Фрезерный станок с ЧПУ представляет собой машину для обработки резанием заготовок из различных материалов. Под заготовками в данном случае понимается плоские, фасонные или цилиндрические детали по размерам и форме равные или несколько превосходящие (на величину припуска на обработку) готовые изделия. Заготовки получаются путём предварительного раскроя исходного материала больших размеров (проката, прутков, плит и т. п.), который может осуществляться непосредственно на фрезерном станке или отдельно.
Будучи закреплённой на станке, заготовка подвергается контактному воздействию вращающегося режущего инструмента (фрезы), двигающегося относительно заготовки и совершающего таким образом срезание слоя материала по заранее определённому контуру — маршруту фрезерования. Маршрут (или точнее — программа обработки) может задаваться вручную, путём воздействия на управляющие рычаги станка, или автоматически — в виде электронного набора кодов для контроллера современных станков с числовым программным управлением (ЧПУ).
Продукция
Обработка фрезерованием является технологичным и производительным способом получения готовых изделий. В настоящее время фрезерованием изготавливают очень широкий ассортимент изделий из металла, древесины, МДФ, пластика, оргстекла, камня. Фрезерные станки используются для производства деталей машин, мебели, элементов интерьера, фасадных и стеновых панелей, декоративных изделий, рекламной и сувенирной продукции, и многого другого. Современное фрезерное оборудование, отличающееся простотой переналадки, позволяет организовать единичное и мелкосерийное производство изделий без существенного повышения их себестоимости, что очень актуально для предприятий среднего и малого бизнеса.
Устройство фрезерного станка
По видам (конструктивному исполнению) фрезерные станки подразделяются на:
- горизонтально-фрезерные;
- консольные;
- универсальные и широкоуниверсальные;
- вертикально-фрезерные;
- безконсольные;
- с передвижным порталом;
- копировально-фрезерные;
- станки непрерывного действия;
- барабанно-фрезерные и т. д.
Любой фрезерный станок состоит из станины, являющейся «фундаментом» всей конструкции и имеющей повышенную жёсткость. К станине крепятся все основные узлы станка: рабочий стол, консоль с направляющими, коробка скоростей, шпиндель с инструментальной головкой, органы управления станком и ряд других вспомогательных агрегатов. Заготовка размещается и закрепляется на рабочем столе. В цанговый патрон шпинделя с помощью цанги устанавливается фреза. Вращающийся вал шпинделя сообщает фрезе крутящий момент, благодаря чему режущие кромки снимают слой материала при соприкосновении с обрабатываемой поверхностью.
Главным движением при обработке считается вращательное движение фрезы. Кроме того, фреза перемещается относительно заготовки (движение подачи) — путём перемещения рабочего стола, либо самого шпинделя, или обоих вместе. Частота вращения фрезы, скорость подачи заготовки, а также алгоритм их взаимного перемещения регулируются в широком диапазоне и сильно различаются в зависимости от вида обрабатываемого материала, типа фрезы, геометрических размеров готовой детали и ряда других факторов. Управление этими параметрами напрямую влияет на технологические возможности оборудования, производительность выпуска и качество выпускаемых изделий.
Автоматические фрезерные станки с ЧПУ
являются развитием «классических» фрезерных станков и существенно отличаются от них, прежде всего системой управления — от электронного микроконтроллера, генерирующего управляющие импульсы в соответствии с заданной программой обработки детали. Управляющие импульсы поступают непосредственно на исполнительные элементы — шаговые электродвигатели, благодаря чему достигается повышенная точность движения и позиционирования фрезы и заготовки, что определяет высокое качество обработки.
Преимуществами фрезерных станков с ЧПУ являются:
- высокая точность обработки;
- высокая производительность;
- широкие технологические возможности;
- простота управления и обслуживания;
- быстрая переналадка;
- широкий ассортимент моделей станков (по рабочим размерам, стоимости и пр.);
- возможности расширения функций с помощью дополнительного оборудования.
Для обеспечения высокой точности обработки и увеличения производительности, современные станки с ЧПУ несут в себе ряд конструктивных мероприятий, таких как повышенная жёсткость конструкции, малое число кинематических пар и подвижных деталей, уменьшенное трение в подшипниках и направляющих и т. д. Автоматическая оптимизация процесса фрезерования и широкие возможности программирования станка с ЧПУ делают его универсальным комплексом с чрезвычайно широкими технологическими возможностями.
Дополнительное оборудование
Как правило, производители современных станков с ЧПУ снабжают свои модели широким набором дополнительного оборудования, расширяющего возможности станочного комплекса и облегчающие работу с ним.
Система СОЖ — предназначена для охлаждения и смазки фрезы специальной жидкостью. Необходима при фрезеровании твёрдых материалов (камня, металлов и пр.) для снижения нагрева фрезы и таким образом обеспечения точности обработки и повышения срока службы инструмента.
Система улавливания стружки — представляет собой специальный колпак-насадку на шпиндель, охватывающий область резания ворсистой «занавеской». С помощью гибкого шланга насадка соединена с электродвигателем промышленного пылесоса, снабжённого улавливающими фильтрами. Система удаляет стружку и мелкие частицы из области резания и очень полезна при фрезеровании мягких и хрупких материалов (древесины, МДФ и пр.). Система удаления стружки несовместима с вышеописанной системой СОЖ.
Вакуумный стол — специальная система для надёжного закрепления заготовки. Вакуумный насос откачивает воздух из зазора между заготовкой и плоскостью стола, благодаря чему под действием атмосферного давления она плотно прижимается и фиксируется на рабочем столе станка. Такая система полезна для крепления хрупких податливых заготовок (например, из оргстекла) когда механический прижим струбцинами может повредить лицевую поверхность, или когда необходим надёжный прижим податливой заготовки (например, гибких композитных панелей).
Поворотное устройство — представляет собой вращающийся патрон и прижимную заднюю бабку (аналогично таковым для токарного станка), которые устанавливаются на рабочий стол фрезерного станка для возможности обработки тел вращения. При этом не требуется дополнительных электрических подключений или изменения программного обеспечения — все современные фрезерные станки изначально приспособлены для комплектации поворотным устройством.
DSP-контроллер — служит для управления всеми основными функциями станка. При наличии управляющей программы (например, на внешнем запоминающем флешь-устройстве) контроллер позволит загрузить её в станок и запустить производство без необходимости подключения персонального компьютера.