Принцип работы фрезерного станка с ЧПУ

Современный станок с ЧПУ представляет собой сложный автоматизированный комплекс для фрезерования заготовок из дерева, пластика, металла, камня и пр. Автоматизированный комплекс, помимо «классических» механизированных узлов включает в себя электронные компоненты автоматического контроля и управления режимами обработки. Электронная система базируется на алгоритмах числового программного управления (ЧПУ) и в значительной степени упрощает работу на оборудовании (станок функционирует по заранее введённой программе и в течение рабочего цикла не требует вмешательства оператора).

Механическая подсистема станка состоит из станины, рабочего стола с зажимными приспособлениями, подвижного портала со шпинделем, цанговым патроном и цанги для закрепления инструмента, шаговых электродвигателей и ряда других вспомогательных деталей.

Одним из главных элементов станка, непосредственно осуществляющих обработку заготовки, является фреза. Режущая часть фрезы бывает различных форм и размеров — в соответствии с задачами обработки и видом материала заготовки. Цилиндрическая часть фрезы (т. н. «хвостовик») через цангу закрепляется в цанговом патроне, который, в свою очередь, закреплён на валу шпинделя. Электромотор шпинделя передаёт крутящий момент и сообщает фрезе вращательное движение. Соприкасаясь с обрабатываемой поверхностью, фреза снимает слой материала. Шпиндель подвешен на подвижном портале. Электромоторы станка, по командам от контроллера ЧПУ, перемещают портал по трём координатным осям и позиционируют фрезу над поворотным столом с закреплённой заготовкой. Таким способом и осуществляется фрезерование заготовки с целью получения готового изделия заданных форм и размеров.

Электронная часть станка включает в себя контроллер ЧПУ, вспомогательные электронные компоненты и их соединения. Для управления системой, станок может комплектоваться специальным DSP-контроллером, или подключаться к PC.

Электронная «начинка» станка работает под управлением собственного программного обеспечения (поставляется вместе с оборудованием). Задачей этого «софта» — перекодировать загруженную программу (чертеж-рисунок требуемой детали) и транслировать её в специфические G-коды — электрические команды двигателям станка. Таким образом, программным алгоритмом для функционирования станка является файл векторного графического формата (к примеру, построенный в AutoCAD, Corel Draw). Записав файл-программу в оперативную память контроллера, оператору остаётся выбрать режим работы станка (черновая, чистовая, трёхмерная) и частоту оборотов — в соответствие с видом материала заготовки и применяемой для обработки фрезы.

Преимущества оборудования

Современные станки с ЧПУ обладают широким спектром возможностей, обеспечивают быструю и высокоточную обработку, обладают достаточным запасом надёжности и удобством эксплуатации.

Точность обработки является не только следствием прецизионного автоматизированного управления, но и организацией специальных конструктивных мероприятий, направленных, прежде всего, на повышение жёсткости системы. Увеличение жёсткости достигается за счёт уменьшения длины кинематических цепей и количества механических передач, уменьшения зазоров между деталями, снижения потерь на трение, а также увеличения быстродействия.

Надёжность и длительная бесперебойная работа достигается увеличением износостойкости подвижных деталей, а также мерами по снижению теплопотерь и механического трения. Для этого в частности скользящие направляющие изготавливаются в виде «твёрдый материал — мягкий» (например, сталь/чугун по пластику/фторопласту). Сопрягаемые пары качения (в наплавляющих, подшипниках) отличаются ещё меньшими потерями и повышенной долговечностью. В качестве рабочих тел используются ролики с преднатягом, исключающим биение и износ.

Дополнительные системы, такие как вакуумный стол, улавливатель стружки, охлаждение режущего инструмента, переносной пульт (DSP-контроллер) и ряд других, значительно облегчают управление фрезерным комплексом и увеличивают культуру производства.

Работа на оборудовании

Функции оператора станочного комплекса, оборудованного ЧПУ, сводятся к смене и закреплению заготовок, установке требуемого типа фрезы, инсталляции управляющей программы, активации процесса и общим наблюдением за процессом работы станка.

Перед началом обработки работоспособность станка проверяется запуском специальной тестирующей программы. Оператору следует проверить надёжность крепления заготовки и фрезы, её соответствия обрабатываемому материалу.

Перед началом серийного цикла следует обработать первую заготовку, проконтролировать размеры и убедиться в их соответствии чертежу.