Устройство станка с чпу: Устройство фрезерного станка с ЧПУ: особенности конструкции

alexxlab | 07.04.2023 | 0 | Разное

Содержание

Как устроены оси станка с ЧПУ. Принцип работы и подбора комплектующих для кинематики ЧПУ

 

  1. 1. Устройство 3-х осевого станка с ЧПУ
  2. 2. Компоненты осей ЧПУ
  3. 3. Направляющие фрезерного станка с ЧПУ
  4. 4. Вал винтовой передачи
  5. 5. Двигатели осей ЧПУ
  6. 6. Концевой датчик или «концевик» Оси

 

Всем привет друзья, С Вами 3DTool!

В этом материале мы хотим во-первых, рассказать Вам о том, как устроена механика фрезерных станков с ЧПУ. Во-вторых, раскрыть принцип ее работы и подбора комплектующих. И в-третьих, немного подробнее описать каждый из отдельно взятых узлов в рамках их применения в общей конструкции. Статья будет полезна новичкам и совсем не знакомым с архитектурой ЧПУ-станков читателям.

 


Оси фрезерного станка с ЧПУ как правило крепятся к раме станка. Их роль заключается в обеспечении точного передвижения портала со шпинделем, в соответствии с командой от панели управления или программой G-кода через контроллер.

Каталог фрезерных станков с ЧПУ 5 осей

Каталог фрезерных станков с ЧПУ 4 оси

Каталог фрезерных станков с ЧПУ 3 оси

1. Устройство 3-х осевого станка с ЧПУ

Типовую схему движения на 3-х осевом станке с ЧПУ вы можете видеть на картинке ниже:


3-х осевая координатная система станка с ЧПУ


2. Компоненты осей ЧПУ

Каждая ось станка содержит следующие компоненты:

3. Направляющие фрезерного станка с ЧПУ

Направляющие фрезерного станка с ЧПУ должны выполнять три основных задачи:

  1. Движение в направлении заданной оси. Тут основную роль играет низкий коэффициент трения.

  2. Обеспечить точное перемещение, исключая вибрации и люфты. Основное требование — качество направляющих и каретки.

  3. Направляющая должна воспринимать и гасить вторичные нагрузки.

    Основное требование — жесткость.

В зависимости от формы профиля различают несколько видов линейных направляющий, в их числе:  


Цилиндрические направляющие


По своей сути это — шлифованный цилиндрический вал, по которому движутся каретки с литыми втулками, либо линейными подшипниками. Сами рельсы крепятся на несущую конструкцию корпуса. Точность станка с такими направляющими будет ниже, нежели с линейными направляющими за счет повышенных люфтов и меньшего сопротивления вторичным нагрузкам.  


Коробчатые направляющие и ласточкин хвост


Направляющие данного вида отличаются лишь профилем сечения, принцип работы же у них одинаков. После точной подгонки данные направляющие крепятся к станине станка, становясь её непосредственной частью. Движение осуществляет каретка, точно подогнанная по размеру к профилю рельсы. Минусом данных типов направляющих является сложность замены рельсы  и подгонки к ней размеров каретки в случае износа.

Данные направляющие чаще всего изготавливаются из чугуна, потому что он обладает хорошими свойствами с точки зрения скользящего контакта металл-металл.

Профильные рельсовые направляющие


Профильный направляющий рельс с кареткой.

Профильные рельсовые направляющие по принципу работы похожи на предыдущий тип направляющих, но все же имеет несколько ключевых от него отличий:

  • Скольжение осуществляется по заранее определенным профилям дорожек рельсы, с очень тонкой подгонкой зазоров между кареткой и рельсом.

  • Минимальное трение в данном случае обеспечивают шарики внутри каретки

  • С боков каретки обычно стоят сальники и пыльники, что исключает попадание пыли и стружки внутрь подвижных элементов

Обычно, на одну ось используется 2 рельсы, а на одной рельсе находятся 2 каретки, но конструкция позволяет разместить на рельсе сколько угодно кареток в зависимости от её длинны и конструктивных особенностей станка.


4. Вал винтовой передачи

Задача данного вала-преобразовывать вращательное движение в  поступательное вдоль оси с как можно меньшим трением и как можно меньшим люфтом.


Люфт

Когда станок меняет направление движения винтовой передачей, требуется небольшой поворот винта, прежде чем направление изменится на противоположное. В этот момент винт и гайка смещаются друг относительно друга без взаимного вращения.

Станки с ЧПУ очень нетерпимы к люфту.  Минимизация люфта критически важна для качественной работы станка.

Люфт нельзя полностью устранить, но хорошим значением для любого станка с ЧПУ является люфт менее двадцати пяти тысячной сантиметра (0,0025 сантиметра), но в промышленных станках с ЧПУ это значение гораздо меньше.


Передача винт-гайка


Данный вид передачи был наиболее распространен до появления ШВП, но всё же до сих пор используется на некоторых видах станков в силу простоты конструкции и её дешевизны. Для уменьшения люфта на таком соединении может применяться разрезная гайка, которая позволяет путем сжатия регулировать натяг, устраняя тем самым увеличивающийся со временем люфт. Минусом и одновременно плюсом такой пары является повышенное трение в передаче, что с одной стороны ведет к досрочному износу винта, и требует более мощного мотора, но с другой стороны компенсирует вращательные колебания винта при использовании шагового двигателя.

Шарико-винтовые передачи (ШВП)


Шарико-винтовые передачи – идеальный вариант для ЧПУ, по причине максимальной минимизации люфта и трения. Называются шариков-винтовой передачей из за шариковой гайки, в которой вращаются шарико-подшипнкики. Шарики движутся по канавкам на винте, тем самым передавая вращательное усилие на корпус гайки. В настоящее время данный вид передачи является стандартом в станках с ЧПУ.

Каталог фрезерных станков с ЧПУ 5 осей

Каталог фрезерных станков с ЧПУ 4 оси

Каталог фрезерных станков с ЧПУ 3 оси


5.

 Двигатели осей ЧПУ

Шаговый двигатель


Шаговый двигатель для фрезерного станка с ЧПУ.

На фотографии выше показан типичный шаговый двигатель для фрезерного станка с ЧПУ. Шаговые Двигатели называются так потому, что они предназначены для перемещения по дискретным шагам . В зависимости от типа шагового двигателя, количество шагов на один оборот варьируется от 100 до 400, а угол одного шага — от 0.9 до 3.6 градусов.

Как правило двигатель имеет водонепроницаемый корпус, поэтому в случае протекания, например, охлаждающей жидкости двигатель не выходит из строя.

Шаговые двигатели очень распространены как в проектах DIY с ЧПУ, так и в большинстве коммерческих станков ЧПУ. Однако, в станках промышленного качества чаще всего используются так называемые сервомоторы.


Сервомотор


Недостатком шагового двигателя является то, что он не отслеживает текущую позицию вала и количество сделанных оборотов, что в некоторых ситуациях может вести к пропуску шагов. Поэтому в промышленных станках используется другой тип моторов — сервомоторы.


В чем разница между сервомотором и шаговым двигателем?

Основное различие состоит в том, что сервомоторы имеют замкнутый контур, а шаговые двигатели – разомкнутый

К сервомотору прикреплено устройство, называемое энкодером.

Энкодер – это датчик, который сообщает сервомотору, сколько шагов он совершил. Этот сигнал обеспечивает обратную связь с контроллером, что дает ряд преимуществ и увеличивает производительность. Благодаря обратной связи он называется «замкнутый цикл».

В случае шагового двигателя контроллер сообщает ему, что нужно переместить шаг, и он просто должен предположить, что так и произошло.  

В большинстве случаев так и происходит, но изредка, обычно из за превышения нагрузки на валу, двигатель теряет шаги. Потерянные шаги влияют на точность станка с ЧПУ. Энкодер сервопривода отслеживает подобные потери и корректирует положение вала, пока оно не будет соответствовать заданному.

Сервомоторы также работают лучше в том смысле, что они производят мощность в более широком диапазоне и часто на более высоких оборотах. В результате имеем лучшую точность позиционирования, динамику разгона и отсутствие снижения момента при высоких скоростях.

Тогда как обычный шаговый двигатель обеспечивает точность перемещения рабочей оси в районе 0.01 мм, сервомотор дает 0.002 мкм.

Энкодер сервопривода обычно имеет 1024 положения, которые он может измерять, и даже больше. Принимая во внимание, что обычный шаговый двигатель дает 200 шагов на оборот, мы получаем пятикратное увеличение точности при использовании сервопривода.

У сервомоторов есть и минусы. В первую очередь — необходимость регулярно обслуживать и менять узлы. Так же сервомоторы станка должны быть оснащены дополнительной защитой при экстренной остановке. Цена на сервопривод гораздо выше, чем на шаговый двигатель.

6. Концевой датчик или «концевик» Оси


 Концевой датчик для фрезерного станка с ЧПУ

Концевой датчик, или «концевик» сообщают фрезерному станку с ЧПУ, когда он достигает предела перемещения по оси. Обычно он нужен для двух целей:

В большинстве станков используется один концевик на ось, и это датчик нулевого положения. Лимиты движения по осям задаются программно.

Первое, что нужно сделать, когда мы включаем станок — это отправить его в «дом» или позицию нуль. Моторы приводят в движение каретки станка по координатам до концевиков, и встает в так называемое домашнее положение. 

У концевиков есть погрешность повторяемости, которая обычно определяется конструкцией датчика и используемыми компонентами. Это значит, что каждый раз отправляя станок в «дом», оси останавливаются с некоторым отклонением, предположим с погрешностью в 0.1 мм. Если нам нужно поставить станок на паузу, или вообще выключить его, а потом продолжить работу, то данная погрешность может в последствии сказаться на качестве изготавливаемого изделия.

Допустим, мы выключили станок на ночь, и включили утром, что бы продолжить работу. Отправив станок в дом, мы получили отклонение по оси 0. 1 мм. Единственный возможный вариант — вручную перенастраивать станок с помощью щупа, что отнимает значительное время.

Единственный способ свести на нет большую погрешность — использовать более дорогие датчики. Наименее точными считаются механические концевики, открытые оптические — поточнее. Так же возможно использование в качестве концевика датчика Холла, который дает погрешность порядка 0.01мм. 

Каталог фрезерных станков с ЧПУ 5 осей

Каталог фрезерных станков с ЧПУ 4 оси

Каталог фрезерных станков с ЧПУ 3 оси

Что ж, а на этом у нас все! Надеемся статья была Вам полезна.

Приобрести станки с ЧПУ, 3D принтеры, расходные материалы к ним и другое оборудование, задать свой вопрос, или сделать предложение, вы можете, связавшись с нами:

  • По электронной почте: [email protected]

  • Телефону: 8(800)775-86-69

  • Или на нашем сайте: https://3dtool. ru

 

Не забывайте подписываться на наш YouTube канал :


И на наши группы в соц.сетях:

INSTAGRAM

ВКонтакте

Facebook

 

устройство и ключевые моменты выбора

3D-фрезеры получили своё название в соответствии со своей основной функцией. Эти устройства могут использоваться для изготовления объёмных физических объектов любой геометрии. Фрезерный станок с ЧПУ действует подобно скульптору – отсекает от заготовки всё лишнее, чтобы на столе остался предмет заданной формы.

 


Для того чтобы фрезер надлежащим образом исполнял свое предназначение, фреза перемещается по командам числового программного управления.

Таким образом, любой 3D-фрезер представляет собой специализированный компьютер, который управляет движением инструмента и заставляет его перемещаться по траектории, заданной в проектной программе (AutoCUD, SAPR и т. д.).

Как устроен фрезерный станок с ЧПУ для МДФ

В основании располагается тяжёлая станина, на которой размещаются все функциональные элементы. В число других компонентов фрезерного станка с ЧПУ для фасадов МДФ входят следующие:

  • портал с направляющими;
  • шпиндель с цанговым патроном;
  • электродвигатели с приводами;
  • стол.

Портал удерживает шпиндель с инструментом и перемещает инструмент в точку, заданную числовым программным управлением. Цанговый патрон зажимает и удерживает фрезу, которая чаще всего является торцевой, либо концевой. Электродвигатели обеспечивают движение основных функциональных элементов – вращательное и поступательное. Стол оснащен вакуумной системой, фиксирующей заготовку.

Кроме указанных элементов, в комплектацию оборудования входит множество электронных компонентов – контроллеры, датчики, шлейфы и пр.

Описанная комплектация позволяет легко и с высокой производительностью обрабатывать заготовки из древесной мелкодисперсионной фракции, вытачивая предметы любой формы – с криволинейными поверхностями, углублениями и так далее.

Портал удерживает шпиндель с инструментом и перемещает инструмент в точку, заданную числовым программным управлением. Цанговый патрон зажимает и удерживает фрезу, которая чаще всего является торцевой, либо концевой. Электродвигатели обеспечивают движение основных функциональных элементов – вращательное и поступательное. Стол оснащён вакуумной системой, фиксирующей заготовку.

Шпиндель для фрезерного станка по МДФ

Если вы хотите снять много материла за один раз, то лучше использовать шпиндель помощнее, не высокооборотистый. Так же многое будет зависеть от фрезы.

Если у вас мощный шпиндель, вы заглубитесь быстро. Со слабым шпинделем вы заглубитесь, но медленнее. После заглубления вы будете снимать по полмиллиметра. А если сделать большой шаг, то качество фрезеровки станет хуже.

Какая фреза нужна для фрезеровки на МДФ

Но здесь многое зависит конечно же от фрезы, если взять например конусную v-образную фрезу, то на полутора киловатт шпинделя она не сможет снимать много так как площадь соприкосновения с материалом у него будет очень высокая и большой рычаг из-за того что фреза большого диаметра. Поэтому углубиться побоку на таком шпиндель с такой фрезой будет очень сложно нужен большой крутящий момент и более мощный шпиндель.

Фрезеровка МДФ несколько отличается от фрезерной обработки других материалов. В частности, для фрезерования древесной мелкодисперсионной фракции требуются особые фрезы – фасонные, с радиусом режущих кромок от 2 до 3 мм. К ним относятся пазовые и гравировальные инструменты, не только прямые, но и U- или V-образные, а также фрезы со сложной геометрией режущих кромок.

При обработке МДФ необходимо обеспечивать специальный режим фрезеровки. Следует учитывать, что при большой скорости вращения фрезы необходимо замедлять подачу заготовки. Так, при скорости 15 тыс. об/мин оптимальная скорость подачи составляет 1,5-3 м/мин.

Мощность шпинделя для фрезеровки МДФ
Что касается мощности шпинделя, то она зависит от плотности древесины. МДФ, конечно, деревом в прямом смысле не является, поэтому для изготовления мебельных фасадов из этого материала отсутствует необходимость в использовании очень мощных устройств – достаточно фрезерного станка с ЧПУ для МДФ мощностью до 1,5 кВт.

Еще одна особенность фрезерования МДФ заключается в образовании большого количества пыли. В связи с этим место фрезеровки должно оснащаться системой пылеудаления, особенно, в том случае, если речь идёт об изготовлении мебельных фасадов в промышленных масштабах

Как выбрать 3D фрезер?

Оптимальный вариант определяется по результатам анализа ключевых параметров и эксплуатационных характеристик, к которым относятся следующие:

  1. Габаритные размеры.
  2. Производительность.
  3. Точность позиционирования шпинделя.
  4. Срок службы.

Габариты устройств определяются, в основном, размерами стола. Современная промышленность выпускает различные модели, как большие, так и миниатюрные. Последние представляют собой отличный вариант оснащения небольших предприятий, например, частных мастерских. Далее речь идет о производительности, то есть от того, какой у вас объем производства и зависит мощность шпинделя и станина станка.

Производительность определяется скоростями вращения инструмента и перемещения портала. Это в свою очередь зависит от свойств передаточного механизма, включающего косозубую рейку и шестерни.

Точность позиционирования обусловлена параметрами сервомоторов или шаговых двигателей, перемещающих портал с режущим инструментом. Обычно этот показатель составляет десятые доли миллиметра, что позволяет изготавливать высокоточную продукцию. И, наконец, ресурс находится в прямой зависимости от долговечности каждого компонента.

Популярные модели фрезерных станков с ЧПУ по ЛДСП

В настоящее время выпускается достаточно обширная номенклатура фрезерных станков с ЧПУ по ЛДСП и другим материалам. Лучшим соотношением цена-качество обладают машины, производимые китайской компанией Wattsan. Данные устройства предлагаются нашей компанией по доступным ценам, и самыми популярными моделями являются следующие (смотрите слайдеры).

  • 0609 MINI
  • А1 6090
  • А1 1313

 

 

Рассмотрим технические параметры и эксплуатационные характеристики каждой модели. Два первых устройства располагают небольшим столом размерами 600×900 мм. Это позволяет устанавливать машины в условиях ограниченного пространства, что является преимуществом для малых предприятий.

Габариты третьего из представленных фрезеров составляют 1300×1300 мм, поэтому он используется для обработки крупногабаритных заготовок. Все представленные фрезеры комплектуются цанговыми патронами, использование которых даёт возможность быстро менять фрезы.

Цанга надежно удерживает инструмент независимо от интенсивности работы. Данное приспособление изготавливается из закаленной стали, чем обеспечивается жёсткость фиксации инструмента. Скорость перемещения портала в зависимости от модели составляет 6000 или 25000 мм/мин. Данный параметр обеспечивает высокую производительность, благодаря чему с помощью оборудования можно производить значительный объём однотипных изделий.

В этой связи поставляемые нами фрезерные станки с ЧПУ для МДФ находят широкое применение в крупносерийном производстве.

В частности, оборудование с успехом эксплуатируется мебельными фабриками, выпускающими типовую мебель в больших количествах.

Применение 3D фрезерных станков в промышленности

Предлагаемые нашей компанией 3D-фрезерные станки для МДФ показывают высокую эффективность в обрабатывающих промышленных отраслях, а также в художественных промыслах, поскольку данные фрезеры могут использоваться в качестве гравировальных машин. Производительные и высокоточные устройства быстро и без погрешностей наносят рисунок на древесину, пластик, цветные металлы. С применением нашего оборудования можно гравировать натуральный и искусственный камень.

Преимущество фрезеров, состоящее в небольших габаритах и малой массе, может оказаться полезным для выполнения разнообразных выездных работ, когда требуется обработать какой-либо объект на территории заказчика.

А благодаря небольшому весу фрезеры можно перевозить в среднетоннажном автомобиле.

Заказ фрезеровочного оборудования в нашей компании позволит сэкономить значительный бюджет, так как мы осуществляем поставки по гибким ценам, индивидуально подходя к каждому клиенту.

Видео: особенности фрезеровки бука и МДФ

Вывод

Главные преимущества фрезера с ЧПУ над ручной обработкой — точность и качество детали на выходе. А также минимальное влияние человеческого фактора на сам процесс и, конечно же, снижение трудоемкости в несколько раз.

Краткое руководство, чтобы узнать о них все