Фрезерные работы на станках с ЧПУ

Фрезерование – это одна из важнейших операций, связанных с обработкой металла, применяется во многих областях производственной деятельности. Фрезерные станки нового поколения управляются с помощью числового программного управления (ЧПУ), их возможности увеличились. В статье пойдет речь о фрезерных работах на станках с ЧПУ. В настоящее время они становятся все более востребованными.

Что представляют собой фрезерные работы, в основе которых ЧПУ

Фрезерные работы, выполняемые с помощью ЧПУ – относительно новый способ обработки металла, начало которому было положено при внедрении систем рычагов на обычные фрезерные станки.

По мере развития электроники и ЭВМ, фрезерный станок постепенно был переведен на управление компьютером. Фрезеровщик стал оператором станков с ЧПУ, который управляет станком посредством специально разработанных программ.

Фрезерные работы по металлу, выполненные с помощью ЧПУ, отличаются большей точностью, что сокращает количество брака в изделиях, а также появляется возможность наладки серийного выпуска деталей со сложной геометрией.

Посредством компьютера оператор дает станку задание, в котором прописаны, например, количество оборотов шпинделя и параметры его движения (линейные координаты и глубина фрезеровки).

Новейшие модели фрезерных станков с ЧПУ выполняют 3D-фрезеровку, которая заключается в том, что на изделие воздействуют сразу несколько рабочих органов, причем в разных плоскостях.

Прежде чем приступать к работе, оператор в специальной компьютерной программе строит 3D-модель изделия, которую станок затем изготавливает с максимально возможной точностью.

К работе на фрезерном станке с ЧПУ допускается фрезеровщик с определенной квалификацией.

Спросом пользуется лазерная обработка изделия на станке с ЧПУ, причем такого рода фрезерование осуществляется именно на таком оборудовании.

Станки с ЧПУ стоит недешево, поэтому и работа, выполняемая с их помощью, имеет более высокую цену по сравнению с обычным фрезерным оборудованием. Однако обработка изделия лазером обеспечивает максимальную точность работ при меньших затратах времени.

Лазерные станки с ЧПУ могут не только с высокой точностью фрезеровать материал, но также и вырезать сложные объемные геометрические детали, кроме изделий в форме сфер.

Фрезерование заготовки лазером выполняется одним из следующих способов:

1. Тепловой лазер выжигает заготовку из подготовленного материала, затем шлифуется кромка.
2. Шлифовочный лазер снимает с материала слой за слоем, много раз проходя по одному и тому же месту.

После лазерной обработки не остается заусениц на верхнем слое полученной детали, поэтому дальнейшая ее обработка (шлифовка) не требуется.

Для чего нужны фрезерные работы на станках с ЧПУ

Фрезерная обработка металла сейчас очень востребована. Изготовление деталей таким способом может осуществляться сериями и единичными образцами. Такое фрезерование позволяет в короткие сроки выпускать изделия высокого качества.

Обработка металла на фрезерных станках с ЧПУ позволяет обрабатывать большие поверхности, поэтому производимые изделия могут быть любых размеров. Детали, полученные на выходе, будут соответствовать заданным требованиям и ожиданиям.

Станки с ЧПУ используются практически во всех сферах производственной деятельности. Такая обработка позволяет изготавливать самые разные изделия: от простых форм до сложнейших конструкций. Наиболее востребованные фрезерные работы на станках с ЧПУ – это изготовление единичных деталей по индивидуально составленным чертежам.

Фрезерные станки с ЧПУ используются для обработки фасонных и линейных поверхностей, из которых затем собирают металлические корпуса и другие конструкции. Бывают ситуации, когда необходимо изготовить детали нестандартной формы. Подобного рода сложные фрезерные работы лучше доверить профессионалам своего дела.

Фрезерные работы по металлу на станках с ЧПУ отличаются тем, что у используемого инструмента каждый из зубьев находится в работе за один его оборот малое количество времени. И еще, каждый зуб убирает стружку переменной толщины. На производственных предприятиях фрезерные работы на станках с ЧПУ осуществляются следующими способами: по подаче изделия (попутный) или против нее (встречный).

Первым пользуются гораздо чаще, так как встречный способ применяют лишь при отсутствии корки на детали. И еще, второй способ имеет смысл только в случае обработки материала, который склонен к сильному обработочному упрочнению.

В каких сферах деятельности применяются работы на фрезерных станках с ЧПУ

Обработкой металла на фрезерных станках с ЧПУ получают детали, которые находят применение в самых разных областях жизнедеятельности человека.

Можно в качестве примера привести рекламные компании, для которых при помощи таких станков с ЧПУ специально изготавливают объемные буквы, стойки, лайт-боксы, рельефные изображения и пр. Используемое фрезерное оборудование позволяет раскраивать МДФ и фанеру, вырезать разнообразные накладки и узоры.

В отраслях приборостроения и машиностроения фрезерные работы по металлу на станках с ЧПУ используются для производства различных металлических пресс-форм, форм для литья, панелей управления, приборных панелей и штампов.

Для строительной отрасли на таком оборудовании изготавливают кассеты для фасадов, модели будущих зданий, декоры, вентилируемые фасады и пр.

Какие преимущества имеют фрезерные работы на станках с ЧПУ

Фрезерные работы на станках с ЧПУ имеют множество плюсов по сравнению с обработкой на обычном фрезерном оборудовании:

• Точность выполняемых работ. Фрезерование станками с ЧПУ позволяет изготавливать детали с минимальными допусками, что невозможно получить при управлении оборудованием человека.
• Высокая производительность фрезерных работ. Процесс полностью автоматизирован, поэтому человеческий фактор сводится к минимуму, что приводит к значительному увеличению производительности обработки.
• Постоянный контроль. В зависимости от применения замкнутого или разомкнутого управления, программа беспрерывно контролирует движения работающих элементов станка или его узлов.

Станки с ЧПУ значительно увеличили возможности фрезерной металлообработки, используемой в промышленности длительное время (около двух веков).

Виды фрезерных работ на станках с ЧПУ

Выделяют следующие виды фрезерных работ на станках с ЧПУ:

1. В зависимости от расположения обрабатываемой детали

• горизонтальная;
• вертикальная;
• под углом.

2. В зависимости от вида используемой фрезы:

• Торцевая фрезеровка представляет собой обработку заготовки со значительной площадью поверхности. Этот процесс осуществляется по направлению оси вращения или в плоскости вращения фрезы.
• Концевая фрезеровка подразумевает изготовление карманов, пазов, подсечек, окон, колодцев и канавок. Благодаря этому виду работ можно получать углубления любых конфигураций, которые могут выходить на одну или на несколько поверхностей (включая сквозные).
• Фасонная фрезеровка – это обработка профилей разного типа в процессе производства изделий сложных форм (шестерней, червяков и т. д.). Для этих работ требуются фасонные фрезы с контуром сечения, повторяющим необходимый профиль.
• Периферийная фрезеровка металла требует наличия режущих кромок по окружности фрезы. Она используется для силового фрезерования и нарезки сложных пазов.

Фрезерные работы на станках с ЧПУ осуществляются автоматически. Для каждого случая прописывается программа, информация о которой предварительно фиксируется на одном из носителей. Кроме этого, для деталей создают чертежи (если есть образец детали), что позволяет осуществить фрезеровку с максимально высокой точностью.

В чем заключается принцип работы фрезерных станков с ЧПУ

Новейший фрезерный станок с ЧПУ – это сложный автоматизированный комплекс, используемый для обработки заготовок из дерева, пластика, металла, камня и других материалов. В его составе как стандартные механизированные узлы, так и электронные элементы, необходимые для автоматического контроля и управления режимами обработки. Используемая электроника работает по алгоритмам ЧПУ и делает работу на оборудовании проще (станок функционирует по предварительно введенной программе, и нет необходимости вмешиваться в процесс оператора).

Механическая часть фрезерного станка с ЧПУ включает в себя станину, рабочий стол с зажимными приспособлениями, подвижной портал со шпинделем, цанговым патроном и цангой для закрепления инструмента, шаговые электродвигатели и большое количество других вспомогательных деталей.

Фреза – это одна из важнейших составляющих станка, она обрабатывает заготовку. Острие фрезы может иметь любой размер и форму, нужно выбирать наиболее подходящую деталь для выполнения поставленной задачи, при этом учитывать материал заготовки. Цилиндрическая часть фрезы («хвостовик») при помощи цанги крепится к цанговому патрону, сцепленному с валом шпинделя. Электромотор шпинделя заставляет фрезу вращаться. При соприкосновении фрезы с обрабатываемой поверхностью снимается слой материала. Шпиндель находится в подвешенном состоянии на подвижном портале. Электромоторы станка по командам контроллера ЧПУ двигают портал по трем координатным осям и устанавливают фрезу над поворотным столом с закрепленной заготовкой. Так происходит фрезерование заготовки для изготовления детали требуемых форм и размеров.

К электронной части станка относятся контроллер ЧПУ, вспомогательные электронные элементы, включая соединения. Для управления системой в комплекте со станком может идти специальный DSP-контроллер, а также может быть предусмотрено подключение к PC.

Электроника станка с ЧПУ управляется собственным программным обеспечением. Его задачей является перекодирование загруженной программы (чертеж-рисунок требуемой детали) и трансляция ее в особые G-коды, представляющие собой электрические команды для двигателей станка. Получается, что алгоритм программе задает файл векторного графического формата (он может быть построенным в AutoCAD, Corel Draw). Сначала записывается файл с программой в оперативную память контроллера, а затем оператор выбирает наиболее подходящий режим работы станка (черновой, чистовой, трехмерный) и частоту оборотов – это зависит от вида материала заготовки.

Фрезерные станки с ЧПУ имеют следующие преимущества:

• Выполняют работу быстро и очень точно, у них достаточно высокий запас надежности, они удобны в эксплуатации.
• Высокая точность достигается наличием прецизионного автоматизированного управления и специальными конструктивными мероприятиями, направленными на увеличение жесткости системы. Повышение жесткости происходит за счет сокращения длины кинематических цепей и количества механических передач, уменьшения зазоров между деталями, снижения потерь от трения, а также увеличения скорости.
• Надежность оборудования и длительная безаварийная работа – это следствие увеличения износостойкости подвижных элементов и снижения потерь тепла и механического трения. Для этого скользящие направляющие делают в виде «твердый материал – мягкий» (например, сталь/чугун по пластику/фторопласту). У сопрягаемых пар качения (в направляющих, подшипниках) потери еще меньше, а долговечность – больше. Рабочими телами могут быть ролики с преднатягом, не допускающие биение и износ.
• Как дополнительные системы используются вакуумный стол, улавливатель стружки, охлаждение режущего инструмента, переносной пульт (DSP-контроллер) и множество других, но все они делают управление оборудованием более простым и увеличивают культуру производства.

Оператор фрезерного станка с ЧПУ должен лишь менять и крепить заготовки, устанавливать необходимую фрезу, инсталлировать управляющую программу, активировать процесс и наблюдать за ходом работы оборудования.

До начала работы необходимо проверить функциональность станка с помощью специальной тестирующей программы. Оператор должен проверить, надежно ли установлено крепление заготовки и фрезы, соответствует ли она обрабатываемому материалу.

До запуска серийного цикла необходимо обработать сначала первую заготовку, убедиться в правильности ее размеров и соответствии чертежу.

В какую сумму обойдутся фрезерные работы на станках с ЧПУ на заказ

Стоимость фрезерных работ, выполненных специализированными фирмами, рассчитывается с учетом сложности изделий и затрат времени. Компания, предоставляющая подобного рода услуги, приступает к выполнению заказа после получения чертежей. Сложность эскиза – это основной фактор, от которого зависит цена.

Сумма, которую вам придется отдать за фрезерные работы на станке с ЧПУ, будет также зависеть от конфигурации изделий (габаритов), сложности их форм, размеров и материалов.

На стоимость таких услуг будет влиять не только материал, но и время работы управляющей программы ЧПУ.

Вам необходимо качественное выполнение фрезерных работ? Рекомендуем обратиться в нашу компанию «Треком» в Москве. Кроме того, ООО «Треком» предоставляет такие услуги, как:

• Разработка и изготовление средств отображения информации для объектов пассажирского транспорта.
• Разработка и изготовление экранирующих конструктивов для электронных устройств, которые необходимо защитить от утечек информации по каналам ПЭМИН.
• Разработка и производство корпусов для РЭА.

Также наша компания предлагает металлообработку (пробивку, резку, гибку, сварку, фрезеровку, токарную обработку, покраску), обработку пластиков и композитных материалов, сборку радиоэлектронной аппаратуры.