка и сложности задач, для которых он предназначен. В общем случае, пульт состоит из дисплея (сенсорного или обычного) и кнопочного блока.

Фрезерный станок с ЧПУ может оснащаться различными механизмами, системами вентиляции (для отвода дыма из рабочей камеры), воздушного или водяного охлаждения режущего инструмента и т.д.

Устройства для ввода данных

Станки с ЧПУ отличаются по конструктивным особенностям и, соответственно, цене. Самым очевидным различием является тип устройства ввода данных. В станках используются такие технологии:

Персональный компьютер или сеть предприятия;
Считыватель магнитных лент;
Считыватель перфолент.

Второй и третий тип чаще встречаются на устаревших промышленных станках и постепенно выходят из употребления, особенно третий. Для связи устройства для ввода данных с блоком управления используется порт формата RS-232-C.

Блок управления станком

Блок управления станком — ключевой элемент в конструкции станка с ЧПУ, он отдаёт команду узлам и анализирует результат работы, выполняя такие функции:

Обработка данных, полученных с устройства для ввода;
Формирование кодов для управления узлами станка;
Обработка сигналов обратной связи;
Выполнение дополнительных действий (смена режущего инструмента и т.д.).

Исполнительный механизм

Исполнительный механизм в станке с ЧПУ — это узлы, которые обеспечивают обработку детали. Рабочий стол отвечает за перемещение детали в горизонтальной плоскости, а шпиндель — за перемещение инструмента в вертикальной. Для обеспечения работы механизма необходимы двигатели и ходовые винты.

Система привода

В конструкции станка с ЧПУ система привода получает команды от управляющего блока, после чего настраивает скорость и траекторию движения элементов исполнительного механизма. Система привода состоит из таких компонентов:

Схема усилителя;
Приводные двигатели;
Шарико-винтовой подшипник.

Система обратной связи

Система обратной связи станка анализирует в режиме реального времени точность перемещения режущего инструмента относительно обрабатываемой детали. Используя данные высокоточных датчиков, станок с ЧПУ может автоматически вносить коррективы в траекторию и скорость перемещения фрезы.

Пульт управления

Источник: rilesa.com

Пульт управления используется и для ввода задачи, и для наблюдения за выполнением этой задачи. Оператор может через пульт управления оперативно вносить коррективы или остановить процесс при необходимости.

Схема устройства фрезерного станка с ЧПУ

Источник: top3dshop.ru

Вышеперечисленные элементы конструкции обеспечивают эффективное взаимодействие оператора и техники. Причем вмешательство оператора в рабочий процесс минимизировано. На приведенной схеме оператор имеет доступ только к устройству ввода данных и к пульту управления. Все остальные процессы техника выполняет автономно.

Как работает ЧПУ-станок?

Работа на станке с ЧПУ состоит из нескольких этапов, в т.ч. обширного подготовительного. Чтобы загрузить проект на станок, необходимо сперва создать на компьютере модель детали в CAD-программе. Таким образом, этапы работы на станке с ЧПУ следующие:

Проектирование трехмерной детали на компьютере;
Использование программного обеспечения для трансформации трехмерной модели в список понятных ЧПУ-станку G-кодов;
Настройка станка:
Проверка правильности настройки оборудования и наличия лишних объектов в рабочей зоне оборудования;
Подключение при необходимости дополнительных устройств;
Проверочное включение на холостом ходу;
Установка необходимых инструментов;
Установка детали;
Загрузка проекта на станок.
Тестовая проверка работы станка с перемещением фрезы на высоте 5 см над поверхностью детали;
Изготовление детали.

Хоть устройство фрезерного станка с ЧПУ в механической части и напоминает старые аппараты, которые управляются вручную, для автоматической работы в их конструкцию добавлен компьютер, датчики и двигатели, что позволяет сделать изготовление деталей более быстрым, качественным — добиться высокой точности и повторяемости. Фрезерный и фрезерно-токарный станок с ЧПУ в современной промышленности — инструмент незаменимый.