3D фрезерные станки с ЧПУ

Современные 3D фрезерные станки с ЧПУ производят обработку металлической заготовки в трех плоскостях при помощи фрез разной формы. Высокая точность обработки обеспечивается программным управлением. Программное управление позволяет снизить количество брака, а также увеличить качество обработки детали. Благодаря использованию ЧПУ, получается наладить серийный выпуск металлических деталей сложной конфигурации.

Фрезерные 3D станки с ЧПУ позволяют работать с разными материалами – дерево, пластик, металл и сплавы. Подобное оборудование успешно используется в различных отраслях экономики – реклама, различные виды производства, ремонтные мастерские и авторемонтные станции.

Конструкция станков

Конструкция 3D фрезерных станков с ЧПУ в зависимости от производителя, модели и ее комплектации может сильно отличаться. Однако любой подобный станок имеет общие конструктивные элементы. Главные элементы конструкции скомпонованы таким образом, чтобы станок выполнял главную функцию – создание объемного рисунка на поверхности детали.

Главные элементы конструкции 3D фрезерного станка с ЧПУ:

• Для того чтобы обработать деталь, необходимо ввести данные при помощи устройства ввода. В современном оборудовании для этого используется компьютерная техника.
• В блок управления заложены все действия и функции станка, среди которых:

- чтение и расшифровка кодовых инструкций;

- интерполяция для генерации команд движения оси;

- передача команд движения оси в схемы усилителя, для управления механизмами оси;

- получение сигналов обратной связи о положении и скорости каждой оси привода;

- вспомогательные функции управления, такие как включение/выключение охладителя или шпинделя и смена инструмента.

• Как правило, оборудование оснащается подвижным столом и шпинделем, которые двигаются по осям Х, Y и Z соответственно. Эти элементы составляют исполнительный механизм.
• Система привода, которая состоит из шарико-винтовой передачи, приводных двигателей и схем усилителя.
• Система смазки и охлаждения, которая охлаждает и смазывает рабочие инструменты станка – сверла и фрезы.
• Измерительная система станка состоит из различных датчиков, которые постоянно отслеживают положение и скорость обрабатывающего инструмента. Также ее называют системой обратной связи, поскольку принимает данные от датчиков и корректирует направление и скорость работы инструмента.
• Любой фрезерный 3Д станок имеет пульт управления с дисплеем, на котором отображаются программа, команды и другие необходимые параметры работы станка. Как правило, дисплей для удобства оператора имеет несколько положений.
• В некоторых моделях станков с ЧПУ устанавливается система удаления отходов фрезерования.

Принцип работы

Основной принцип работы 3D фрезерного станка заключается в снятии верхнего слоя обрабатываемой заготовки, для получения запрограммированного рисунка. Для фиксации заготовки на рабочей поверхности используются подвижные и неподвижные элементы. Часто неподвижные столы для фиксации детали составляют единое целое с конструкцией станка. На некоторых моделях для фиксации детали применяют струбцины и металлические прижимы.

Сервомоторы и шаговые двигатели запускаются согласно заложенной программе, и приводят в действие элементы фрезерного станка. Числовое программное управление управляет моторами, системой защиты и периферией. В случае сбоя в работе или аварийной ситуации срабатывают концевые датчики, и электромотор останавливается.  

Принципиальная схема работы станка состоит из таких этапов:

• Программа для обработки детали вводится в блок управления.
• Данные обрабатываются, подготавливаются команды для работы станка и отправляются в систему привода.
• Привод контролирует движение и скорость блоков станка.

• Система обратной связи фиксирует данные о положении и скорости движения осей и отправляет сигнал в устройство ввода.
• В блоке управления сигналы обратной связи сравниваются с запрограммированными. В случае выявления ошибки отправляются новые команды для корректировки работы механизма обработки.
• На экране пульта управления оператор может просматривать и контролировать команды, программу фрезеровки и другие важные параметры работы станка.  

Основные операции, выполняемые на станке

Благодаря использованию цифровых систем управления, 3D фрезерные станки с ЧПУ  выполняют работу любого уровня сложности, начиная от фигурного вытачивания рисунков и заканчивая изготовлением микроскопических узоров на поверхности ювелирных изделий. Разнообразие фрез предусматривает использование различных металлов и сплавов. Местом крепления фрезы является цанга. Цанга устанавливается в шпинделе. Программное обеспечение станка способно обрабатывать любые типы графических файлов с векторными изображениями, которые трансформируются в G-коды. Для нанесения рисунка или надписи нужно выполнить ее построение в графическом редакторе и загрузить в станок. Оператор выбирает режим работы, скорость и количество оборотов шпинделя, а также устанавливает подходящий инструмент.

Разновидности 3D фрезерных станков

Классификация считается общей и условной. Оборудование для профессиональной работы изготавливается по индивидуальному заказу мастера с необходимыми опциями и элементами. Профессионалы, как правило, работают на станках с узкой специализацией, и большим количеством дополнительных функций.

Различают 3D фрезерные станки c ЧПУ и по следующим критериям:

• Устройство рабочего стола. Различают плоскую основу или токарно-фрезерный аналог. Второй вариант применяется для создания и обработки фигур. В этом случае деталь крепится между передней и задней бабками, а специальный инструмент формирует рисунок.
• Тип заготовки. Заготовка может быть плоской или объемной. От этого зависит, в какой части станка располагается головка, а также возможность изменять ее положение в различных плоскостях.
• Количество обрабатывающих головок. От этого параметра зависит качество и количество изготавливаемых деталей. Для единичного производства понадобится одна головка. Для серийного производства используются профессиональные модели станков с головками револьверного типа.  

Уровни автоматизации

Управление 3D фрезерными станками может быть ручным или автоматическим. Выделяют отдельную большую группу с числовым программным управлением или ЧПУ.

В случае ручного управления предусмотрены рукоятки для перемещения операционных частей станка.

Автоматическое управление бывает кулачковым, программным или адаптивным.

Если станок оборудован ЧПУ, то управление обработкой заготовки происходит при помощи заданной программы. Программное управление обеспечивает движение рабочих элементов оборудования, а также управляет последовательностью обработки, режимами работы, скоростью перемещения заготовки и другими функциями.

Наличие ЧПУ автоматизирует производство деталей, и дает возможность выпускать их серийно с заданными параметрами и характеристиками.

Конструктивно станки с ЧПУ не имеют серьезных отличий от более простого ручного или полуавтоматического оборудования.

Отдельные модели не оборудованы рабочим местом для оператора. В данном случае функция оператора заключается в контроле процессов.

Оборудование с ЧПУ получило широкое применение практически во всех отраслях производства. Такая популярность обусловлена необходимостью автоматизировать процессы для массового и серийного производства.

Последнее время широкую популярность набирают роботизированные 3D фрезерные станки.

Применение станков 

• Рекламное производство - раскрой, фрезерование и гравировка широкого спектра рекламного материала, изготовление выставочных стендов, световых коробов, объемных букв, рельефных изображений, указателей, табличек, логотипов, а также гербов.
• Формовочное производство – пресс-формы для литья, термовакуумная формовка и штампы.
• Ювелирное дело - медали, броши, восковые модели, формы для литья, гравирование.
• Промышленность - раскрой мягких металлов, фрезеровка, сверление, гравировка, разметка, шлифование.
• Полиграфия - штампы для тиснения и конгрева.
• Обувная промышленность - изготовление форм для литья, шаблонов, лекал.

Выбор 3D фрезерного станка с ЧПУ по металлу

Обработка заготовок из металла и сплавов на 3D фрезерном станке с ЧПУ является наиболее современным и эффективным способом. Подобное оборудование сочетает функции трех станков – резка, фрезеровка и гравирование. Кроме того, при покупке также стоит учитывать такие преимущества фрезерных станков с ЧПУ:

• точность обработки до 0,01 мм;
• режет материалы большой толщины;
• во время резки кромка металла не меняет цвет;
• низкая стоимость работы;
• надежность и долговечность
• высокая скорость резки;
• объемная фрезеровка;
• высокая производительность;
• полная автоматизация процессов;
• режущие инструменты разной конфигурации;

При выборе и покупке станка, следует учитывать следующие характеристики оборудования:

• площадь и конструкция рабочего стола;
• мощность и скорость вращения шпинделя;
• двигатели перемещения портала;
• система смазки и охлаждения;
• материал и жесткость станины.