Инструкция для начинающих операторов станков ЧПУ – «СПРУТ-Технология»
Это и называется параметрическое моделирование.
Для знакомства с такими программами перейдите по ссылкам: Inventor SolidWorks OnShape Компас 3D Creo
Рокомендуеемые программы (CAD системы): при выборе программы стоит думать не тоько о простоте но и перспективности и функцианальности. Проектировщикам без опыта Я советуею рисовать 3D модели в веб приложении Tinkercad. Tinkercad работает в браузерах, которые поддерживают 3D функционал: Chrome, Firefox, Yandex.
Этап II — объяснить станку как обрабатывать заготовку для получения детали
После получения модели, вам необходимо объяснить станку как (с какой скоростью, каким инструментом а главное, по какой траектории) обрабатывать заготовку для получения запланированной детали. Все это называется технологический процесс. Для написания техпроцесса используются CAM системы ли как ее называют — программа для ЧПУ .
Для написания техпроцесса Я рекомендую Вам использовать программу SprutCAM. Это полнофункциональная профессиональная CAM система от отечественного разработчика, незаменима при программирование станков с чпу для начинающих
- Задача — объяснить станку как обработать деталь
- Решение — написать техпроцес в CAM системе
В CAM системе определяется траектория движения инструмента, далее эта информация переводится в специализированный язык G кодов (на рисунке), которые понимает сам станок с ЧПУ.
Как выбрать фрезерно-гравировальный станок?
Прежде, чем купить фрезерный станок с ЧПУ, следует обратить внимание на такие характеристики, как: площадь рабочего стола, материал станины, мощность и скорость вращения шпинделя, система охлаждения шпинделя, двигатели, драйвера, качество комплектующих. Выбор опций для обработки – тоже ответственная задача
Например, при изготовлении сложных резных балясин или статуй необходимо поворотное устройство с 4-х осевой системой управления, позволяющее переключить производство с плоскостной обработки на цилиндрическую. Для таких целей можно выбрать фрезерный ЧПУ станок с поворотной осью на столе, внутри или сбоку стола.
При работе по камню, где требуется создание высоко художественных работ с хорошо проработанными узорами и текстом, необходима точная гравировка. Фрезерный многоцелевой станок по камню, применяемый в сфере ритуальных услуг, должен быть оснащен тяжелой конструкцией с высокой грузоподъемностью рабочего стола, системой охлаждения жидкостью инструмента, гофрозащитой по всем осям для предотвращения от попадания абразивной грязи и пыли на привода, а также мощным шпинделем водяного охлаждения. Применение данной комплектации позволяет сохранить конструкцию станка на долгий период с избежанием деформации станины и разрушения основных узлов, а также сохранит ресурс обрабатывающего инструмента.
При раскрое листового материала (МДФ, ДСП, полимеры и другие) следует выбирать фрезерные станки с широким рабочим полем по осям X и Y с возможностью использования вакуумно-прижимного стола.
При обработки заготовок из массива, например, гравировки барельефного рисунка на фасадах или столешницах, потребуется соответствующая коническая спиральная фреза.
Как видно из примеров, фрезерно-гравировальный станок может решать самые разные задачи. Вместе с тем, есть основные принципы, которыми следует руководствоваться при выборе оборудования для целей раскроя, фрезерования или гравировки.
Управление
В производстве любого масштаба наибольшую популярность имеет фрезерный станок с ЧПУ. Данная система управления значительно повышает эффективность производственного процесса, поскольку не требует постоянного контроля со стороны оператора, что значительно экономит время. Один человек может одновременно обслуживать несколько станков. За все технологические циклы в станке с ЧПУ отвечают компьютер, программа и программируемый контроллер. На фрезерный станок с ЧПУ цена зависит от комплектации, мощности шпинделя и других технических характеристик. При своей эффективности и многофункциональности это оборудование считается вполне доступным и быстро окупается. Оборудование, оснащенное системой ЧПУ обладает такими преимуществами, как:
- высокая точность, стабильность, бесперебойность;
- возможность обрабатывать даже очень сложные детали;
- высокая производительность, универсальность;
- снижение расходов на обслуживание оборудования;
- возможность обрабатывать даже очень сложные детали;
- минимизация влияния человеческого фактора.
Размер рабочей поверхности
При выборе размера станины следует учитывать максимальный размер материала. Большая площадь стола позволит осуществить раскрой широкоформатных заготовок. Если Вы решили купить фрезерный станок для серийного оборудования, то стоит рассмотреть нестандартный размер стола, который позволяет разместить сразу несколько листов материала на рабочей поверхности. Одновременная обработка сразу нескольких заготовок позволит увеличить мощности производства.
Для фиксации заготовки на рабочей поверхности можно использовать механическое крепление (встроенные в станок Т-образные пазы с крепежными болтами). Для листовых, тонких и крупных материалов хорошо подходит вакуумный прижим, который можно заказать отдельно.
Мощность шпинделя
При выборе шпинделя нужно учитывать материал заготовки. Чем он плотнее, тем больше оборотов шпинделя потребуется для обработки. Для того, чтобы двигатель мог выдержать большие нагрузки на протяжении длительного периода времени, нужно особенно внимательно подойти к его выбору. Можно руководствоваться простым правилом: чем больше мощность шпинделя, тем лучше. Шпиндель, имеющий мощность свыше 1,5 кВт, позволяет производить обработку практически любых материалов.
При выборе станка стоит обращать внимание на базовую комплектацию, а также на дополнительные опции, которые может в случае необходимости предложить производитель. От качества комплектующих во многом зависят эксплуатационные характеристики оборудования
https://youtube.com/watch?v=1DIltw65gNM
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).
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.
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.
О фрезерных устройствах ЧПУ
При любой фрезеровке металла, как правило, осуществляется обработка поверхностей, учитывая технологические возможности оборудования ЧПУ, какие обычно связаны техническими характеристиками самих станков, их строением, уровнем точности, компоновкой. Фрезерование на станке с ПУ позволяет достигать высокой производительности производства, получая изделия совершенно идеальных геометрических поверхностей, используя фрезы, которые оснащены современными резательными приспособлениями. Причем фрезерование при помощи этих установок можно вполне заменить операцией шлифовки.
Фрезерные работы под программным управлением находят применение в самых разных производственных сферах:
- гравировка рекламных текстов объемными буквами;
- деревообрабатывающая промышленность;
- изготовление сувениров;
- рекламный бизнес;
- металлообработка на любом производстве;
- художественная резка по дереву.
О достоинствах фрезеровки на устройствах ЧПУ
Фрезерование деталей, удовлетворяющих требованиям качества и срокам исполнения, обладает рядом преимуществ:
- получение максимальной точности требуемых изображений;
- высокая скорость раскройки материала;
- наличие возможности получения объемных конструкций;
- чистота поверхностей обрабатываемого материала (отсутствие следов оплавления, нагара);
- возможность создавать детали с достаточно сложными поверхностями;
- выполнение фрезеровочных работ любых объемов.
Что со станком CNC 3018 не так и почему я не советую его покупать!
В целом мне станок понравился, мне было очень интересно его собирать и запускать в работу. Интересно возиться с управляющим софтом, наблюдать как работают двигатели и как по заготовке ходит фреза формируя чудный рельеф. Если бы не тот нюанс что для практической работы для раскройки текстолита и сверления отверстий он мне не подошел.
При работе станка я выявил несколько нюансов пагубно влияющих на результат.
- Несмотря на то, что при сборке станка использовались гайки с нулевым люфтом, люфт тем не менее имелся и проявлялся когда фреза испытывала на себе ощутимое сопротивление заготовки. Эту аказию мне удалось минимизировать, для этого в отверстия в латунной вставке я вкрутил небольшие саморезы, в результате люфт стал значительно меньше.
- Не знаю почему но при работе двигателя шпинделя ощущалась сильный шум и вибрация, эта вибрация передавалась на детали рамы станка. Помним при этом что плата управления также установлена на вертикальной раме и как на нее повлияет вибрация неизвестно.
- И самый неприятный косяк который я выявил -это периодическое выключение двигателя станка во время исполнения g-кода. Этот косяк мог не проявляться а мог вылезти в самый неподходящий момент, в тот момент когда изделие уже почти будет готово. В этот момент двигатель вырубался и чтобы продолжить нужно запустить работу программы с самого начала. Если с прочими проблемами можно как-то смириться или вылечить то с этим мириться мне уже не хотелось. Полазив по форумам я нашел несколько вероятных причин. Одна из них это недостаточная мощность китайского блока питания, движку просто не хватало тока в момент старта и под нагрузкой. Это я попытался исправить, поставив на выходе емкий электролитический конденсатор. Но это не привело к положительному результату. Другая возможная причина крылась в помехах проникающих через USB кабель.
- Также заметил неприятный момент что ходовой винт оси Y был несколько деформирован, в результате чего при движении столика станок менял тональность, видимо ходовой винт из-за кривизны немного подклинивал и излишне нагружал шаговый двигатель.
- Про проблемы с пластиковыми деталями я уже упоминал, хоть продавец и вежливо оказывал поддержку и высылал бесплатно неисправные детали но эти нюансы все-таки накладывали свой отпечаток и впечатление было уже не то.
Не знаю может подобные косяки возникают не так часто и мне в некотором плате «повезло» именно с этим станком но полазив по форумам выяснил что подобные проблемы случались не только у меня. В общем покупать этот станок я вам не советую, хотя поюзав этот товар я приобрел некий опыт которым всегда готов делиться с вами.
В итоге этот станок я отправил назад китайскому продавцу вернув всю выплаченную сумму обратно.
В настоящее время я присматриваюсь к одной из моделей станковn типа cnc 3020 Т-D300 или CNC3020B, судя по отзывам они лишены многих недостатков присущих cnc 3018. В общем друзья если у вас есть какой опыт в станка с ЧПУ то я буду рад услышать ваше мнение и добрые советы.
С н/п Владимир Васильев
Какие требования предъявлялись к станку
Чтобы станок можно было применять для изготовления печатных плат он должен соответствовать некоторым требованиям. Ведь сама по себе печатная плата достаточно точное изделие.
- Так размер рабочего поля должен быть приближен к формату А4 210 х 297 мм, ведь для ЛУТа обычно такой формат и применяют
- Должна быть обеспечена возможность работы с очень тонкими фрезами и сверлами с диаметром около 0,1 мм
- Точность перемещения инструмента должна быть не менее 0,1 мм.
- Станок должен обеспечивать работу с текстолитом, гетинаксом и тому подобными материалами.
- К станку должен прилагаться софт для работы с печатными платами
Как минимум такие требования предъявлялись к станку, для решения первостепенных задач этого должно было хватить с головой.
Я рассматривал разные станки, в основном попадались станки российского производства такие как с станки с ЧПУ POLYAX (ПОЛИАКС) но меня не устраивала их цена, для моих скромных задач стоимость станка как минимум в 100 тыщ. р. казалась через чур избыточной.
Затем я обратил внимание на зарубежные станочки, в частности китайские. Эти станки привлекали своей ценовой привлекательностью и в тоже время были очень функциональные
Так что пока я перебирал разнообразные варианты станков сайт Алиэксресс стал для меня чуть ли не самой частопосещаемой страницей.
Я рассматривал такие станки как:
CNC 3020B — размеры рабочей области составляют 300х200х45 мм. Для моих целей это вполне достаточно . Достаточно жесткая конструкция. Максимальная скорость работы заявленная продавцом продавцом 4000 мм/мин (скорость гравировки: 300-3000 мм/мин). По оси X идет перемещение за счет вращения резьбовой шпильки приводимой в движение шаговым двигателем. Причем сама резьбовая шпилька и направляющие закрыты и защищены от попадания пыли и грязи. По оси Y шаговым двигателем перемещается не столик как у многих подобных станочков а в движение приводится весь «терминал» (т.е. по оси игрик движется вся вертикальная платформа) Стоимость станка на время написания статьи составляет 37329 рублей.
CNC 2418 — размер рабочей области 240х180х40 мм. Это меньше чем мне необходимо но для получения среднего размера печатной платы может быть достаточно. Перемещение по осям X и Y идет за счет вращения резьбовых шпилек. В отличие от станка CNC 3020B по оси Y идет за счет движения рабочего столика. На сайте Алиэкспресс продается в нескольких комплектациях ( в комплект может входить лазер с мощностью от 500 до 5500 мВт). И в комплект также входит набор фрез 0,1мм и держатели заготовки. Для моих целей станок подходит в минимальной комплектации (без лазера) но придется мириться с ограниченным рабочим полем. Стоимость на Алиэкспресс составит 11400р.
CNC 1610 — это своего рода уменьшенный брат станка CNC 2418 так как все характеристики этого станочка полностью совпадают кроме габаритов станка. А следовательно рабочая область станка будет еще меньше и составит 160х100х30мм. Это уж совсем мало но за счет меньших размеров конструкция станка получается более жесткой. В комплект также идет бонусный комплект гравировальных фрез и держатели заготовки. Цена этого станочка составит 9700 рублей.
Станок типа cnc 3020 среди всех представленных оказался более совершенным, но что называется задушила жаба и я стал смотреть в сторону более бюджетных моделей.
Что такое станок для гравировки и фрезерования?
Фрезерно-гравировальный — это промышленное оборудование, которое может выполнять ряд технологических операций:
- резку заготовок.
- обработку торцов;
- сверление отверстий;
- выборку пазов;
- фрезеровку.
С помощью этого оборудования выполняют 2D, 3D фрезеровку. Станки комплектуются программным управлением. Это позволяет создавать необходимые алгоритмы работы подвижных элементов, уменьшать ручной труд при эксплуатации фрезеров.
Технические параметры
Возможности фрезерно-гравировального агрегата зависят от его характеристик. К основным параметрам относятся:
- Габариты рабочей поверхности. От этого будет зависеть допустимый размер обрабатываемой заготовки.
- Мощность шпинделя. Этот показатель влияет на возможность обработки различных материалов. Менее мощные модели не справятся с обработкой легированных сталей.
- Скорость перемещения рабочей часть. Влияет на эффективность оборудования.
- Скорость работы шпинделя.
- Система управления. Станки настраиваемые вручную менее точные и производительные. Новые модели оборудуются ЧПУ.
Как устроен фрезерный станок?
Агрегат с программным управлением имеет схожее строение с обычными станками. К ключевым элементам относятся:
- Станина. Устойчивое основание заглушает вибрации, создаваемые электромотором.
- Рабочий стол. Поверхность, на которой закрепляется заготовка, проводится основная обработка.
- Направляющие. По ним передвигается рабочая часть фрезерно-гравировального станка.
- Шпиндель. Главный элемент рабочей части. Передаёт вращательное усилие на оснастку.
- Система управления. ЧПУ. Соединение нескольких электромоторов, дисплея и клавиш управления.
Усовершенствованные модели могут комплектоваться двумя, тремя и более шпинделями, что позволяет ускорить производственный процесс.
Основные виды оборудования
При фрезеровании обработка производится по 3 и более осям с одной установки. ЧПУ направляет инструмент в строго заданном направлении, оптимальном для выполнения заданной работы. Деревообрабатывающие фрезерные станки с ЧПУ различают по конструкции консоли, размеру, способности выполнять операции станков других видов. Различают основные типы фрезерных станков:
- универсальный;
- копировальный;
- настольный;
- мини фрезер;
- токарный;
- сверлильный;
- расточной;
- гравировальный.
У 3D гравировального станка по дереву на стол устанавливается шпиндель. Он вращается от отдельного привода по единой с инструментом программе, и позволяет обрабатывать длинные детали типа вал со всех сторон за одну установку.
Универсальный фрезерный станок с ЧПУ относится к промышленным. Он крупногабаритный и способен произвести множество операций, включая:
- расточку;
- сверление;
- торцевую фрезеровку;
- зенкование;
- отрезку.
За одну установку делается грубая и чистовая обработка. Инструмент меняется автоматически. Оборудование рассчитано на непрерывную работу в течение 8- 16 часов. Выгодно приобретать аналогичное оборудование для изготовления больших и средних партий деталей. В процессе работы станочник может изменить в программе отдельные параметры.
На станке фрезерно гравировальном с ЧПУ по дереву создают резные панели и другие уникальные элементы. Программой задается объемная финальная картинка, и фреза скользит по оптимальному маршруту для быстрого и точного выполнения работы. Особенность гравировального оборудования с ЧПУ – относительно небольшая глубина обработки.
В домашней мастерской большой перечень работ выполняет настольный фрезерный станок с ЧПУ. В зависимости от установленной программы, он способен самостоятельно обрабатывать небольшие партии и единичные детали.
По конструкции станины и принципу работы различают станки:
- одностоечные – вертикальные;
- двухстоечные – портальные или консольные.
Одностоечные фрезерные станки имеют подвижный стол, обеспечивающий перемещение детали по 2 осям. Они малогабаритные и предназначены для изготовления небольших деталей. В деревообработке применяются редко, в основном рассчитаны на фрезеровку металла.
Двухколонные крупные промышленные агрегаты и небольшие настольные имеют подвижный стол и перемещающуюся по поперечинам шпиндельную головку. На крупных агрегатах она способна вращаться и менять угол наклона. В результате инструмент обрабатывает и боковые стороны деталей, торцы.
У наиболее крупных станков с ЧПУ, обрабатывающих детали до 3 м, стол для прочности неподвижен. При работе перемещается вдоль заготовки консоль с работающей по программе фрезой. Чаще всего такие станки используют для раскроя листов ДВП и ДСП с мебельной и строительной промышленности.
Механический копировально-фрезерный станок изготавливает деталь по образцу. В программу закладывается трехмерное изображение с готового предмета. Датчики определяют размеры заготовки, и фреза повторяет заданные конфигурации. Программа определяет оптимальный режим резания и кратчайшую траекторию. Изменить параметры в программе нельзя. Надо переделывать образец и снова закладывать его в программу.
При работе с копиром по образцу скользит датчик, и фреза повторяет его движения.
