Устройство фрезерного станка: схема конструкции и строение

Фрезерные станки представляют основной парк станочного оборудования для обработки деталей. Они выпускаются в разных модификациях и способны выполнять различные операции. Несмотря на разнообразие конструкций, общее устройство фрезера остается неизменным.

• Классификация фрезерных станков
• Общее устройство фрезерного станка

Классификация фрезерных станков

С учетом определенных параметров фрезерные станки подразделяются на несколько типов. По тому, где расположен шпиндель и в каком направлении он перемещается, выделяются такие разновидности:

1. Вертикальные. Шпиндель располагается и перемещается в вертикальной плоскости.
2. Горизонтальные. По отношению к заготовке шпиндель располагается в горизонтальной плоскости.
3. Комбинированные. Они имеют универсальную фрезерную головку, которую можно расположить как вертикально, так и горизонтально.

По возможности использования станки подразделяются на такие типы:

1. Универсальные, рассчитанные на осуществление нескольких операций.
2. Специализированные. Они предназначены для проведения конкретных операций (продольно-фрезерные, шпоночно-фрезерные, зубофрезерные).

По наличию консоли выделяются:

1. Консольные. В них рабочий стол закреплен на подвижных консолях, обеспечивающих возможность перемещения в 3 направлениях.
2. Бесконсольные. Стол размещен на станине и может перемещаться только по направляющим.

Тип управления дает такую классификацию:

1. С ручным управлением.
2. Полуавтоматические.
3. Автоматические или с ЧПУ.

Выбираются станки с учетом потребности производства в проведении определенных работ. Каждый из видов имеет свои преимущества и недостатки.

Общее устройство фрезерного станка

Каждый вид фрезерного станка имеет свои специфические нюансы в конструкции, но общее устройство у них аналогично. Можно выделить наиболее важные узлы и механизмы, обеспечивающие важнейшие функции.

Схема фрезерного станка

Большинство фрезерных станков имеет унифицированную конструкцию. В них задействована универсальная кинематическая схема. Вращательное движение обеспечивает асинхронный электродвигатель достаточной мощности. Крутящий момент на вал передается цепной передачей через муфту полужесткого типа. Далее предусмотрена коробка передач, включающая до 8 зубчатых колес. Она позволяет обеспечить вращение рабочего вала по нескольким схемам. Вертикальная подача имеет диапазон от 8 до 267 мм/мин, а поперечная и продольная – от 25 до 800 мм/мин.

Универсальность конструкции создает обгонная муфта на реверсную коробку. Крутящие моменты поступают на шариковую предохранительную муфту, настроенную на максимально допустимую скорость. В конструкцию станков входят нижеследующие основные узлы.

Основание

Агрегат устанавливается на чугунное цельнолитое основание, обеспечивающее его устойчивость при работе. В нем предусмотрено корыто для сбора отработанной охлаждающей жидкости. На основании устанавливается электронасос для подачи жидкости к рабочему инструменту. Данная деталь имеет простую форму для удешевления производства.

Станина

На основании с помощью болтов надежно закрепляется станина. Это важнейшая деталь (по сути, корпус), на которой монтируются основные узлы. Часть узлов установлена внутри станины (шпиндель, электродвигатель, коробка передач), а некоторые детали станка размещены снаружи. Вверху располагаются горизонтальные направляющие для передвижения ползуна, а спереди – вертикальные направляющие консоли или бабки шпинделя. Для повышения жесткости конструкции внутренняя полость усилена ребрами. Обычно станина изготавливается из стали или чугуна. Она может быть литой или сварной.

Ползун

Для фиксации и поддержки оснастки применяется ползун или хобот. В горизонтальных и универсальных станках он является обязательным элементом, а на вертикальных может отсутствовать. Узел устанавливается на конце горизонтальных направляющих станины. В вертикальных станках хобот может являться подвижной частью фрезерной головки для перемещения фрезы в вертикальном направлении.

Консоль

Работа всего фрезера во многом зависит от качества изготовления консоли. Эта деталь изготавливается из чугуна методом литья. Устанавливается на вертикальных направляющих станины. В задачу консоли входит перемещение горизонтальных направляющих для салазок. Прочность узла обеспечивается стойкой с винтом телескопического типа, регулирующим высоту, а также боковыми поддержками.

Салазки

Взаимосвязь между осями X и Y устанавливают салазки. На них крепятся верхние направляющие для передвижения рабочего стола в продольном направлении. Снизу монтируются направляющие для перемещения самих салазок по консоли. В горизонтальных станках салазки используются для горизонтального перемещения детали.

Стол

На столе установлены зажимы для обрабатываемой детали. Он монтируется на салазках и перемещается на них. Вместе с консолью и салазками стол отвечает за подачу заготовки в рабочую зону. Он может двигаться в продольном, поперечном и вертикальном направлении. На станках, как правило, обеспечивается ручное и механическое управление подачей. У большинства станков предусмотрена функция ускорения движения стола (быстрый ход). Рабочие подачи регулируются многоступенчатым переключателем (коробка переключения). Их режим выбирает работник с учетом типа материала и вида фрезы.

Шпиндель

Один из главных узлов – шпиндель. Он предназначен для крепления фрезы и передачи ей вращающего движения. Крутящий момент на вал шпинделя передается с коробки скоростей. Данный узел должен обладать высокой прочностью и жесткостью, а также точностью размеров. Изготавливается из высоколегированной стали, прошедшей закалку. Шпиндель при изготовлении тщательно шлифуется и проходит балансировку. В вертикальных станках регулируется по высоте и углу наклона относительно заготовки.

Электродвигатели

Фрезерный станок обладает несколькими электродвигателями. Главный мотор имеет наибольшую мощность. Он устанавливается в шпиндельной бабке или колонне станины. На коробке подач закрепляется двигатель, обеспечивающий рабочую и ускоренную подачу. На консоли в станке консольного типа устанавливается отдельный двигатель, отвечающий за ее перемещения. Предусмотрен также специальный двигатель небольшой мощности для подачи охлаждающей жидкости к инструменту. Размещается в поддоне основания или емкости для сбора стружки.

Фрезерные станки выпускаются нескольких типов в зависимости от расположения шпинделя, способа перемещения заготовки и управления. Они имеют определенную специфику исполнения, но составляются из двигательной, передаточной и исполнительной частей. При различии компоновки станки обладают аналогичными по назначению деталями.

• 06 сентября 2020
• 12167

Получите консультацию специалиста

Устройство фрезерного станка с ЧПУ: особенности конструкции

 Фрезерные станки с ЧПУ  – это устройства, имеющие компьютерное управление процессами. До внедрения этой технологии станки управлялись механическим способом. На станках с СУПУ сервоприводами, приводящими аппарат в действие, управляет компьютер, поэтому постоянного внимания оператора процесс уже не требует.

• Особенности устройства фрезерного станка с ЧПУ
• Как работает ЧПУ станок?

Особенности устройства фрезерного станка с ЧПУ

Фрезерный станок с ЧПУ – аппарат, позволяющий быстро и качественно изготовить любые заготовки со сложными формами из любых твердых материалов – древесины, металлов, пластика и др. Оборудование с ЧПУ значительно упрощает процесс обработки изделий, снижая потребность в ручном труде до минимума.

Такой станок может выполнять следующие функции:

• Фрезеровка.
• Точение по заданным параметрам.
• Расточка деталей.
• Зенкерование.
• Шлифовка.
• Нанесение гравировки.

Компьютерные программы, разработанные для станков, полностью управляют процессом – от контроля за движениями обрабатывающего шпинделя до включения или выключения системы охлаждения в случае необходимости.

Фрезерный станок с ЧПУ имеет следующие конструктивные особенности:

• Наличие станины, которая предназначена для крепления всех механических узлов и систем устройства.
• Рабочий стол, который может перемещаться в двух направлениях – влево/вправо и вперед/назад.
• Пульт управления. Крепится на специальном кронштейне и в большинстве станков может быть перемещен в наиболее удобное для оператора место.
• Шпиндель. Эта деталь необходима для обеспечения качественного зажима ножа и придания ему вращения.
• Колонна, на которой закреплен шпиндель. Может перемещаться в направлении вверх/вниз.
• Защитные кожухи. Требуются для того, чтобы сделать процесс работы на станке максимально безопасным. Они предназначены для защиты оператора от попадания стружки и охлаждающей жидкости, которая попадает в рабочую область под давлением.
• Дверца. Предназначена для обеспечения доступа в рабочую зону станка.
• Магазин инструментов барабанного типа. Смена ножей происходит по команде управляющего софта.

Устройства для ввода данных

Предназначено для ввода оператором параметров программы обработки изделия на фрезерном станке.

Наиболее популярными устройствами ввода являются:

• Считыватель перфоленты.
• Считыватель магнитных лент.
• Персональный компьютер.

Все они работают через порт формата RS-232-C.

Блок управления станком

Это сердце устройств с ЧПУ. Именно с помощью этого узла осуществляется все управление устройством. Функции управляющего блока:

• Чтение и обработка инструкций, вводимых оператором.
• Расшифровка кодов.
• Интерполяция (может быть линейной, круговой или спиральной). Требуется для генерации движения осей станка.
• Передача команд по управлению осями.
• Получение и обработка сигналов обратной связи о положении и скоростях осей.
• Управление дополнительными функциями – включение и выключение охлаждающей системы устройства, смена режущего инструмента, шпинделя и т. д.

 ВАЖНО!  Подсистема управления – центральная часть всего станка. Она предназначена для взаимодействия с оператором, контролирующим процесс обработки и чтения управляющих программ.

Системы управления могут быть двух типов:

• Закрытыми, то есть имеющими собственные алгоритмы и циклы работы, о специфике которых производители не распространяют информацию. Отличаются повышенной надежностью.
• Открытыми. Программное обеспечение таких устройств во многом повторяет софт, установленный на любой персональный компьютер. Их достоинствами являются доступность и небольшая стоимость электронных компонентов, большую часть из которых можно найти в любом компьютерном магазине.

Самые высокотехнологичные станки оснащены САМ-системой, которая позволяет полностью автоматизировать процесс написания управляющих программ непосредственно на станке. Яркими представителями таких станков являются системы ЧПУ серии MAPPS IV японских станков Mori Seiki. С их помощью операторы могут не только создать программу любого уровня сложности, но и провести ее полную проверку.

Исполнительный механизм

Исполнительный механизм станка включает в себя подвижный рабочий стол и шпиндель. Стол станка управляется движениями осей X и Y, а шпиндель – осью Z.

Подсистема приводов при этом включает в себя набор двигателей и винтовых передач, служащих для исполнения команд, поступающих из управляющей подсистемы – перемещения исполнительных органов станка по заданным осям.

Ходовые винты – важные компоненты исполнительной подсистемы. В сравнении со станками с ручным управлением они отличаются более высокой точностью, что позволяет минимизировать трение, возникающее при движении исполнительного органа и практически исключить появление люфтов. Устранение люфта крайне важно для работы станка, так как это позволяет обеспечить сверхточное позиционирование в пространстве и обеспечить качественное попутное фрезерование.

Двигатели – второй компонент подсистемы. Конструктивные особенности аппарата предусматривают наличие шаговых электродвигателей и серводвигателей.

Шаговые электродвигатели предназначены для преобразования электрических сигналов в дискретное механическое перемещение.

Система привода

Включает в себя:

• Схемы усилителя.
• Приводные двигатели.
• Шарико-винтовой подшипник.

Управляющий блок передает сигналы схемам усилителя о необходимой скорости движения осей и о положении рабочих поверхностей. Затем исправляющие сигналы усиливаются и приводят в действие двигатели привода, передающие усилие шарико-винтовому подшипнику, который служит для настройки расположения рабочей поверхности стола.

Система обратной связи

Основными ее компонентами являются датчики, которые работают по принципу измерительной системы. Они постоянно осуществляют контроль за положением и скоростью ножа.

Блок управления принимает эти сигналы и генерирует новые на основании исчисления разницы между заданными и текущими параметрами, корректируя скорость и направление резки.

 ВАЖНО!  Основная задача системы обратной связи – обеспечение управляющей системы сведениями о реальном положении исполнительного органа фрезерного станка и о скорости, с которой работают его двигатели.

Пульт управления

Представляет собой дисплей, на котором отображаются команды, сигналы и другие сведения со станка. Закрепляется на кронштейне и может быть перемещен в удобное для оператора место.

Схема устройства фрезерного станка с ЧПУ

Как работает ЧПУ станок?

Процесс изготовления деталей на фрезерном станке с ЧПУ состоит из нескольких важных этапов.

1. Проработка дизайна изделия. С помощью специализированного ПО создается двух или трехмерная модель детали.
2. Создается программа для ЧПУ. В моделях, оснащенных САМ-системами, модель детали самостоятельно преобразовывается в g-код. В стандартных моделях программа разрабатывается оператором и подгружается в систему.
3. Следующий этап – настройка фрезерного станка. Процедура производится в несколько шагов:

• Проверка комплектации. Нужно убедиться, что все технические жидкости присутствуют в достаточном объеме.
• Проверьте рабочую зону и уберите лишние предметы с рабочей поверхности.
• Включите компрессор и проверьте давление в системе.
• Запустите станок, включив кнопку питания.
• Загрузите инструменты в барабан в порядке, указанном в программе для ЧПУ.
• Установите деталь в тиски или укрепите на рабочем столе аппарата.
• Установите параметр коррекции исполнительного органа.
• Загрузите программу ЧПУ в управляющий блок.

4. Фрезеровка. Перед тем как приступить к производству, следует сделать пробный прогон. После завершения работы выньте деталь из тисков и отключите станок от питания.

Современные компьютерные технологии активно внедряются в производство. Например, фрезерные станки с ЧПУ позволяют быстро и эффективно обработать любые участки изделий без привлечения ручного труда операторов. Сферу использования станка с ЧПУ при этом определяет его устройство и принцип работы, поэтому, перед тем как выбрать оборудование для предприятия, следует определиться с тем, какие изделия и из каких материалов на нем будут производиться.

• 05 октября 2020
• 5740

Получите консультацию специалиста

Мега-гид по фрезерным станкам

— что это такое, типы и характеристики

🛠 Фрезерный станок — один из самых увлекательных инструментов для тех из нас, кто увлечен производством и обработкой.

В этой статье мы рассказываем о том, что такое фрезерные станки, какие виды существуют, для чего они используются и какие виды деталей и операций можно на них выполнять.

👇 Продолжайте читать! Вы найдете видео, персонализированные изображения…

📖 Что вы хотите прочитать?

Что такое фрезерный станок и для чего мы его используем?

Пример классического универсально-фрезерного станка, модель OPTIMUM MT 230 S с цифровой индикацией, промышленный станок. Цена около 27.000€

Фрезерный станок – это станок, который выполняет черновую обработку, резку или (даже) сверление различных твердых материалов, обычно металла. Это делается путем удаления стружки за счет высокоскоростного вращения фрезы и движения осей либо элемента, либо механизма.

Этот вид технологии изготовления деталей путем их вырезания называется механической обработкой.

Фреза — это режущий инструмент, используемый во фрезерных станках. Фреза содержит одну или несколько режущих кромок, удаляющих металлическую стружку при вращении инструмента. Существует множество различных типов фрез, в зависимости от типа работы, которую необходимо выполнить на детали. Вот несколько примеров:

Различные типы фрез (фрезерных инструментов) для различных операций, которые можно выполнять на фрезерном станке.

Все еще не понятно, что такое фрезерный станок и как им пользоваться? Я думаю, что эти концепции лучше всего объяснить с помощью видео. Вот обучающее видео об использовании вертикально-фрезерного станка, о котором мы говорим в этой статье:

Части фрезерного станка

Теперь, когда мы знаем, каковы его функции, давайте познакомимся с анатомия фрезерного станка. Для этого мы должны учитывать, что его детали и аксессуары будут различаться в зависимости от модели машины. По этой причине мы назовем наиболее важные из них.

Стол

Сюда мы поместим деталь, которую нужно фрезеровать. На столе блок необработанного металла, подлежащий фрезерованию, фиксируется с помощью различных систем. Наиболее распространенная система заключается в удержании детали с помощью тисков или зажимов, винтов и Т-образных гаек, так как перед началом фрезерования деталь должна быть прочно закреплена и находиться в правильном положении.

Шатуны

Это те, которые придают движение декартовым осям. Есть по одному «X», «Y» и «Z» соответственно. С их помощью мы будем перемещать компонент, закрепленный на станине, и шпиндель, содержащий фрезу. Фрезерный станок может иметь больше этих элементов в зависимости от количества возможных движений или если мы поместим четвертую ось вращения.

Головка

Содержит устройство, удерживающее и фиксирующее режущий элемент. В некоторых случаях он может содержать кнопку питания и аксессуары, такие как лампы и шланги охлаждающей жидкости. И содержит ось инструмента или шпиндель, вращающийся элемент, на котором размещается фреза.

Двигатель

Еще один из основных элементов фрезерного станка. Это сердце машины. Его мощность, обороты и крутящий момент варьируются в зависимости от модели и предполагаемого использования.

Существуют двигатели с регулируемой скоростью, которая осуществляется электронным способом, и двигатели с фиксированной скоростью, которые регулируют скорость и мощность с помощью системы шкивов или шестерен.

Редуктор

Не все материалы, не все металлы режут с одинаковой скоростью. Любая комбинация режущего материала и материала, подлежащего резке, требует скорости инструмента, чтобы обеспечить наилучшую отделку и гарантировать, что срок службы инструмента не пострадает.

Вот почему фрезерные станки имеют редуктор, который берет выходную мощность двигателя и преобразует ее с различными регулируемыми скоростями или даже в разных направлениях (для возможности фрезерования вертикально или горизонтально) или элементы машины (для возможности автоматического движение по одной из осей).

Какие существуют типы фрезерных станков?

Как и для большинства инструментов, существуют различные фрезерные станки со специфическими функциями, размерами и характеристиками. Их можно классифицировать по разным критериям.

Вот некоторые классификации фрезерных станков в соответствии с характеристиками, которые мы считаем наиболее важными, с практическим объяснением и иллюстрациями 👇

По ориентации шпинделя

Относится к направлению режущего инструмента. В традиционных фрезерных станках это происходит только в одном положении, которое может быть следующим:

• Горизонтально-фрезерный станок . Ось шпинделя горизонтальная, фрезы установлены на горизонтальном валу, называемом оправкой.
  Эти станки являются первыми конструкциями фрезерных станков. У них есть горизонтальный шпиндель, мост, поддерживающий оправку в очень жестком положении, и координатный стол, который перемещается вверх и вниз по консоли (вертикальной оси).
• Вертикально-фрезерный станок . Здесь положение на шпинделе вертикальное, перпендикулярное координатному столу. Может иметь поворотную головку, если имеется возможность наклона шпинделя для выполнения определенных операций под углом.
  Вертикально-фрезерные станки сегодня более распространены, и они являются стандартом, когда речь идет о фрезерных станках и центрах с ЧПУ. На старых моделях деталь обычно перемещается вверх и вниз (так же, как и на горизонтальных), но на большинстве современных фрезерных станков головка движется вверх и вниз для обработки детали.
• Универсальный фрезерный станок . Этот станок сочетает в себе два предыдущих типа и имеет возможность использования инструмента в горизонтальном и вертикальном положении.

В зависимости от количества осей

Они будут определять типы движения нашего фрезерного станка. Чем больше количество осей, тем больше возможности обработки, а также стоимость станка и сложность программирования операций:

• 3 оси . Это основные ортогональные направления машины с такими характеристиками. Они представляют оси X, Y, Z для обработки в трех измерениях пространства.
• 4 оси . К упомянутым добавляется возможность вращения обрабатываемого объекта на столе. 4 боковые грани могут быть отфрезерованы или также может быть установлен инструмент для фиксации 4 деталей вместо одной в каждом цикле.
• 5 осей . Добавьте к 3 типичным осям стол, способный вращаться по 2 различным осям. Это позволяет наклонять деталь для фрезерования со всех сторон, кроме одной, сводя к минимуму количество различных захватов и позволяя резаку получить доступ ко многим закоулкам детали. Как правило, 5-осевое фрезерование выполняется на обрабатывающих центрах, о которых мы поговорим позже.

В соответствии с их структурой

Структура обычного фрезерного станка

Обычные фрезерные станки имеют С-образная конструкция , на которой распределены элементы машины. Наиболее важной особенностью конструкции фрезерного станка является жесткость, позволяющая выдерживать усилия фрезерования без деформации и поддерживать допуски заготовки.

Классические вертикальные или горизонтальные фрезерные станки ( коленные фрезы ) обычно имеют координатный стол (X и Y), который перемещается вверх и вниз по оси Z на жесткой опоре, называемой консолью. Большинство современных фрезерных станков и вертикальных обрабатывающих центров обычно имеют стационарные оси X и Y, и именно головка (а не деталь) перемещается вверх и вниз по независимым направляющим (9). 0013 станины ). Оба имеют схожую структуру C.

Конструкции, поддерживающие усилия фрезерного станка, обычно изготавливают из чугуна для получения очень тяжелых и жестких деталей, поддерживающих форму фрезерного станка и поглощающих вибрации. Существуют также сварные стальные рамы, которые обычно менее жесткие.

Передвижной мост или портал

В этом случае перемещается не стол и, следовательно, не заготовка. Двигается структура, удерживающая голову. Обычно они очень большие и используются на плоских предметах, с которыми трудно обращаться.

Колонно-фрезерный станок

В них шпиндель размещен в вертикальной колонне, по которой он перемещается вверх и вниз и из которой выходит и входит через плечо. Эта конструкция используется, когда детали большие или тяжелые, так как это машина, которая перемещается вокруг детали, чтобы обработать ее, и движения сведены к минимуму. Расточные станки, которые специализируются на обработке отверстий с очень точными допусками, обычно представляют собой стационарные или мобильные станки с колонной.

По методу контроля

Ручные фрезерные станки

В самых простых фрезерных станках используются кривошипы с нониусом (шкалы для контроля подачи), чтобы оператор мог перемещать оси при их повороте. Некоторые фрезерные станки также включают автоматическую подачу на один из своих валов, оператор может задействовать вал для его автоматического перемещения и завершить операцию, не перемещая кривошип.

Фрезерный станок с УЦИ (цифровое считывание)

Одним из наиболее распространенных аксессуаров для ручного станка является УЦИ. Считыватель указывает положение осей на экране, поэтому нет необходимости использовать рукоятки нониуса или выполнять больше измерений, чем необходимо.

Короче говоря, управление по-прежнему ручное, но вам поможет читатель.

УЦИ можно приобрести непосредственно установленным на фрезерный станок или установить позже в относительно простой модификации. Вот видео о том, как использовать и устанавливать УЦИ на фрезерный станок:

Фрезерные станки с ЧПУ (ЧПУ)

Этот тип станков полностью оснащен цифровым управлением. Идеально подходит для автоматизации производственных процессов. Операции резки и фрезерования предварительно проектируются на компьютере в программном обеспечении CAM и передаются на станок в формате GCODE.

Эти фрезерные станки можно приобрести с числовым программным управлением или модифицировать до ручного фрезерного станка, чтобы им можно было управлять с помощью ЧПУ. Вот один из примеров того, как преобразовать фрезерный станок в систему ЧПУ:

Фрезерные станки для любителей и небольших мастерских

Мы говорили о промышленных станках, стоимость которых составляет порядка нескольких десятков тысяч евро. Знаете ли вы, что есть более дешевые модели для небольших мастерских и для обучения?

Мы собрали несколько обзоров существующих более дешевых моделей и типов, чтобы вы могли получить представление о вариантах, которые существуют помимо промышленных фрезерных станков.

Tormach

Фрезерные станки Tormach значительно дороже и очень популярны в США в качестве станков для начинающих или для небольших мастерских.

Фрезерные станки Grizzly

Фрезерные станки с ЧПУ

Подобно тому, как мы говорили о лучших портальных фрезерных станках для фрезерования очень больших деталей, этот тип конструкции также используется в станках для любителей, известный как Фрезерные станки с ЧПУ .

Они не обладают такой жесткостью, как обычные фрезерные станки с чугунной рамой, поэтому их часто используют для фрезерования дерева, пластика, углеродного волокна или алюминия. Из-за больших размеров по осям X и Y и уменьшенного хода по оси Z они в основном используются для обработки простых пластин или плоских деталей. Они всегда имеют числовое управление.

Фрезерный станок с ЧПУ с алюминиевым профилем, модель OX CNC. Фрезерный станок с ЧПУ с алюминиевой структурой для легкой обработки алюминия. Модель 6040.

Какие области применения у фрезерного станка?

Для чего используется фрезерный станок? Фрезерные станки используются для изготовления механически обработанных деталей, которые обычно изготавливаются из металла (стали, алюминия или других металлов), хотя они также могут быть изготовлены из пластмассы или дерева.

Детали, изготавливаемые механической обработкой, могут быть единичными, мелкими или средними сериями; для промышленного применения, машиностроения, аэрокосмической, медицинской промышленности. .. Они также изготавливаются путем механической обработки или детали обрабатываются для массового производства, например, в автомобильной промышленности.

Фрезерные станки, которые мы представили в этой статье, в основном представляют собой открытые фрезерные станки, 3 оси, ручные, с цифровым считыванием… Этот тип традиционных фрезерных станков используется для небольших серий или отдельных деталей, они позволяют работать быстро, а ручное или автоматическое управление машиной. Они обычно используются в небольших мастерских, в мастерских по изготовлению оснастки или прототипов, в школах механообработки, мастерских механиков…

Мастерская прототипирования с вертикальными фрезерными станками с цифровым считыванием (DRO)

Для производственных тиражей в крупных мастерских часто используются обрабатывающие центры с ЧПУ, которые представляют собой станки, по сути являющиеся фрезерным станком, но закрытые и управляемые компьютером (ЧПУ), обычно имеющие автоматическую смену инструмента и часто более 3-х осей.

Обрабатывающий цех с обрабатывающими центрами и токарными станками с ЧПУ

Детали с более сложной геометрией изготавливаются на 5-осевых обрабатывающих центрах , которые позволяют вращать деталь по двум осям вращения, чтобы фреза могла получить доступ ко всем сторонам объекта (кроме рукояти) и фрезеровать под любым углом.

Фрезерные работы

Функции этого устройства очень разнообразны и будут зависеть от особенностей каждого станка. Тем не менее, мы можем назвать основные из них.

• Строгание.
• Канавка. Для создания точных полостей в некоторых материалах. Они могут быть прямыми или фигурными. Они будут иметь толщину, определяемую фрезой, и траекторию, ограниченную движением осей.
• Сверление. Универсальность фрезерного станка позволяет выполнять отверстия точного диаметра и длины. Первый обычно определяется размером используемой фрезы. Эти отверстия могут быть гладкими, коническими или с резьбой.
• Производство зубчатых колес. Одним из основных применений четырехосевого фрезерного станка с винтовой функцией является изготовление коронок, шестерен, кулачков, шестерен и всех видов деталей трансмиссии.

Чем фрезерный станок отличается от токарного станка?

Токарный станок и фрезерный станок являются двумя столпами механической обработки, но они имеют совершенно разные области применения и характеристики.

Токарный станок используется для изготовления вращающихся деталей . То есть детали, которые можно создать, обтачивая металлический цилиндр и удаляя металл токарными инструментами.

Токарный станок появился раньше, чем фрезерный станок, и его можно использовать для производства более дешевых деталей, если они имеют правильную форму и могут быть адаптированы к станку. Некоторые детали можно изготовить только на токарном станке, например, винты, шпиндели, валы… С другой стороны, токарный станок менее универсален, поскольку фрезерный станок позволяет создавать большее разнообразие геометрий и различных деталей.

Вот видео с дополнительной информацией о токарном станке, если вам интересно узнать об этом станке:

Что такое обрабатывающий центр?

Обрабатывающие центры — это машины, которые имеют много общих характеристик с фрезерными станками. По сути, можно сказать, что они являются подгруппой фрезерных станков, но они были модернизированы для производства обрабатываемых деталей в больших объемах и с высокой точностью.

Обрабатывающие центры имеют следующие характеристики:

• Имеют числовое управление (ЧПУ)
• Могут выполнять различные операции механической обработки, кроме фрезерования, нарезания резьбы и сверления
• Имеют крышку, которая их закрывает
• Имеют автоматическую смену инструмента
• Могут иметь более 3 осей

Как и у фрезерных станков, существуют вертикальные и горизонтальные обрабатывающие центры, хотя различие не такое простое, как у фрезерные станки.

В настоящее время фрезерные станки обычно используются в небольших мастерских и для изготовления прототипов, отдельных деталей, крупных деталей… Обрабатывающие центры с ЧПУ несут большую часть производственной нагрузки на детали с ЧПУ.

Вы хотите производить детали механической обработкой?

В Bitfab мы можем помочь вам с вашими проектами по механической обработке.

Если вы пришли к этой статье в поисках дополнительной информации о механической обработке и считаете, что это правильный выбор для ваших производственных нужд, не стесняйтесь оставить нам контактное сообщение.

Как проектировать детали для станков с ЧПУ

В этом полном руководстве по проектированию для станков с ЧПУ мы собрали основные и передовые методы проектирования и советы, которые помогут вам достичь наилучших результатов для ваших нестандартных деталей.

Есть несколько простых шагов, которые вы можете предпринять, чтобы оптимизировать свои конструкции для обработки с числовым программным управлением (ЧПУ). Следуя правилам проектирования для производства (DFM), вы можете получить больше от широких возможностей обработки с ЧПУ. Однако это может быть непросто, поскольку не существует общеотраслевых стандартов.

В этой статье мы предлагаем подробное руководство по передовым методам проектирования станков с ЧПУ. Чтобы собрать эту обширную актуальную информацию, мы запросили отзывы у отраслевых экспертов и поставщиков услуг по обработке с ЧПУ. Если вы оптимизируете расходы, проверьте

это руководство по проектированию экономичных деталей для станков с ЧПУ.

Что такое процесс обработки с ЧПУ?

Это схема станка с ЧПУ

CNC-обработка — это субтрактивная технология производства. В ЧПУ материал удаляется из твердого блока с помощью различных режущих инструментов, которые вращаются с высокой скоростью — тысячи оборотов в минуту — для производства детали на основе модели САПР. И металлы, и пластмассы можно обрабатывать на станках с ЧПУ.

Детали, обработанные на станках с ЧПУ, имеют высокую точность размеров и жесткие допуски. ЧПУ подходит как для крупносерийного производства, так и для разовых работ. Фактически, обработка с ЧПУ в настоящее время является наиболее экономически эффективным способом производства металлических прототипов, даже

по сравнению с 3D-печатью
.

Прочтите наш

введение в основной принцип обработки с ЧПУ
.

Каковы основные ограничения конструкции ЧПУ?

ЧПУ предлагает большую гибкость конструкции, но есть несколько ограничений. Эти ограничения относятся к базовой механике процесса резания и в основном касаются геометрии инструмента и доступа к нему.

Геометрия инструмента

Наиболее распространенные режущие инструменты с ЧПУ (концевые фрезы и сверла) имеют цилиндрическую форму и ограниченную длину резания.

По мере удаления материала с заготовки геометрия инструмента переносится на обрабатываемую деталь. Это означает, например, что внутренние углы детали с ЧПУ всегда имеют радиус, независимо от того, насколько маленький режущий инструмент использовался.

Доступ к инструменту

Для удаления материала режущий инструмент приближается к заготовке непосредственно сверху. Элементы, к которым нет доступа таким образом, не могут быть обработаны на станках с ЧПУ.

Из этого правила есть исключение: подрезы. В конце этой статьи есть раздел о подрезах.

Мы рекомендуем выровнять все элементы вашей модели (отверстия, полости, вертикальные стенки и т. д.) по одному из шести основных направлений. Однако рассматривайте это правило как рекомендацию, а не ограничение, т.к.

5-осевые системы ЧПУ
предлагают расширенные возможности удержания заготовки.

Доступ к инструменту также является проблемой при обработке элементов с большим отношением глубины к ширине. Например, чтобы добраться до дна глубокой полости, вам нужны инструменты с большим радиусом действия. Это означает более широкий диапазон движения рабочего органа, что увеличивает вибрацию станка и снижает достижимую точность.

Производство упростится, если вы спроектируете детали, которые можно обрабатывать на станках с ЧПУ с помощью инструмента максимально возможного диаметра и минимально возможной длины.

Проблема, которая часто возникает при разработке детали для станков с ЧПУ, заключается в том, что не существует общеотраслевых стандартов. Производители станков и инструментов с ЧПУ постоянно совершенствуют возможности технологии, расширяя границы возможного. В таблице ниже приведены рекомендуемые и допустимые значения для наиболее распространенных функций, встречающихся в деталях, обработанных на станках с ЧПУ.

Полости и карманы

Иллюстрация полостей и карманов

Рекомендуемая глубина впадины: 4-кратная ширина впадины

Концевые фрезы имеют ограниченную длину резания (обычно в 3–4 раза больше их диаметра). Отклонение инструмента, эвакуация стружки и вибрации становятся более заметными, когда полости имеют меньшее отношение глубины к ширине.

Ограничение глубины полости в четыре раза по сравнению с ее шириной обеспечивает хорошие результаты.

Если требуется большая глубина, рассмотрите возможность проектирования деталей с переменной глубиной полости.

Фрезерование глубоких полостей: Полости, глубина которых более чем в шесть раз превышает диаметр инструмента, считаются глубокими. Соотношение диаметра инструмента к глубине полости до 30:1 возможно при использовании специальной оснастки (максимальная глубина: 35 см с концевой фрезой диаметром 1 дюйм).

Внутренние края

Изображение внутренних краев

Вертикальный угловой радиус

Рекомендуется: ⅓ глубины полости (или больше)

Использование рекомендуемого значения радиуса внутреннего угла гарантирует, что можно использовать инструмент подходящего диаметра и согласуется с рекомендациями по рекомендуемой глубине полости.
Увеличение угловых радиусов немного выше рекомендуемого значения (например, на 1 мм) позволяет инструменту резать по круговой траектории, а не под углом 90°. Это предпочтительнее, поскольку обеспечивает более высокое качество отделки поверхности. Если требуются острые внутренние углы под углом 90 градусов, рассмотрите возможность добавления подточки под Т-образную кость вместо уменьшения радиуса угла.

Радиус пола

Рекомендуется: 0,5 мм, 1 мм или без радиуса

Выполнимо: любой радиус

Концевые фрезы имеют плоскую или слегка закругленную нижнюю режущую кромку. Другие радиусы пола можно обрабатывать с помощью инструментов со сферическим концом. Хорошей практикой проектирования является использование рекомендуемых значений, так как это предпочитают машинисты.

Тонкие стенки

Минимальная толщина стенки

Рекомендуется: 0,8 мм (металл), 1,5 мм (пластик)

Выполнимо: 0,5 мм (металлы), 1,0 мм (пластики)

Уменьшение толщины стенки снижает жесткость материала, что увеличивает вибрации при обработке и снижает достижимую точность. Пластмассы склонны к короблению (из-за остаточных напряжений) и размягчению (из-за повышения температуры), поэтому рекомендуется большая минимальная толщина стенки. Допустимые значения, указанные выше, следует рассматривать в каждом конкретном случае.

Отверстия

Диаметр

Рекомендуется: стандартное сверло

Выполнимо: любой диаметр больше 1 мм

Отверстия обрабатываются с помощью сверла или концевой фрезы. Размер сверл стандартизирован (в метрических и имперских единицах). Развертки и расточные инструменты используются для чистовой обработки отверстий, требующих жестких допусков. Для высокоточных отверстий диаметром менее 20 мм рекомендуется использовать стандартный диаметр.

Максимальная глубина

Рекомендуется: 4-кратный номинальный диаметр

Типовой: 10-кратный номинальный диаметр

Выполнимо: 40-кратный номинальный диаметр

Отверстия нестандартного диаметра должны быть обработаны концевой фрезой. В этом случае применяются ограничения максимальной глубины полости, и следует использовать рекомендуемое значение максимальной глубины. Отверстия глубже стандартного значения обрабатываются специальными сверлами (минимальный диаметр 3 мм). Глухие отверстия, обработанные дрелью, имеют коническую форму дна (угол 135 градусов), а отверстия, обработанные концевой фрезой, — плоские.
Нет особого предпочтения между сквозными или глухими отверстиями при обработке с ЧПУ.

Резьба

Иллюстрация резьбы

Размер резьбы

Минимум: M1 (и ниже в некоторых случаях)

Рекомендуется: M6 или больше

Резьба нарезается метчиками, а наружная резьба – плашками. Метчиками и плашками можно нарезать резьбу до М2. Инструменты для нарезания резьбы с ЧПУ широко распространены и предпочитаются машинистами, поскольку они снижают риск поломки метчика. Резьбовые инструменты с ЧПУ можно использовать для нарезания резьбы до M6.

Длина резьбы

Минимум: 1,5-кратный номинальный диаметр

Рекомендуется: 3-кратный номинальный диаметр

Большая часть нагрузки, прикладываемой к резьбе, воспринимается несколькими первыми зубьями (до 1,5-кратного номинального диаметра). Таким образом, резьба длиннее, чем в 3 раза больше номинального диаметра, не требуется.

Для резьбы в глухих отверстиях, нарезанных метчиками (т. е. для всех резьб меньше M6), добавьте длину без резьбы, равную 1,5-кратному номинальному диаметру на дне отверстия. Когда можно использовать инструмент для нарезания резьбы с ЧПУ (например, резьба больше M6), отверстие можно нарезать по всей его длине.

Мелкие элементы

Иллюстрация мелких элементов ЧПУ

Минимальный диаметр отверстия

Рекомендуется: 2,5 мм (0,1 дюйма»)

Выполнимо: 0,05 мм (0,005 дюйма»)

Большинство механических мастерских могут точно обрабатывать полости и отверстия с помощью инструментов диаметром до 2,5 мм (0,1 дюйма). Все, что ниже этого предела, считается микрообработкой. Для обработки таких элементов требуются специальные инструменты (микросверла) и экспертные знания, потому что физика процесса резания меняется в зависимости от масштаба. Поэтому рекомендуется избегать их без крайней необходимости.

Допуски

Иллюстрация допусков ЧПУ

Типовой: +-0,1 мм

Выполнимо: +-0,02 мм

Наши допуски: 2768 средний или тонкий. Если допуски не указаны, партнеры-производители будут использовать выбранный сплав 2768.
Допуски определяют границы допустимого размера. Достижимые допуски варьируются в зависимости от базового размера и геометрии детали. Приведенные выше значения являются разумными рекомендациями.

Текст и надписи

Рекомендуется: размер шрифта 20 (или больше), гравировка 5 мм

Гравированный текст предпочтительнее тисненого, так как удаляется меньше материала. Рекомендуется использовать минимальный размер шрифта -20 без засечек (например, Arial или Verdana). Многие станки с ЧПУ имеют предварительно запрограммированные процедуры для этих шрифтов.

Настройки станков с ЧПУ и ориентация деталей

Схема детали, требующей нескольких настроек

Доступ к инструменту является одним из основных конструктивных ограничений при обработке с ЧПУ. Чтобы достичь всех поверхностей модели, заготовку необходимо несколько раз повернуть.

Всякий раз, когда заготовка вращается, станок должен быть повторно откалиброван и должна быть определена новая система координат.

При проектировании важно учитывать настройки машины по двум причинам:

• Общее количество установок машины влияет на стоимость. Вращение и повторное выравнивание детали требует ручной работы и увеличивает общее время обработки. Это часто приемлемо, если деталь нужно повернуть до трех или четырех раз, но все, что превышает этот предел, является чрезмерным.

• Для достижения максимальной относительной точности позиционирования необходимо обработать два элемента в одном и том же установе. Это связано с тем, что новый шаг калибровки вносит небольшую (но не пренебрежимо малую) ошибку.

Что такое 5-осевая обработка с ЧПУ?

5-осевой станок с ЧПУ перемещает режущие инструменты или детали по пяти осям одновременно. Многоосевые станки с ЧПУ могут изготавливать детали сложной геометрии, поскольку они имеют две дополнительные оси вращения. Эти машины устраняют необходимость в нескольких установках машины.

Каковы преимущества и ограничения 5-осевой обработки с ЧПУ?

Пятиосевая обработка с ЧПУ позволяет инструменту постоянно оставаться по касательной к режущей поверхности. Траектории движения инструмента могут быть более сложными и эффективными, что приводит к получению деталей с лучшим качеством поверхности и меньшим временем обработки.

Тем не менее, 5-осевое ЧПУ имеет свои ограничения. Базовая геометрия инструмента и ограничения доступа к инструменту остаются в силе (например, нельзя обрабатывать детали с внутренней геометрией). При этом стоимость использования таких систем выше.

Поднутрения на станке с ЧПУ

Поднутрения — это элементы, которые нельзя обработать с помощью стандартных режущих инструментов, так как некоторые их поверхности недоступны непосредственно сверху.

Существует два основных типа поднутрений: Т-образные пазы и ласточкины хвосты. Подрезы могут быть односторонними или двусторонними и обрабатываются специальными инструментами.

Режущие инструменты с Т-образными пазами состоят из горизонтального режущего диска, прикрепленного к вертикальному валу. Ширина поднутрения может варьироваться от 3 мм до 40 мм. Мы рекомендуем использовать стандартные размеры ширины (т. е. целые миллиметры или стандартные дюймовые доли), так как более вероятно, что соответствующий инструмент уже доступен.

Для режущих инструментов типа «ласточкин хвост» угол является определяющим размером элемента. Стандартными считаются инструменты типа «ласточкин хвост» под углом 45 и 60 градусов. Также существуют инструменты с углом 5, 10 и до 120 градусов (с шагом 10 градусов), но они используются реже.

Т-образный паз (слева), подрез типа «ласточкин хвост» (посередине) и односторонний подрез на внутренней стенке (справа).

Конструкция с выточками для станков с ЧПУ

При проектировании деталей с выточками на внутренних стенках не забудьте добавить достаточный зазор для инструмента. Хорошее эмпирическое правило состоит в том, чтобы добавить пространство, равное как минимум четырехкратной глубине поднутрения между обработанной стеной и любой другой внутренней стеной.

Для стандартных инструментов типичное соотношение между диаметром резания и диаметром вала составляет 2:1, что ограничивает глубину резания. Когда требуется нестандартная выточка, механические мастерские обычно изготавливают собственные инструменты для выточки по индивидуальному заказу. Это может увеличить время выполнения и стоимость, поэтому по возможности избегайте этого.

Составление технического чертежа

Технические чертежи иногда используются инженерами для передачи станочнику конкретных производственных требований. Если вам интересна эта тема, прочитайте эту статью о

как, когда и зачем использовать технические чертежи.

Загрузка технического чертежа с котировкой Hubs

Обычно мы не требуем технического чертежа для заказов на нашей платформе, но в некоторых случаях они могут добавить ценный контекст к запросу котировки. Некоторые спецификации проекта нельзя включить в файл STEP или IGES. Например, вам потребуется включить двухмерный технический чертеж, если ваша модель включает резьбовые отверстия или валы и/или размеры с допусками более жесткими, чем для выбранного сплава 2768.

Если вы добавляете технический чертеж, убедитесь, что он соответствует спецификациям загруженных файлов. Если технические чертежи не соответствуют загруженным файлам или спецификации предложения:

• Спецификации предложения считаются отправной точкой для технологии, материала и отделки поверхности.

• Технические чертежи считаются отправной точкой для спецификаций резьбы, спецификаций допусков, деталей отделки поверхности, запросов на маркировку деталей и спецификаций термообработки.

• Файл САПР считается точкой отсчета для проектирования детали, геометрии, размеров и расположения элементов.

Для получения дополнительной информации см.

политика спецификаций
.

Каковы лучшие практики Hubs для обработки с ЧПУ?

• Конструктивные детали, которые можно обрабатывать с помощью инструмента максимально возможного диаметра.