Фрезерный станок с ЧПУ – современные методы металлообработки

1 Станки с ЧПУ – коротко о главном

На станках для фрезерования с числовым управлением при помощи концевых и торцевых фрез осуществляется обработка пространственных и плоских поверхностей сложных конфигураций, кулачков, пресс-форм, штампов (смотрите видео). Также данные агрегаты по металлу дают возможность выполнять разверточные и сверлильные работы при помощи соответствующего инструмента, который монтируется в специальные рабочие головки.

Конструктивно фрезерный станок с ЧПУ мало чем отличается от обычных агрегатов для фрезерования.

При этом установка на оборудование программного числового управления в разы увеличивает его производительность, надежность и точность выполнения операций на больших скоростях резания, а также уникальную точность позиционирования фрез и иных режущих инструментов.

Отличным примером фрезерно-гравировального станка с ЧПУ является оборудование от компании MULTICUT. Оно имеет высокое качество, что определяет долгий срок службы. Специализированные агрегаты укомплектованы автоматической сменой инструмента, и это полностью освобождает от участия в процессе оператора. Такое оборудование малогабаритно, что также очень удобно на производстве.

Классифицируются станки с ЧПУ по металлу по четырем признакам:

• вариант подачи рабочих приспособлений для резки – автоматический либо ручной;
• количество координатных передвижений бабки агрегата либо его рабочей поверхности;
• расположение шпиндельного узла – по вертикали либо по горизонтали;
• по числу инструментов – много- либо одноинструментальные станки.

Кроме того, агрегаты по металлу делят на разные категории в зависимости от их компоновки. С этой точки зрения фрезерный станок с ЧПУ может быть широкоуниверсальным, продольно- или консольно-фрезерным, вертикально-фрезерным. В последнем случае агрегат в обязательном порядке оборудуется столом крестовой формы.

Системы ЧПУ на станках для работы по металлу бывают:

• разомкнутыми – шаговый двигатель четко дозирует процесс передвижения рабочих узлов оборудования, при этом отпадает необходимость в применении датчиков обратной связи;
• замкнутыми – на них устанавливают датчики, которые во время работы станка контролируют ход обрабатывающих операций, а также привод, который перемещает рабочие узлы по непрерывной схеме.

Главное движение на современных агрегатах с ЧПУ по металлу обеспечивается электродвигателями постоянного тока и асинхронными двигателями, которые направляют вращение на шпиндель посредством прямого привода, ременной передачи либо специального редукторного механизма.

На станках горизонтального типа обычно ведется обработка корпусных и крупногабаритных изделий. На производствах они применяются реже, чем вертикальные агрегаты, которые признаются в разы более универсальными и эффективными.

2 Основные узлы станков с ЧПУ по металлу

Станина делается сварной или литой. Сварной она выполняется тогда, когда требуется получить сложную по форме конструкцию. В остальных случаях рекомендуется изготавливать литую станину, характеризуемую высоким демпфирующим потенциалом и жесткостью.

Направляющие скольжения являются обязательным элементом любого широкоуниверсального фрезерного оборудования. Они работают на трении скольжения, что снижает точность их интерполяции и скорость передвижения рабочих органов. При этом они имеют повышенную жесткость. Линейные же направляющие гарантируют отличную точность перемещений, так как функционируют на трении качения, но описываются малой жесткостью.

Шпиндель станков с ЧПУ, на которых производится обработка металлических заготовок, бывает двух типов:

1. Электрический двигатель с ротором, служащим для монтажа фрез и других режущих приспособлений.
2. Механизм, связанный с приводом муфтой либо ременной передачей.

Первый тип шпинделя позволяет развивать скорость вращения до 100 тысяч оборотов в минуту. Поэтому его устанавливают на агрегаты, которые работают с пресс-формами и сложными штампами. Второй тип имеет меньшую скорость (как правило, не более 15 тысяч оборотов). По цене он намного дешевле, что и обусловило его широкую распространенность. Добавим, что современный фрезерный станок с ЧПУ может располагать шпиндельным механизмом с гидростатическими, аэродинамическими и обычными подшипниками качения.

К другим важным узлам агрегатов с программным управлением относят:

• магазин для рабочих инструментов;
• систему ЧПУ;
• электродвигатель.

3 Обработка заготовок на станках с ЧПУ – технология и особенности

Грамотная настройка системы программного управления фрезерным оборудованием дает возможность передвигать фрезы и других режущие приспособления по любой траектории в рабочей области станка. За счет этого получается обрабатывать множество разных поверхностей изделия за одно его закрепление (видео). Практически каждый современный фрезерный станок с ЧПУ позволяет производить следующие работы:

• развертывание, зенкерование, сверление отверстий;
• фрезеровка криволинейных, цилиндрических поверхностей и плоскостей;
• точение цилиндрических наружных поверхностей.

Подобные работы выполняются на всех станках с тремя координатными осями. При наличии четвертой и пятой оси может осуществляться и более сложная обработка металлических заготовок. Так, например, на пятикоординатных агрегатах производятся работы, связанные с качественной и быстрой резкой фасонных поверхностей.

Станок с пятью координатами представляет собой оборудование, которое дает возможность поворачивать деталь вокруг какой-либо обозначенной оси в дополнение к главному передвижению инструмента по отношению к заготовке. Часто функцию пятой координаты выполняет угол наклона шпиндельной оси. Если в процессе работы его изменяют (задав соответствующую программу в системе ЧПУ), за одно закрепление изделия на станке может выполняться обработка малых по радиусу галтелей – так на языке профессионалов называются переходные поверхности. Подобная операция осуществляется коническими концевыми фрезами, которые имеют характерное закругление в виде сферы.

Модернизировать трехкоординатный агрегат в четырех- или пятикоординатный несложно. Достаточно смонтировать поворотную добавочную рабочую поверхность на основной стол. Но здесь стоит понимать, что рабочая зона фрезерного агрегата уменьшится.

Настройка станков с ЧПУ, выпускаемых в наши дни для работы с металлоизделиями, не вызывает у специалистов затруднений. Важно только учитывать ряд общих особенностей, характеризующих фрезерную обработку заготовок, в частности таких:

• характер режущих операций;
• форма изделий;
• число координат (3–5);
• применение инструмента с набором разных лезвий;
• показатель шероховатости детали после ее обработки.

4 Обзор популярных фрезерных агрегатов с ЧПУ

Советские станкостроительные комбинаты (Ульяновский, Львовский, Горьковский, Дмитровский) выпускали достаточно широкий модельный ряд агрегатов для фрезерования с программным управлением, которые и по настоящее время эксплуатируются на промышленных предприятиях. К такому оборудованию относят:

• Станок 6Р13ФЗ Горьковского завода: мощный трехкоординатный агрегат с шестью высокомоментными двигателями. На него устанавливались комплексы адаптивного контроля, а также системы управления WL4M и Н33-2М. 6Р13ФЗ использует концевые фрезы (диаметром до 4 см) и торцевые (до 12,5 см), обеспечивает подачи до 4800 мм/мин. Настройка ЧПУ агрегата выполняется очень просто. На видео показано, как этот станок обрабатывает кулачки, штампы, копиры и иные изделия сложной формы.
• Консольные станки 6Р11ФЗ и 6М11ФЗ, созданные на базе фрезерного оборудования 6М11. Настройка данных агрегатов также не требует особых усилий, все рабочие операции программируются буквально за пару минут при наличии четкой технологической карты обработки заготовки.
• Станки Львовского комбината ЛФ66ФЗ и Ульяновского 654ФЗ – вертикально-фрезерное оборудование с крестовым столом.

В последние годы в России востребованы агрегаты с ЧПУ зарубежных производителей. Широко представлены трехосевые вертикальные и горизонтальные станки, а также пятикоординатное оборудование тайваньской компании Viktor:

• VCenter Н-400: горизонтальный центр для работы с конструкционными сталями и изделиями из алюминия. Магазин станка вмещает в себя 40 режущих приспособлений. Возможно увеличение его емкости до 90 инструментов. Н-400 оснащен понятным комплексом управления FANUC 0i-MD (легкое программирование и настройка).
• VCenter-55/7 (130, 110, 102): вертикально-фрезерные станки для крупно- среднесерийного производства деталей из различных металлов, начиная от титана и заканчивая алюминием.
• АХ-800, Х300, АХ-350: станки с пятью осями – высокоэффективные фрезеровальные центры.

Популярны агрегаты и других зарубежных производителей – Hurco, Zenitech, ARES-SEIKI, Yangli, KNUTH.