Что такое фрезерная обработка с ЧПУ и как она работает?

Что такое фрезерование с ЧПУ?

Фрезерование - это удаление части материала для придания ей другой формы. Станки, используемые для этой цели, называются фрезерными. Старые и классические станки не имели компьютеризированной системы, поэтому им не хватало точности и аккуратности.

Современная машина использует компьютерное программное обеспечение для своей функциональности. Такие машины известны как Фрезерные станки с ЧПУ. CNC - это аббревиатура от "Computer Numerical Control". Запрограммированные инструкции подаются на станок. В результате станок, следуя инструкциям, разрезает заготовку.

Запрограммированные инструкции обычно представлены в виде кодов M и G. Оба кода отличаются друг от друга и выполняют разные функции. Машина удерживает заготовку в неподвижном состоянии. Вращающиеся фрезы перемещаются и режут материал в соответствии с запрограммированными инструкциями.

Благодаря компьютеризированному программному обеспечению, управляющему станком, производители получают точность 100%. Первый станок с ЧПУ был изобретен в 1952 году. С тех пор мы наблюдаем прогресс в области ЧПУ. Теперь доступны станки с высочайшей универсальностью. Для простых задач используются станки с ЧПУ с тремя осями движения.

Для более сложных работ используются станки с пятью или даже семью осями движения. Режущие инструменты перемещаются по этим осям в соответствии с инструкциями программного обеспечения. Благодаря такому движению станки с ЧПУ могут создавать сложные конструкции и формы в деталях. Именно поэтому они популярны и наиболее часто используются.

Как работают фрезерные станки с ЧПУ?

Как мы все знаем, станки с ЧПУ в основном держат заготовку, а ротационные фрезы ее режут. Однако на самом деле эти станки устроены гораздо сложнее. Их механизм включает в себя множество этапов. Ниже мы рассмотрим этапы, которые делают станки с ЧПУ такими точными.

Шаг 1: Создание модели CAD

Сначала инженеры создают двухмерные модели CAD (Computer-Assisted Design). Для создания таких моделей существует различное программное обеспечение. Autodesk Fusion 360 - самое известное и надежное. Эта модель создается в соответствии с требуемой формой детали.

Процесс изготовления этой модели имеет ключевое значение. Небольшие ошибки будут стоить времени и денег. Если модель CAD несовершенна, вы получите неправильную форму. Известные компании нанимают специалистов по проектированию моделей CAD. Они помогают им создать модель детали, которую они хотят получить от станка.

Шаг 2: Создание инструкций с помощью CAM

После того как CAD-модель готова, она подвергается обработке в программе CAM. Эта программа CAM (автоматизированное производство) создает инструкции на основе предоставленной модели. Эти инструкции 100% точны и соответствуют форме и дизайну моделей.

Инструкции, созданные в CAM, дают различные команды станку для получения требуемой формы или дизайна детали. Эти инструкции содержат следующую информацию:

• Какая скоростная машина должна работать?
• Какой тип режущего инструмента следует использовать?
• По каким осям и в каком направлении должен двигаться режущий инструмент?

Функциональность CAM имеет огромное значение. Затем эти инструкции вводятся в компьютер станка. Режущие инструменты и другие компоненты действуют слаженно. Они выполняют поставленную задачу, следуя полученной информации.

Шаг 3: Настройка фрезерного станка с ЧПУ

Оператор станка подает запрограммированные инструкции на фрезерный станок с ЧПУ. Помните, что этот станок состоит из компьютера. Заготовка устанавливается на станине станка. Оператор также проверяет размеры обрабатываемого материала. Важно убедиться, что заготовка имеет нужный размер.

Если размер заготовки выбран неверно, фреза не сможет выполнять резку в соответствии с командами программного обеспечения. Расположение заготовки также имеет решающее значение. Она должна находиться под вращающимся режущим инструментом. Все эти мелочи проверяются при настройке станка.

Шаг 4: Выполнение программы с помощью машины

После того как настройка станка завершена, можно приступать к самому процессу резки. Оператор запускает программу. Фреза перемещается и точно разрезает заготовку. Это заключительный этап; вы получаете точную деталь 100%.

Машина подгоняет форму и дизайн модели, которую вы сделали на первом этапе. Компьютерное программное обеспечение управляет всем процессом. Однако оператор станка все равно необходим для выполнения программ. Однако для ручных фрезерных станков требуется больше рабочих, чем для фрезерных станков с ЧПУ.

Быстрая информация: Фрезерный станок с ЧПУ работает с различными материалами. К ним относятся стекло, дерево, металл и другие. Точность станка не изменится, независимо от того, какой материал вы используете в качестве заготовки. Именно поэтому фрезерный станок с ЧПУ считается более надежным, чем другие виды фрезеровки.

Компоненты фрезерного станка с ЧПУ

Эти машины не просты. Множество компонентов работают вместе. Любая неисправность в одной части повлияет на работу всей машины. Поэтому понимание этих компонентов крайне важно. Вот список компонентов фрезерных станков с ЧПУ:

• Шпиндель: Используется для вращения режущих инструментов
• Держатель для инструментов: Удерживайте режущий инструмент на месте
• Рабочий стол: Удерживает заготовку на месте
• Резервуар для охлаждающей жидкости: Хранит охлаждающую жидкость для охлаждения режущего инструмента
• Машинная кровать: Удерживает компоненты машины
• Компоненты привода: Вращает двигатели; помогает точно перемещать детали 

Все эти детали одинаково важны. Однако рабочий стол и режущий инструмент являются неотъемлемыми частями фрезерования. Заготовка остается неподвижной на столе. Режущие инструменты вращаются и режут ее по команде программного обеспечения.

Типы фрезерных станков с ЧПУ

Есть различные типы фрезерных станков с ЧПУ. Каждый из них различается по производительности, скорости и цене. Состоятельные предприятия предпочитают использовать фрезерные станки высокого класса. Причина в том, что они обеспечивают более высокую производительность и не требуют регулярного обслуживания.

Небольшие производители учитывают бюджет при принятии решений. Поэтому они выбирают станки, которые хорошо работают и не стоят слишком дорого. В следующем разделе мы рассмотрим различные типы фрезерных станков с ЧПУ. Итак, давайте разбираться!

1 - Вертикальный фрезерный станок с ЧПУ

Шпиндели этих станков с ЧПУ ориентированы вертикально. Таким образом, фрезы легко перемещаются вверх и вниз.

Разное вертикальные станки с ЧПУ доступны и различаются по осям движения. Базовые и удобные для начинающих вертикальные фрезерные станки перемещаются по осям X, Y и Z.

Однако некоторые современные высоковертикальные фрезерные станки с ЧПУ могут двигаться по 5 осям. Они более компактны, чем другие типы фрезерных станков с ЧПУ.

Причина в том, что их шпиндель крепится вертикально. Поэтому он не занимает места. В этих станках используются компьютеризированные системы, поэтому точность их работы не вызывает вопросов.

2 - Горизонтальный фрезерный станок с ЧПУ

Эти фрезерные станки с ЧПУ противоположны вертикальным фрезерным станкам. У них шпиндель ориентирован горизонтально.

Заготовка остается неподвижной на станине. Эти горизонтальные станки с ЧПУ обычно используются для изготовления сложных форм.

Способность работать с тяжелыми материалами отличает эти станки. Как уже упоминалось выше, шпиндели этих станков расположены сбоку. Поэтому они занимают больше места.

Это одна из причин, по которой они считаются подходящими для крупных производителей. Однако они более жесткие, чем вертикальные фрезерные станки с ЧПУ. Проверьте окончательное сравнение между двумя машинами.

3 - Револьверный фрезерный станок с ЧПУ

Эти машины уникальны и отличаются от других типов. Причина в том, что их режущие инструменты не двигаются при резке.

Вместо этого рабочий стол, на котором находится заготовка, перемещается к устойчивым инструментам. Их совместимость с различными видами материалов делает их популярными.

Они могут работать с любыми материалами. Например, металлы, пластики и композиты. Кроме того, они широко используются при производстве различных мелких инструментов.

К ним относятся сверла, протяжки, метчики и так далее. Они стоят дешевле, чем горизонтальные фрезерные станки с ЧПУ.

4 - Фрезерные станки с ЧПУ

Как следует из названия, они имеют большую станину, на которой размещается заготовка. Фреза перемещается по материалу, придавая ему форму в соответствии с инструкциями.

Вам может быть интересно, как ориентирован шпиндель. Эти станки универсальны с точки зрения ориентации шпинделя.

Некоторые станки со станиной с ЧПУ оснащаются горизонтальными шпинделями. Как правило, они стоят дороже. Некоторые из этих станков также поставляются с вертикальными шпинделями.

Но производителям обычно нравятся станки с горизонтальной ориентацией шпинделя.

Поскольку они занимают больше места, они обеспечивают стабильность в процессе резки. Их работа и точность превосходны. Это объясняется использованием системы ЧПУ.

Эти машины используются во многих отраслях промышленности, включая аэрокосмическую и автомобильную.

Преимущества и недостатки фрезерных станков с ЧПУ

Фрезерные станки с ЧПУ обладают множеством преимуществ. Производитель предпочитает использовать их благодаря быстрому выполнению заказа.

Однако все, что создано на этой земле, имеет как плюсы, так и минусы.

То же самое можно сказать и о фрезерных станках с ЧПУ. В следующем разделе мы рассмотрим некоторые положительные и отрицательные стороны этих компьютерных фрезерных станков.

Преимущества

• Точность и аккуратность: Фрезерные станки с ЧПУ следуют указаниям компьютера. Таким образом, они достигают идеальной точности 100%. Их продукция в точности повторяет идеальные CAD-модели, созданные инженерами. Вероятность ошибок в этих станках ничтожно мала.
• Быстрое выполнение: Для крупных предприятий важно соблюдение сроков. Поэтому они используют станки с ЧПУ, чтобы изготавливать детали за считанные минуты. Ручные станки требуют много времени. Напротив, как только модель готова, станок с ЧПУ быстро создает детали. Таким образом, это помогает крупному бизнесу эффективно соблюдать сроки.
• Без интенсивного труда: В отличие от ручного фрезерования, фрезерные станки с ЧПУ не требуют большого количества рабочих. Для управления этими станками достаточно нескольких человек. Таким образом, это избавляет производителей от необходимости нанимать слишком много рабочих.
• Автоматизация: Как уже говорилось, фрезерные станки с ЧПУ основаны на компьютеризированных системах. Их работой управляет программное обеспечение. Для повышения эффективности этих станков необходима дополнительная автоматизация. Независимо от того, насколько сложные детали вам нужно изготовить, эти станки легко оправдают ваши ожидания. 
• Повышенная безопасность: Ручные фрезерные станки обслуживаются рабочими. Поэтому вероятность трудовых травм также высока. Однако со станками с ЧПУ дело обстоит иначе. Это связано с использованием компьютеризированной системы. Оператор остается в стороне и управляет станком с помощью компьютера. Это избавляет рабочих от необходимости приближаться к станку во время его работы.

Недостатки

• Первоначальная стоимость установки: Фрезерные станки с ЧПУ стоят дорого. Малым предприятиям приходится делать серьезные инвестиции в их установку. Их обслуживание также требует дополнительных расходов. Не забывайте, что в этих станках используются сложные системы. Поэтому их ремонт также является сложным процессом и требует привлечения специализированных механиков.
• Требования к навыкам: Фрезерные станки с ЧПУ сложны, и их работа не является простой. Поэтому для их работы требуются операторы с опытом и соответствующими навыками. Человек, не обладающий необходимыми знаниями, не справится с управлением этими станками. Рекомендуется, чтобы операторы имели опыт работы со станками с ЧПУ.

Несмотря на недостатки, фрезерные станки с ЧПУ хорошо воспринимаются производителями.

Благодаря своей точности, гибкости и универсальности. Однако их первоначальная стоимость может стать препятствием для начинающих производителей.

Однако в долгосрочной перспективе эти машины приносят пользу.

Вопросы и ответы

Вопрос 1: Что означает ЧПУ?

ЧПУ расшифровывается как "компьютерное числовое управление". Оно используется на фрезерных станках, которые управляются программным обеспечением. Ознакомьтесь с подробным руководством по Станки с ЧПУ.

Вопрос 2: Для чего используется фрезерный станок с ЧПУ?

Эти станки используются для резки и придания формы материалу. Производители используют их для изготовления деталей для различных транспортных средств. Они обеспечивают точное проектирование и придание формы в процессе производства. Все это благодаря их интеграции с автоматизированными системами.

Вопрос 3: Стоят ли фрезерные станки с ЧПУ того?

Эти станки заслуживают внимания благодаря точности и быстроте обработки. Они нашли применение во многих отраслях промышленности, включая автомобильную и аэрокосмическую. Задача, которая раньше решалась за несколько дней, теперь решается за считанные минуты. Все благодаря фрезерным станкам с ЧПУ.

Вопрос 4: В чем разница между фрезерными и токарными станками с ЧПУ?

Фрезерные и токарные станки с ЧПУ различаются по принципу работы. При фрезеровании заготовка остается неподвижной, в то время как режущие инструменты перемещаются. При токарной обработке с ЧПУ вращается заготовка, а не режущий инструмент. Вращение заготовки позволяет фрезе придавать материалу нужную форму.

Вопрос 5: 3-осевые и 5-осевые токарные станки с ЧПУ: Чем они отличаются?

В 3-координатном токарном станке режущий инструмент перемещается по трем осям (X, Y и Z). Однако в 5-осевом станке инструмент движется по пяти осям. Это дает режущему инструменту больше свободы и независимости для более эффективного резания материала. Увидеть больше различий.

Заключение

Фрезерные станки с ЧПУ, несомненно, изменили производственный процесс. Во многих отраслях промышленности эти станки используются для достижения большей точности за меньшее время. Не будет ошибкой сказать, что их удобство использования и адаптивность становятся все более известными.

Есть несколько недостатков, но на них обычно не обращают внимания. В этом руководстве мы рассмотрели все, что связано со станком с ЧПУ и его работой. Что лучше использовать - фрезерный станок с ЧПУ или ручной - решать вам. Проанализируйте плюсы и минусы обоих вариантов и примите мудрое решение.