Современные фрезерные станки с ЧПУ обладают высокой степенью автономности. Непосредственно во время обработки станок практически не требует участия оператора, выполняя программу фрезерования заготовки полностью в автоматическом режиме. Более того, правила техники безопасности категорически запрещают доступ к работающему фрезерному станку, вращающиеся части которого представляют опасность порезов или даже потери конечностей! В то же время, обработка ряда заготовок (таких как стекло, древесина, камень, графит) сопровождается образованием значительного количества стружки. Для защиты от её разлёта по всему помещению цеха, а также для ограничения доступа к работающему оборудованию логично напрашивается решение — защитный кожух для фрезерного станка.
Защитный кожух особенно полезен для малого предприятия, или для помещения с ограниченным пространством. Дело в том, что когда в тесном производственном помещении возникает необходимость перемещения заготовок или готовых изделий больших габаритов (например, мебельных фасадов), есть риск задеть работающее оборудование. Это чревато не просто нарушением техпроцесса или порчей станка, но серьёзной угрозой для персонала. Поэтому наличие защитного кожуха является крайне желательным.
Кроме того, защитный кожух может играть роль дополнительного шумоизолятора. Правильно спроектированный кожух способен выполнять защитные функции, не препятствуя при этом визуальному контролю процесса фрезерования. Защитный кожух также позволяет применить более «агрессивный» режим распыления СОЖ, не опасаясь чрезмерного разлетания брызг вокруг рабочего стола фрезерного станка.
Конструктивные требования
Промышленные модели фрезерных станков, а также обрабатывающие центры с ЧПУ, как правило, имеют замкнутую зону обработки. В этом случае защитный кожух является изначально предусмотренным конструктивным решением. Но для «младших» моделей фрезерных станков зона обработки остаётся открытой. Что делать в этом случае?
Ещё одной сложностью для «капотирования» станка может являться дополнительное оборудование. Шланги аспирации, баки с запасом СОЖ, персональный компьютер (элемент системы управления) — всё это «опутывает» фрезерный станок и часто не позволяет уплотнить системы и разместить их на малой площади, в ограниченном пространстве, которое можно закрыть кожухом. Кроме того, конструкция кожуха должна обязательно предусматривать прозрачные панели, окна — для наблюдения за процессом обработки. Следовательно, внутри кожуха необходимо предусмотреть подсветку — в случае, когда прозрачные окна не обеспечивают достаточного уровня освещённости.
Также следует обеспечить возможность загрузки/выгрузки заготовок — особенно крупногабаритных. Необходимо учесть, что кожух ни в коем случае не должен препятствовать охлаждению станка, т. е. не ограничивать движение воздуха вокруг оборудования. Это во многом противоречит требованию замкнутого объёма для защиты от разлёта стружки и распространения шума.
Проблема шумоизоляции
Технически, задача обеспечения надёжной шумоизоляции довольно сложна. Дело в том, что шум представляет собой хаотичный набор звуков различной частоты. При этом низкочастотные звуки эффективно гасятся лишь при согласованной работе изоляционного кожуха как цельной конструкции (а не в виде отдельных, разрозненных материалов-изоляторов). Низкочастотный звуки могут вызывать резонанс стенок кожуха и лишь усиливать передачу шума, а не гасить его. Следовательно, для эффективной шумоизоляции, конструкция кожуха фрезерного станка должна включать панели высокой плотности, прочно (практически герметично) соединённые между собой.
Однако, столь массивная конструкция может не обеспечить требования свободного доступа воздуха к агрегатам фрезерного станка (прежде всего, к электродвигателям шпинделя и инструментального портала). А открывающиеся панели (для доступа к рабочему столу, закреплению заготовки, смены фрезы и т. п.) неизбежно снижают общую жёсткость кожуха и сводят на нет его шумоизолирующие свойства.
В то же время, высокочастотные звуки эффективно поглощаются лишь пористыми материалами. Но применение таких изоляторов для кожуха фрезерного станка недопустимо: они мгновенно забьются пылью и стружкой — и потеряют способность поглощать шум. В какой-то мере устранить эту проблему можно, используя составные «сандвич»-панели из твёрдого основания, внутри оклеенного шумоизолятором, а снаружи вновь закрытого твёрдой панелью — с обязательной прослойкой воздуха между каждым слоем. Однако такая конструкция, опять же, может не выдержать требований по жёсткости и эффективному гашению низкочастотных звуков. Кроме того, пористый шумоизолятор является препятствием теплоотводу, что чревато перегревом фрезерного оборудования и даже риском возгорания.
Варианты конструкции защитного кожуха
Описанные выше требования показывают, что «правильная» конструкция защитного кожуха намного сложнее, чем подходящий по геометрии «фанерный ящик с окнами» вокруг станка. Такая «защита» может обернуться повышением риска возгорания — как вследствие ограничения притока воздуха к станку и повышению склонности к накоплению стружки внутри кожуха, так и в результате возможной ошибки в выборе горючих материалов для конструкции защитных стенок кожуха.
Самым надёжным решением является использование заводских конструкций защитного кожуха. Однако производители, как правило, не предлагают «глобального» варианта кожуха, закрывающего весь станок (таких конструкций нет в списках дополнительного оборудования). Возможно, это является достаточно веским показателем трудности создания «универсальной» конструкции защитного кожуха.