Анализ фрезерных станков с ЧПУ по металлу: основные узлы, принцип работы, преимущества и недостатки

Эти станки используют числовое программное управление для автоматического выполнения резки, фрезерования, сверления и других операций с металлом по заданным параметрам. При этом компьютерное управление обеспечивает высокую точность и повторяемость результата, что особенно важно при серийном производстве.

Основные элементы такого станка — это рабочий стол, на котором устанавливается деталь или заготовка, фрезерный модуль или шпиндель, который осуществляет непосредственную обработку материала, а также система ЧПУ, которая контролирует работу всего станка по заданной программе.

С помощью специального программного обеспечения оператор может создать или загрузить чертежи или 3D-модели деталей, которые будут изготовлены на станке. Эти данные затем преобразуются в набор команд для станка, который автоматически выполняет все операции по обработке металла.

Такие станки с ЧПУ используются во многих отраслях промышленности, включая авиацию, автомобилестроение, судостроение, тяжелое машиностроение и другие, где требуется точная и быстрая обработка металлов.

В настоящее время практически все материалы возможно обработать с помощью фрезерных станков. Металл не является исключением. Из данного материала с помощью станка создают сложные изделия с красивыми рисунками, гравируют металлические поверхности, создают картины и инсталляции. Большой популярностью пользуются композиции из металла в галереях изобразительного искусства.

Фрезер с ЧПУ по металлу немного отличается от аппаратов по другим материалам. Отличие заключается в том, что для обработки такого прочного материала применяют станки с повышенной мощностью и крепкими фрезами.

Станина. Данная деталь является основанием всей конструкции. Относительно станины по всем плоскостям расположены фрезы. Станина обеспечивает верное движение всех узлом и механизмов. Покрытие указанной детали жесткое и прочное. Более прочными покрытиями считаются литое, сварное, железобетонное, из гранита. При наличии сколов или деформации станины в работе с материалом будут возникать погрешности, которые испортят все изделие.

Направляющие. Направляющие бывают вертикальными, горизонтальными, поперечными, продольными. Данные детали обеспечивают прямолинейное и криволинейное движение по осям станка. Направляющие закрепляются на станине.

Привод. Двигатель отвечает за все, что связано с движением, все делали станка движутся благодаря приводу. Различают электродвигатели постоянного тока, переменного тока, гидродвигатели и пневмодвигатели.

ШВП – винтовая передача. Указанная конструкция состоит из винта, гайки с держателем и опор. Благодаря работе винтовой передачи происходит переход вращения в возвратно-поступательное движение с использованием механизма циркулирующего шара между винтом и гайкой. ШВП передает импульс от двигателя к другим элементам.

Винтовой стружкотранспортер. Назначение данного механизма - отвод стружки надлома, скалывания (используется при обработке стали, чугуна).

Система ЧПУ – управление обработкой заготовки удаленно, с помощью компьютера, за счет создания специальной программы, которая приводит в действие весь механизм. ЧПУ, в свою очередь, состоит из:

• Микропроцессора, отвечающего за преобразование сигналов.
• Оперативной памяти, необходимой для хранения информации.
• Постоянной памяти, необходимой для хранения файлов управляющих программ.
• Входа USB.
• Табло управления.

Принцип работы фрезера с ЧПУ заключается в следующем. На рабочем столе станка располагают материал. Последний обрабатывается фрезой, закрепленной и шпинделе при помощи хвостовика. Движение режущего механизма работает с помощью заданных программ. В результате формируется деталь с заданными заранее размером и формой.

По классу точности все фрезеры по металлу делятся на категории:

• Нормальная точность.
• Повышенное качество.
• Высокая точность обработки.

Все детали фрезерного станка по металлу имеют более мощные показатели в отличие от станков по обработке других материалов, в том числе фреза.

Дорогостоящее оборудование. Фрезеры с ЧПУ по металлу являются дорогостоящими установками. Тем не менее, данный минус в скором времени превращается в плюс для приобретателя, потому что последний минимизирует расходы материала, финансовые расходы, повышает производительность. Более того, изготовление труднообрабатываемых деталей и конструкций, что под силу только фрезерным станкам с ЧПУ по металлу, даст заметный экономический эффект. Поэтому затраты на покупку станка с ЧПУ по металлу быстро компенсируются за счет прибыли.

Особенности эксплуатации станков. Как было отмечено выше в преимуществах, фрезерные станки с ЧПУ по металлу не требуют около себя высококвалифицированного человека, который должен пристально следить за процессом обработки металлических изделий. Для работы данного станка необходимо только закрепить изделие, запустить фрезер, загрузить программу, по которой механизм будет выполнять необходимые действия самостоятельно, без помощи человека. Но есть единственная особенность – необходима квалификация для написания программы для станка, которой обладает не каждый человек.

Данная квалификация подразумевает знание системы CAD/CAM, которая включает в себя ЧПУ с ПО, компьютер для управления аппаратом через ЧПУ, написание программы.

ЧПУ с ПО необходимо чтобы проектировать чертежи, объемные модели, составлять на основе чертежей и моделей уже программы для станка.

Помимо указанной особенности, владелец фрезера с ЧПУ должен контролировать корректность работы станка.

На сегодняшний день фрезерование металла часто встречается при создании многих предметов, начиная от ключей, гремящих в кармане, и заканчивая много габаритными машинами для перевозки угля на угольных срезах и буровыми установками для создания тоннелей. Поэтому для создания любого предмета из металла, необходимо обращаться к обработке этого материала.

На верхнем слое металла твердость повышается, во внутреннем слое возникает напряжение. В процессе черновой обработки (первой) подача большая, поэтому происходит сильная деформация, появляются большие микронеровности, повторение впадин, высот. Качество детали получается низкое. Шероховатости поверхности металла могут колебаться от 3 до 8 класса, а высота неровностей от 200 мкм до 0,8 мкм. При уменьшении подачи, уменьшение скорости резания, отвода тепла, более острой фрезе (лучшей заточки), деформаций металла будет меньше, а значит, качество изделия будет выше.

Таким образом, фрезерные станки с ЧПУ по металлу являются самыми мощными станками, так как обрабатывают сложные и тяжелые материалы. С помощью данных фрезерных станков возможна резка, гравировка, сверление металлических изделий. Фрезерны с ЧПУ по металлу является долговечным, автоматизированным, компактным и удобным в управление.