Современные станки с ЧПУ для металлообработки

Несколько десятилетий назад на машиностроительных заводах появились станки с ЧПУ для металлообработки. Чтобы обработка заготовки выполнялась очень точно, была разработана специальная программа. Качество такой технологической обработки детали не зависит от человека. Деталь не нужно перезакреплять, во время операции она не двигается. В результате повысилась точность обработки.

Виды оборудования с ЧПУ

Современные станки с ЧПУ классифицируются по нескольким критерием. Каждый считается важным для нормальной работы оборудования:

  • Подача рабочего инструмента.
  • Передвижение бабки по определённым числовым координатам.
  • Расположение шпинделя.

Промышленность изготавливает универсальное оборудование, оснащённое программным управлением. Виды станков с ЧПУ отличаются от других большим набором режущих приспособлений. Каждое изделие отличается своей компоновкой. Это оборудование подразделяется на несколько групп:

  • Широкоуниверсальные.
  • Токарные.
  • Консольные.
  • Вертикальные.
  • Продольные.

Обработка металла на станках с ЧПУ происходит автоматически. Чтобы выполнять всевозможные технологические операции, промышленность изготавливает различные виды таких аппаратов. Они делятся на группы:

  • Разомкнутые. Устройства оборудованы шаговым двигателем, позволяющим точно дозировать движение рабочих механизмов аппарата.
  • Замкнутые. Эти системы оборудованы датчиками, осуществляющими контроль над работой станка. Движение рабочих узлов выполняет специальный привод.
  • Металлообработка на станках с ЧПУ была бы просто невозможно без электродвигателей. Прямой привод, совместно со специальным редуктором, осуществляет вращение шпинделя.
  • Для обработки крупногабаритных деталей применяются металлообрабатывающие горизонтальные системы.

Важнейшие детали оборудования

Обычно станина делается литой. Конструкция получается очень жёсткой, обладающей демпфирующим потенциалом. Если форма станины имеет сложную конструкцию, прибегают к сварочным работам.

Любой станок обязательно имеет направляющие скольжения. Благодаря силе трения, скорость движения рабочих механизмов становится минимальной. Линейные направляющие обеспечивают высокую точность перемещения.

Для обработки, заготовку закрепляют в шпинделе станка, имеющим несколько видов:

  • Ротор с электродвигателем.
  • Вращение осуществляется с помощью ремённой передачи.

Роторный шпиндель вращается со скоростью 100 тыс. об. мин. Этот механизм устанавливается на станки, производящие обработку сложных штампов, а также различных пресс-форм.

Ремённая передача не развивает такой высокой скорости. Обычно около 15 тыс. оборотов. Она предназначена для работы с более простыми деталями.

Технология и особенности обработки

Если правильно настроить программное управление, появляется возможность обрабатывать различные поверхности заготовки с одной установки. На фрезерном станке, оборудованным ЧПУ, можно выполнить несколько технологических металлорежущих операций:

  • Зенкерование.
  • Развёртывание.
  • Сверление.
  • Фрезерование криволинейной плоскости.
  • Обработка цилиндрической поверхности.

Для таких работ используются три координатные оси. Для сложной обработки применяется пять осей. Например, обработка на высокой скорости фасонной поверхности.

Большое количество осей даёт возможность вращать деталь в определённом направлении относительно одной оси и одновременно передвигать инструмент, относительно заготовки. Довольно часто ось шпинделя, наклонённая под определённым углом, становится пятой координатой.

Обработка радиусных галтелей, после соответствующей настройки ЧПУ, происходит за одну фиксацию. Для этого используются специальные концевые фрезы с характерным закруглением режущей кромки.

Любой фрезерный станок с ЧПУ можно модернизировать. Достаточно на рабочий стол добавить поворотный механизм. Аппарат сможет проводить обработку в пяти различных координатах. Правда, такая модернизация уменьшает рабочее пространство фрезерного оборудования.

Популярное фрезерное оборудование

В России на станкостроительных предприятиях выпускаются фрезерные станки, оснащённые ЧПУ, которые можно встретить на многих машиностроительных предприятиях.

  • 6Р13ФЗ. Станок имеет три координаты и несколько высокомоментных электродвигателей. Аппарат оборудован адаптивным контролем, имеет систему управления «Н33−2М». Скорость подачи концевой фрезы — 2019 мм/мин.
  • 6М11ФЗ.Очень простой в обслуживании фрезерный станок. Программирование рабочих операций осуществляется в течение нескольких минут в соответствии с технологическим процессом.
  • ЛФ66ФЗ. Фрезерный аппарат, вертикального исполнения, оборудованный крестовым рабочим столом.
  • VCenter Н-400. Выпускается в Тайване. Специальный горизонтальный центр, предназначенный для обработки конструкционных сталей, а также алюминия. Одновременно в магазин аппарата входит 40 режущих инструментов. Имеется возможность увеличить это количество до 90 штук.
  • VCenter-55/7. Оборудование для обработки заготовок из цветного металла.
  • АХ-800. Фрезерный центр, имеет пять осей, показывает высокую производительность.

Остаётся востребованным также оборудование, изготовленное за рубежом. Самыми популярными считаются станки:

  • Hurco.
  • Zenitech.
  • ARES-SEIKI.
  • Yangli.
  • KNUTH.

Токарные станки

Советские станкостроительные комбинаты (Ульяновский, Львовский, Горьковский, Дмитровский) выпускали довольно широкий модельный ряд агрегатов с программным управлением, которые и по настоящее время эксплуатируются на промышленных предприятиях.

  • 16А20Ф3. Этот отечественный станок можно встретить на большинстве машиностроительных предприятий. Аппарат оборудован управляющей программой «Электроника НЦ-31». Шпиндельный механизм имеет три скорости вращения. Специальный датчик, совместно с приводом позволяет нарезать резьбу.
  • МК6713С5. Считается высокоточным токарным станком, оснащённым крестообразным суппортом. Он может одновременно работать с шестью резцами. Станок разработан для выполнения следующих технологических операций: нарезка резьбы, точение, расточка, операции с дисками.
  • Кроме станков российского производства, обработку заготовок выполняют также и на иностранном оборудовании, оснащённом ЧПУ. Например, TRENS SBL300. Этот станок имеет два шпинделя. Он может обрабатывать: валы, фланцы, сложные заготовки. Универсальность такого оборудования заключается в возможности выполнять фрезерные операции.
  • Vturn-V760. Отличается от других аналогичных изделий шпиндельным механизмом, который расположен вертикально. Рабочая головка имеет восемь позиций. Установлен гидравлический двенадцатидюймовый патрон. Стружка удаляется конвейерным способом. Автоматизированная подача смазки. Есть различные резцедержатели. Цветной дисплей. Управляющая система — «Fanuc 0i-T».
  • LS360 CNC. Станина этого токарного станка, установлена под определённым углом. Оборудование может обрабатывать цветные металлы, а также нержавеющую сталь. Японский гидравлический механизм «Yuken» повышает надёжность станка. Подача смазки происходит автоматически. Рабочая головка имеет 8 позиций, что позволяет обрабатывать детали различной конфигурации.

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.

С помощью станка происходит технологический процесс, который на нем предусмотрен. Системой управления является одно или несколько устройств, осуществляющие такое действие. На станках с числовым программным управлением (ЧПУ) для металлообработки предусмотрена программа, которая установлена на электронный носитель, как набор данных. Сегодня управление производственными процессами в промышленности происходит с помощью программируемых логических контроллеров.

Особенности станков с ЧПУ

Фрезерные станки с ЧПУ по металлообработке помогают осуществлять обработку

пространственных и плоских поверхностей

, имеющих сложную конфигурацию, кулачков, пресс-форм, штампов, при этом используются концевые и торцевые фрезы. На таких агрегатах можно выполнять сверлильные и разверточные работы благодаря специальному инструменту, который монтируется в соответствующие рабочие головки.

По конструкции станок с ЧПУ по металлообработке почти ничем не отличается от обычных фрезерных агрегатов. Но установка числового программного управления на оборудование в несколько раз увеличивает его производительность, а также повышает надежность, точность при выполнении операций с большой скоростью резания, а также четкое позиционирование фрез и других режущих инструментов.

Виды

Классификация у станков с ЧПУ происходит по четырем аспектам:

  • Автоматическая или ручная подача рабочих инструментов для резки.
  • Координатные передвижения бабки устройства или его рабочей поверхности.
  • Шпиндельный узел может располагаться вертикально или горизонтально.
  • Станки могут быть одноинструментальными или многоинструментальными.

От компоновки оборудования зависит деление его на разные категории, а именно: широкоуниверсальное, продольно-фрезерное, консольно-фрезерное, вертикально-фрезерное. Последний вид обязательно снабжается крестовой формы столом.

Для осуществления металлообработки системы с ЧПУ могут быть:

  1. Разомкнутыми. Благодаря шаговому двигателю происходит четкое дозирование процесса передвижения рабочих узлов устройства, что исключает необходимость в использовании датчиков обратной связи.
  2. Замкнутыми. В агрегатах монтируют датчики, контролирующие в ходе работы станка операции по обработке, а также привод, перемещающий рабочие узлы по схеме.

Движущей силой в современных станках с ЧПУ по металлообработке являются электродвигатели постоянного тока и асинхронные двигатели. С помощью прямого привода, специального редукторного механизма или ременной подачи они направляют вращение на шпиндель.

Горизонтальный тип станков применяется для обработки корпусных и крупных изделий. Однако на производстве чаще применяются вертикальные устройства, так как признаются более эффективными и универсальными.

Основные узлы оборудования

Станину

делают сварной или литой

. Когда нужно получить конструкцию сложной формы ее выполняют сварной. Литая станина изготавливается во всех остальных случаях, так как она характеризуется жесткостью и высоким демпфирующим потенциалом.

Обязательным элементом широкоуниверсального станка являются направляющие скольжения. Их работа основывается на трении скольжения, которое уменьшает показатель точности их интерполяции и снижает скорость передвижения рабочих элементов. Однако они характеризуются повышенной жесткостью.

Отличную точность перемещений гарантируют линейные направляющие, ведь их работа базируется на трении качения, однако у них мал коэффициент жесткости.

Шпиндель станка с ЧПУ по металлообработке подразделяется на два типа:

  1. Электрический двигатель с ротором, который нужен для установки фрез и любых других инструментов по резке.
  2. Механизм, который соединен с приводом посредством муфты или ременной подачей.

Первый тип устанавливается на оборудование, работающее с пресс-формами и сложными штампами, ведь он способен работать со скоростью вращения до 100 000 оборотов в минуту. Не более 15 000 оборотов может развивать второй тип шпинделя, его цена намного меньше , поэтому он широко распространен. Шпиндельный механизм на современных станках с ЧПУ по металлообработке может иметь гидростатические, аэродинамические и обычные подшипники качения.

Другими важными узлами агрегатов с ЧПУ являются:

  • Электродвигатель.
  • Система ЧПУ.
  • Магазин для рабочих приспособлений.

Обработка заготовок

Технология и особенности

Программное управление фрезерного станка, если правильно настроено, дает возможность перемещать фрезы и другие инструменты по любой траектории в зоне действия станка. Благодаря этому можно обрабатывать изделие с разных сторон за его одноразовое закрепление. Большинство современных станков с ЧПУ способно

производить следующие виды работ:

  • Зенкерование, развертывание, сверление отверстий.
  • Фрезеровку криволинейных, цилиндрических поверхностей и различных плоскостей.
  • Точение наружных поверхностей цилиндрической формы.

Станки с тремя координатными осями способны производить такую работу. Если оборудование снабжено четвертой и пятой осью, тогда можно осуществить более сложную обработку металлических заготовок. Например, на пятикоординатных устройствах выполняют работу, связанную с резкой фасонных поверхностей, причем это делается качественно и оперативно.

Оборудование с пятью координатами представляет собой станок, который делает возможным поворот детали вокруг заданного значения оси, что является дополнением к основному передвижению инструмента по отношению к обрабатываемой детали.

Обычно пятую координату заменяют углом наклона шпиндельной оси. Если в течение работы его изменяют, прибегая к программе управления ЧПУ, то за одно закрепление детали на агрегате может начаться обработка малых по радиусу галтелей (переходных поверхностей). Данную операцию выполняют посредством конических концевых фрез, имеющих характерное закругление в форме сферы.

Трехкоординатный агрегат можно легко превратить в четырехкоординатный или пятикоординатный. Нужно лишь добавить поворотную рабочую поверхность на стол. Однако при этом рабочая зона станка уменьшится.

Итак, современные станки с ЧПУ для обработки металла имеют широкие функциональные возможности, они выполняют качественно и быстро множество операций. Благодаря им сокращаются затраты времени на технологический процесс, что сказывается на уровне производительности.

  • Автор: Виталий Данилович Орлов
  • Распечатать

Оцените статью:

(2 голоса, среднее: 4 из 5)