Станки с чпу: обзор токарно-фрезерных машин для работы с металлом

Описание центра «1728С»

Один из наиболее востребованных в РФ металлообрабатывающих центров. Имеет широкий функционал, в т. ч. выполняет разные виды сверления, фрезерования, точения. Обеспечивает высокоточную обработку изделий за счет особой конструкции:

высокоточные подшипники;
жесткие основные узлы обеспечивают устойчивость к вибрации;
защита от перегрева. За счет термосимметричных элементов);
высокое качество ЧПУ;
высокая степень контроля;
шпиндель А8;
патрон Ø 40 см с отверстием 9,7 см.

Предназначен для обработки трехметровых заготовок с Ø 40 см. Позволяет снижать затраты на комплексную обработку.

Справка. Один токарно-фрезерный обрабатывающий центр способен заменить до 5 станков с ЧПУ или до 10 универсальных станков, но из-за высокой стоимости центры не используют для простых операций, а лишь для сложных заготовок.

Самый продаваемый бренд станков с ЧПУ

Представленные здесь марки станков с ЧПУ — это всего лишь отбор брендов с всемирно известными продажами. Американские и японские бренды продаются очень хорошо, занимая первое место в мире, но почему они не лучшие в мире бренды станков с ЧПУ? Поскольку станки очень точные, массовое производство может обеспечить максимальную поставку, массовое производство не может гарантировать высокое качество, это не означает, что они не хороши, напротив, они также очень хороши!

Самыми продаваемыми брендами станков с ЧПУ являются следующие без сортировки по объему продаж:

DMG Mori
Spinner
STAMA
MoriSeiki
Okuma
Yamazaki Mazak
Makino
Toyoda
MAG
Hardinge
FIDIA
Danobat
Haas

Вы слышали об этих брендах? Фактически, в мире есть много хорошо продаваемых брендов станков с ЧПУ . В Китае также есть много хорошо продаваемых брендов станков с ЧПУ. Китай должен быть страной с наибольшим спросом на станки с ЧПУ в мире. Например, TAICNC производит около 1000 станков с ЧПУ в месяц, более 90%.

Назначение токарных станков с ЧПУ

Внешний вид оборудования

Современные станки с ЧПУ отличаются от аналогичных моделей оборудования высокой функциональностью и возможностью настройки практически всех параметров. Современное программное обеспечение дает возможность эксплуатировать их практически в автономном режиме. Благодаря этому свойству оборудование может быть применено для изготовления сложных изделий за короткое время.

Конструктивно токарные станки с блоком ЧПУ мало чем отличаются от обычных моделей. Разница заключается в установленном блоке электронного управления работой основных компонентов. Благодаря отсутствию ручной настройки рабочих процессов нередко в подобных моделях устанавливается несколько видов резцов, что дает возможность выполнять одновременно ряд операций.

С помощью токарных станков с ЧПУ можно делать следующие виды обработки:

изготовление сложных деталей методом точения по внешней и внутренней плоскости;
выполнять операции точения вдоль заготовки;
максимально точное отрезание элементов детали нужной длины;
многие виды расточки — формирование пазов, отверстий и выемок;
изготовление резьбы любой конфигурации.

Важным элементом оборудования является программное обеспечение. От корректности его составления зависит качество токарной обработки, а также время ее выполнения. Но при этом интерфейс управления должен быть максимально простым.

Токарно-фрезерный станок с ЧПУ по металлу и дереву

Токарно-фрезерный станок с ЧПУ по дереву необходим при производстве различных элементов мебели. Станки такой группы очень неприхотливы в использовании и могут обрабатывать древесину различных пород деревьев.

К области применения данных станков можно отнести мебельную индустрию, а также изготовление различных каркасных конструкций, выполненных в виде конусных и цилиндрических форм.

Токарно-фрезерный станок с ЧПУ по металлу отличается от своего ручного аналога лишь тем, что программа, заложенная в систему автоматизированного управления, выполняет все операций в автоматическом режиме без привлечения рунного труда.

Какие операции по металлу можно выполнять

Благодаря тому, что человеческий фактор был сведён к минимуму, операции по металлу стали значительно легче и приносят меньше брака. Получается так из-за программы, которая заложена в компьютер.

Она является таким своеобразным шаблоном, по которому компьютер понимает — готова деталь или нет. В этом разделе будет рассказано об операциях, которые может выполнять по металлу станок с ЧПУ.

Внешнее и внутреннее вытачивание деталей

Здесь всё просто, по крайней мере, для машины. Установленная заготовка, которая в будущем станет деталью, закрепляется на станке. Она может быть закреплена вручную или, если установлено соответствующее оборудование автоматически (чаще всего применяют именно автоматический вариант).

После начинается внешнее обтачивание детали при помощи либо лазера, либо лезвия, которое установлено на станок. Постепенно срезая лишнее, заготовка приобретает форму нужной детали. Так делается внешнее обтачивание деталей на станке с ЧПУ.

С внутренним всё примерно также, только с изменениями. После установки заготовки станок начинает сверлить, или как это называют по-другому, рассверливать отверстие у основания заготовки.

После того, как отверстие будет готов, компьютер сравнит его с шаблоном, который прописан в заданной программе. Если найдутся огрехи, он проанализирует — можно ли это исправить (как правило, да, ведь машины редко ошибаются). После заготовка шлифуется и деталь готова.

Продольная обработка заготовки

Продольная обработка — это метод, который применяют для изготовления полос, штрипсе, лент. В зависимости от программы, которая установлена в компьютер.

Такие работы на станке с ЧПУ выполняются преимущественно при помощи лазера, так как это позволяет избавиться от брака и ускоряет процесс работы. После установки заготовки, числовое программное управление на станке будет его обрабатывать в соответствии с заданным алгоритмом действий. Лазерный портал приводится в действие шаговыми двигателями, на котором он закреплён.

Черновая и чистовая обработка

Для начала что это вообще, такое. Черновая обработка металла состоит из подгона детали под нужный размер при помощи снятия слоёв металла.

Обычно в станке с ЧПУ эту роль выполняет компьютер после того, как деталь уже вырезана. Чистовая обработка идёт потом и представляет собой полировку поверхности изделия. Всё это станок выполняет по заданным алгоритмам.

Регулировка длины деталей

В программе, которую дают компьютеру, чётко прописаны размеры детали. Заготовки также дают подходящего размера. Перед тем, как вставить деталь, станок регулирует и настраивает сам себя для изготовления.

После этого он начинает выполнять работу, после чего сравнивает размер с теми, что были даны человеком. Если отклонений нет — деталь готова. Если есть — станок с ЧПУ начинает обтачивать деталь, снимая слои металла и регулируя длину.

Вытачивание пазов, выемок и отверстий

Пазы и выемки — это отверстия, которые делают на детали. Такие отверстия могут служить либо для того, чтобы в них могла войти другая деталь, либо для установки к какому-либо устройству. Станок с ЧПУ вытачивает такие отверстия при помощи лазера, делая при этом высокоточные разрезы.

Они могут быть прямоугольными, Т-образными, типа «ласточкин хвост», фасонными, сквозными, открытыми, закрытыми и другими. То, какой формы будет отверстие, зависит от детали и программы, которую человек установил в числовое программное управление.

Нарезание резьбы дюймового и метрического типа

Этот тип резьбы видели практически все. Она используется в основном для того, чтобы одна деталь могла прикручиваться к другой. Главными параметрами при изготовлении такой резьбы являются шаг и величина. Под шагом в данном случае имеется в виду:

наружный диаметр, измеряемый между верхними точками резьбовых гребней, находящихся на противоположных сторонах трубы;
внутренний диаметр как величину, характеризующую расстояние от одной самой нижней точки впадины между резьбовыми гребнями до другой, также находящихся на противоположных сторонах трубы.

Все параметры нужно вбить в компьютер станка, после чего он сам вырежет отличную и ровную резьбу при помощи лазера.

Справка! В любом случае параметры для изготовления резьбы на изделии вносятся человеком в компьютер станка, а тот, действуя согласно алгоритму, при помощи лазера делает превосходную резьбу.

Токарно-фрезерные станки с ЧПУ

Числовое управление делает станки автоматизированными и помогает точно обработать самые разные заготовки. Станки по металлу с ЧПУ обладают большими плюсами, по сравнению с аналогами на ручном управлении:

На порядок выше производительность, что важно
Используется повышенная точность, что особенно важно при изготовлении мелких и точных деталей.
Возможность применить современные информационные технологии при переходе на другие разновидности деталей.
Подготовка к процессу происходит в инженерной сфере труда.
Служат долго и надежно.
Экономичны в расходе ресурсов, что очень важно для большого предприятия.
Просты в использовании и обслуживании.

Также такие станки отличаются эргономичностью в дизайне. Обрабатывать при помощи таких станков можно длинные и плоские детали.

Разновидности токарно-фрезерного оборудования с ЧПУ

Производство на данный момент выпускает несколько видов фрезерных станков:

стандартного устройства;
с наличием противошпинделя;
с противодным центром;
с наличием С-оси.

Каждый из подвидов станка имеет свои технологические различия. Современные стандартные станки могут не только заниматься фрезерованием, но и сверлить отверстия в металлических изделиях. Правда револьвера у таких станков малоподвижна, а следовательно и производительность низкая.

Токарно-фрезерный аппарат по обработке не имеет таких проблем, поскольку оснащен фрезерной головкой с посадочным концом в виде самых разных типов конусов. Наличие таких головок позволяет устанавливать на оборудовании специальные резцы. Это значительно расширяет процессы, которые могут быть произведены с металлом на таком оборудовании:

зенкерование;
просверливание;
фаски, а также канавки на заготовках;
обработочные действия у торцов;
развертывание;
нарезание резьбы.

Также используется специальное приспособление, чтобы фиксировать квадратный хвостовик или особый инструмент для резки. Также имеется специальный механизм, который отвечает за замену инструментов в токарно-фрезерной установке с ЧПУ. Это устройство так и называется — сменщик.

Такие сложные установки необходимо на предприятиях, где изготавливают максимально сложные металлические детали различной точности и сложности. При помощи данного оборудования получается по много раз чередовать фрезерование с обточкой.

Это интересно: Термическая обработка металла

Фрезерные центры с наличием противошпинделя и С-оси

Наличие С-оси — одна из первых моделей оборудования с фрезами на центрах первейших модификаций.

Имеется отдельный привод для того, чтобы придать основному инструменту (сверлу или фрезе) вращательный момент. За замену инструментария отвечает автоматизированное устройство — сменщик.

Все устройства с С-осью — имеют одну важную рабочую функцию — контролировать угол наклона и скорость вращения обрабатываемой детали. Точность индексации в таком случае будет одна тысячная градуса.

При наличии таких механизмов обрабатывающий центр с С-осью может выполнять гораздо больше функций, чем стандартный токарный станок:

работа над шестернами;
операции фрезой над червячными передачами;
обточка коленчатых валов, а также их изготовление.

Все эти операции выполняет аппарат с наличием С-оси без проблем. Это повышает его производительность.

Но аппараты с противошпинделем является более совершенным инструментом для работы с фрезой и токарным оборудованием. Второй шпиндель крепится на место задней бабки. Наличие на обрабатывающем устройстве второго шпинделя обеспечивает инструмент огромной функциональностью. Для того, чтобы инструмент стал в разы более эффективным, его можно оснастить вторым сменщиком.

Виды станков Комментировать

Фрезерные станки

На фрезерных станках можно обрабатывать наружные и внутренние поверхности различной конфигурации, прорезать прямые и винтовые канавки, нарезать наружные и внутренние резьбы, обрабатывать зубчатые колеса и т.п. Различают станки:

консольно-фрезерные (горизонтальные, вертикальные, универсальные и широкоуниверсальные)
вертикально-фрезерные бесконсольные,
продольно-фрезерные (одно- и двухстоечные),
фрезерные непрерывного действия (карусельные и барабанные),
копировально-фрезерные (для контурного и объемного фрезерования),
гравильно-фрезерные,
специализированные (резьбофрезерные, шпоночно-фрезерные, шлицефрезерные и др.).

В современных фрезерных станках применяют раздельные приводы главного движения и подач, механизмы ускоренных перемещений стола (во всех направлениях), однорукояточное управление изменения скорости подач. В станках узла и детали широко унифицированы. Станки называют консольными потому, что стол станка установлен на консоли, перемещающейся вверх по направляющим станины.

К консольно-фрезерным станкам относят горизонтально-фрезерные, вертикально-фрезерные, универсальные и широкоуниверсальные. Основным размером фрезерных станков общего назначения является размер рабочей поверхности стола. У горизонтальных консольно-фрезерных станков ось шпинделя расположена горизонтально, и стол передвигается в трех взаимно перпендикулярных направлениях.

Универсальные консольно-фрезерные станки внешне почти не отличаются от горизонтальных станков, но имеют поворотный стол, который помимо возможности перемещения в трех взаимно перпендикулярных направлениях может быть повернут вокруг своей вертикальной оси на ±45º. Это позволяет обрабатывать на станке винтовые канавки и нарезать косозубые колеса.

Вертикальные консольно-фрезерные станки по внешнему виду отличаются от горизонтальных вертикальным расположением оси шпинделя и отсутствием хобота. Хобот у горизонтальных станков служит для закрепления кронштейна, поддерживающего конец фрезерной оправки.

Широкоуниверсальные консольно-фрезерные станки в отличие от универсальных имеют дополнительный шпиндель, поворачивающийся вокруг вертикальной и горизонтальной осей. Имеются также широкоуниверсальные станки с двумя шпинделями (горизонтальным и вертикальным) и столом, поворачивающимся вокруг своей оси. В широкоуниверсальных фрезерных станках шпиндель может быть установлен под любым углом к обрабатываемой заготовке.

Фрезерные станки непрерывного действия

При работе на фрезерных станках непрерывного действия заготовки на столах устанавливают и закрепляют без остановки движения. Производительность таких станков велика, их применяют в крупносерийном и массовом производстве.

Фрезерные станки непрерывного действия делят на карусельные и барабанные. На карусельном станке заготовки устанавливают в приспособлениях на вращающемся столе, затем их пропускают для снятия припуска под одной или двумя фрезами и снимают со стола. Цикл обработки детали может быть выполнен и за несколько оборотов стола.

Барабанный станок для непрерывной работы применяют для обработки сравнительно крупных заготовок одновременно с двух сторон. Заготовку крепят в приспособлениях, которые устанавливают на периферии медленно вращающегося массивного барабана. Обработку ведут фрезами. Устанавливают заготовки и снимают детали в процессе работы станка с противоположной относительно фрезы стороны.

Делительные головки

Делительные головки применяют при работе на консольно-фрезерных станках для установки заготовки под требуемым углом относительно стола станка, поворота ее на определенный угол, деления окружности на нужное число частей, а также для непрерывного вращения заготовки при фрезеровании винтовых канавок. Различают делительные головки для непосредственного деления (делительные приспособления), оптические делительные головки и универсальные делительные головки. Универсальные делительные головки делят на лимбовые и безлимбовые. Наиболее распространены лимбовые головки. Универсальные делительные головки могут быть использованы для простого и дифференцированного деления.

Критерии выбора

Покупка хорошего токарного станка для работ по металлу – дорогостоящее ответственное дело. Перед принятием решения следует трезво оценить необходимость и параметры оборудования, чтобы окупить потраченные деньги и получить желаемую прибыль от бизнеса. Большим спросом для работы в быту или в мастерской пользуются универсальные модели с числовым программным управлением.

Выбор модели определяется объемом работ, максимальными длиной и диаметром заготовок, с которыми придётся иметь дело. От размеров деталей подбираются технические характеристики станка, указанные в техпаспорте.

Рассмотрим важные параметры при выборе токарного станка нужной модели:

Питание. Все токарные станки работают от переменного электрического тока. Большинство моделей для быта являются однофазными и подключаются к сети с напряжением 220 В. Но встречаются агрегаты, работающие от линии 380 В. Они более мощные, производительные, применяются в токарных цехах, автомастерских. Трёхфазное оборудование можно подключить к 220 В через специальные пускатели.
Мощность электродвигателя. Она определяет производительность оборудования, типы работ. Настольные модели имеют мощность до 400 Вт. Они имеют ограниченные возможности и набор операций. Промышленные, мощностью более 7000 Вт, справляются с работами любой сложности и точности.
Диаметр обработки над суппортом и станиной, высота центров станка и РМЦ (расстояние между центрами). Если детали имеют максимальную длину 450 мм, то РМЦ должно быть не менее 500 мм. Иначе деталь не поместиться в станок. Если максимальный диаметр заготовки 300 мм, то диаметр обработки над суппортом должен быть больше этого значения. Иначе деталь заблокирует работу станка.
Масса. Бытовые станки весят в 50-200 кг. Есть мини-модели весом 30 кг. Они не занимают много места, имеют ограниченный функционал, низкую точность работы. Оптимальный вес для бытового оборудования – не менее 80 кг. При таком весе станок обеспечит высокое качество обработки, будет иметь необходимый набор функций.
Габариты. Для бытового оборудования этот показатель играет важную роль. Это стационарный агрегат, которому обычно отводится определённое место в помещении. Его располагают так, чтобы на нём было удобно работать, чистить, обслуживать с соблюдением правил техники безопасности.
Количество скоростей и способ их регулировки. Переход от одной скорости к другой может быть плавным или ступенчатым. Скорости определяются частотой вращения шпинделя. Максимальное число оборотов влияет на скорость обработки деталей. Средняя частота вращения – 500-2500 об/мин. Оптимальное для работы количество скоростей при ступенчатой регулировке равно 10-15.
Перечень операций. Показатель определяет необходимость приобретения нужной модели. Возможность расширения функций за счет покупки дополнительного оборудования повышает ценность агрегата.
Литая станина. Она должна быть без трещин и сколов, чтобы выдерживать максимальную нагрузку на оборудование. Чугун – оптимальный сплав для изготовления станины.
Обратный ход. Функция, которая отсутствует в некоторых моделях. Её наличие облегчает работу с металлом.
Гарантия и ремонт. Любой механизм может дать сбой, поэтому наличие гарантии на узлы и детали имеет большое значение. Профилактическое обслуживание, возможность ремонта – дополнительные преимущества того или иного бренда.
Цена. Мощность, габариты, количество функций, производительность, бренд – основные факторы, определяющие цену токарных станков. Продукция малоизвестных производителей может не уступать по качеству известным брендам, но выигрывать в цене.

Характеристики

Обрабатывающий центр с ЧПУ отличается большим запасом металлорежущих инструментов. В станках с ЧПУ и автоматической заменой инструментов запас инструмента чаще всего расположен в револьверных головках. К примеру, фрезерные и сверлильные станки, которые используются для создания деталей с применением 5-12 инструментов. Более дорогостоящее оборудование отличается инструментальными магазинами с запасом в 15-30, а при необходимости в 50-100 и более инструментов.

Еще одной особенностью можно назвать присутствие у них рабочего стола или делительного устройства с конкретным угловым шагом деления. Поворот детали дает возможность осуществить ее обработку с нескольких сторон без переустановки. Некоторые модели обрабатывающих центров оборудованы дополнительными столами (паллетами), а также системами для автоматической замены заготовок. Смена заготовки на паллете-спутнике осуществляется в процессе работы станка, увеличивая уровень производительности.

Более точное перемещение по осям в обрабатывающих центрах гарантируется сервоприводами и управляющей системой ЧПУ. Кроме этого, возможно наличие «встроенных функций». В станках могут присутствовать дополнительные системы измерения/калибровки инструмента или деталей. Использование подобных контактных и лазерных систем позволяет сэкономить время, которое понадобится для установки детали и ее привязки к системе координат станка.

Вследствие высокой цены подобное оборудование применяется для работы с самыми технологически сложными заготовками. Стоит отметить, что один обрабатывающий центр полностью заменяет три-пять станков с ЧПУ или пять-десять универсальных машин.

Тогда как, большая часть обрабатывающих центров оборудована 3-мерной системой перемещения инструмента относительно заготовки, для работы с заготовкой сложной формы чаще всего необходимо управление режущим инструментом или деталью (столом) еще по одной или нескольким дополнительным координатам (осям). С такой работой могут справиться только 4-, 5- и 6- координатные ОЦ.

Станки фрезерные с ЧПУ

Основное назначение станков этой группы — фрезерование, как простых плоских деталей, так и изделий сложной пространственной формы. Современные фрезерные станки с ЧПУ ориентированы на выполнение большого числа технологических операций. Кроме фрезерования на них можно раскраивать листовой металл, обрабатывать заготовку под разными углами, выбирать пазы. Чтобы расширить спектр работ эти металлорежущие механизмы оснащаются устройствами АСИ — револьверными шпиндельными головками или инструментальным магазином.

Промышленностью выпускаются следующие виды фрезерных станков:

Вертикально-фрезерные. Шпиндель расположен вертикально (перпендикулярно столу). Применяются при обработке заготовки с одной из сторон.
Горизонтально-фрезерные. Шпиндель устанавливается параллельно плоскости стола. Оборудование используется для многосторонней обработки.

Из-за конструктивного разнообразия классификация фрезерных станков с ЧПУ становится затруднительной. Независимо от того, к какому из видов (вертикальная или горизонтальная компоновка), относится фрезерный станок ЧПУ, он может быть консольным или бесконсольным, иметь один или несколько шпинделей, управлять одновременно движением по трем (и более) координатам.

Согласно установленной на станке СЧПУ выделяют следующие типы фрезерных станков:

С позиционным управлением. На этих программах работает сверлильно-фрезерное оборудование.
С контурным управлением. Эти виды станков используются для фрезерования сложных криволинейных поверхностей.
С комбинированным (смешанным) управлением. Станок, работающий на этой системе, используется для комплексной обработки деталей.

Конструктивные особенности фрезерного станка с ЧПУ

Мощная станина, корпус, укреплённый ребрами жесткости.
Высокие показатели жесткости шпинделя.
Одинаково хорошее качество обрабатываемой поверхности как при встречном, так и при попутном фрезеровании.
Оборудование оснащено высокоточными винтами и рельсовыми направляющими качения для горизонтального перемещения рабочих органов.

Номенклатура фрезерных металлорежущих станков исчисляется сотнями моделей. Здесь не редкость оборудование длиной 10 м и более. Но есть в этой группе и настоящие «малютки» — мини фрезерные станки с программным управлением, которые помещаются на обычный стол. Таким станком с ЧПУ пользуются в основном владельцы небольших мастерских — для мелкосерийного производства однотипных деталей из металла, дерева, стекла, пластика. И хотя мощность такого станка не превышает 750 Вт, а габарит — одного метра, его конструкция в целом аналогична крупным заводским станкам.

Мини станки с ЧПУ оборудуются шаговым приводом (сервоприводом) для перемещения каретки, шпинделем, который поворачивается в любом угловом направлении, регулируемым по высоте столом. Управляющая программа, как правило, идет в комплекте с оборудованием и подключается через обычный ПК.

Виды станков по резке металла с ЧПУ

Аппараты с ЧПУ делятся на стационарные и переносные. Первые устанавливаются в производственных цехах и предназначаются для обработки металла в промышленных масштабах. Мобильное оборудование с ЧПУ предназначается для вертикальной резки металла.

Выделяют три основных группы стационарных устройств:

портальные;
шарнирные;
консольные.

Некоторые предприятия заказывают изготовление станков для резки металла с ЧПУ по индивидуальным параметрам. Однако такие случаи, скорее, являются исключением из правил, и большинство потребителей выбирает уже готовое оборудование из представленного ассортимента.

Основные параметры станков ЧПУ

Для сверлильной группы это — самый большой диаметр сверления, для расточной — диаметр шпинделя, для фрезерной — ширина рабочей поверхности стола, оборудование токарной группы характеризует максимально возможный диаметр обрабатываемого отверстия.

Как расшифровывается маркировка модели станка? Например, у нас есть станок 1А616Ф3. Расшифровка будет следующей: станок токарный (1 группа), усовершенствованный (после номера группы добавлена буква А), относится к типу токарных и лобных станков (6 тип), у оборудования 16 типоразмер (выбирается по максимальному диаметру обрабатываемой детали), с установленной контурной системой СЧПУ.