Общие характеристики, разновидности фрезерных 3D станков: критерии выбора, популярные торговые бренды

Одним из самых распространенных типов фрезерования дерева и металла является обработка, которую выполняет 3d фрезерный станок с ЧПУ. Она бывает как художественной, или как еще называют, фигурной, так и грубой, которая используется в основном в строительстве и построении различных конструкций, не требующих особой точности деталей.

Главным ее преимуществом над ручной обработкой является в первую очередь точность и качество детали на выходе, к остальным преимуществам можно отнести минимальное влияние человеческого фактора на сам процесс и, конечно же, снижение трудоемкости в несколько раз.

Особенности конструкции станков

Все станки, обладающие числовым ПУ имеют схожее строение и принцип работы, а отличаются лишь комплектацией, немного формой корпуса и деталей. Принцип работы, как вы уже знаете, прост, фрезерная головка перемещается по рабочему полю, срезая слои материала и формирует готовое изделие необходимой формы.

Для каждого материала программа обработки составляется индивидуально. Например, если это 3d фрезерный станок с ЧПУ по металлу, то скорость подачи и вращения фрезы подбираются исходя из конструктивных особенностей станка и структуры обрабатываемого материала. Если же производится обработка на станке с ЧПУ по дереву, то параметры программы будут совершенно другими.

Именно от качества составления программы и будет напрямую зависеть качество конечного изделия.

Конструктивные элементы станка и их влияние на обработку

1. Инструмент (в данном случае фрезы). Служит непосредственно для снятия слоев материала в процессе работы.
2. Система фиксации заготовки. Закрепляет деталь на рабочем столе. Может быть как подвижной, так и неподвижной. Зачастую на промышленных машинах установлены неподвижные вакуумные столы. На более дешевых вариантах устанавливаются металлические прижимы или струбцины.
3. Сервомоторы и шаговые двигатели. Предназначены для приведения в движения элементов станка в соответствии с ранее написанной программой.
4. Контроллер ЧПУ. Служит для управления всеми узлами машины (моторами, периферией, системой защиты).
5. Концевые датчики. Предназначены для остановки моторов в случае сбоя программы и первоначального позиционирования режущего инструмента.

Как уже было указано выше, скорость фрезеровки напрямую зависит от выбранного материала и глубины его фрезерования.

Разновидности

Предназначение фрезерных станков – обработка деталей с фасонными и плоскими поверхностями. Технологические возможности этого оборудования расширяются благодаря наличию таких дополнений, как:

• долбежная, вертикальная или универсальная головка;
• универсальный делительный аппарат;
• устройство для нарезания гребенок;
• круглый делительный стол.

Модели фрезеров различаются размерами и видом выполняемых работ. Их технические характеристики зависят от марки агрегата и производителя.

Обрабатывающие центры

Фрезерные обрабатывающие центры с ЧПУ – сложные устройства, допускающие осуществление максимально точной обработки объемных заготовок. Они нашли широкое применение в следующих отраслях промышленности:

• автомобильная;
• аэрокосмическая;
• приборостроение;
• тяжелое машиностроение.

Такие центры позволяют выполнять большое количество операций различного характера: растачивающих, сверлильных и фрезерных. В результате можно обработать сложные корпусные детали, пресс-формы и штампы с поверхностью 3D. Оборудование подразделяется на 2 типа:

• вертикальное;
• горизонтальное.

Все станки оснащены специальными приводами и высококлассными элементами, влияющими на скорость резки и точность позиционирования инструмента.

Важно!

Рабочий орган оборудования (суппорт) имеет возможность перемещения во всех системах координат и вращения по оси.

Токарно-фрезерные

Подобные станки 3D широко используются при производстве мебели и в столярных мастерских. С помощью этих устройств изготавливают фигурные балясины, конструкции с круговой обработкой и т. п. Токарно-фрезерное оборудование позволяет выполнять сверление, распил или выточку заготовок с возможностями 3D моделирования. Благодаря его оснащению системой программного управления можно повысить точность операций, получив более качественный результат, и свести к минимуму отходы производства.

Фрезерно-гравировальные

Суппорт у этой разновидности фрезеров многопозиционный с возможностью автоматической смены инструмента. Устройство установлено на станину, представляющую собой раму с высокой жесткостью. Такая конструкция позволяет получить детали без погрешностей в форме и размерах. Производительность фрезерно-гравировальных станков обуславливают следующие факторы:

• быстрая замена инструмента;
• скорость рабочей подачи;
• периодическое охлаждение электрических узлов на всех режимах работы.

Современное программное обеспечение, используемое в оборудованиях, дает возможность управления всеми процессами с максимальной точностью и быстрого создания необходимых моделей изделий. Функционируя по заданной программе, станки производят детали 3D с любым уровнем сложности и сечением:

• прямоугольным;
• круглым;
• квадратным.

Эти агрегаты используют для обработки следующих материалов:

• искусственного камня;
• древесины любых пород;
• полистиролов;
• мягких цветных металлов;
• акрилового стекла;
• композитных материалов.

Важно!

При выборе подобного оборудования рекомендуется детально ознакомиться с его техническими характеристиками и сопоставить их с требованиями, касающимися изготовления конкретных деталей.

Применение

Сфера применения 3d фрезеров с ЧПУ огромна:

По сути, автоматические станки могут использоваться практически в любом производстве. Но наибольшую популярность они получили в сувенирном бизнесе, поскольку именно тут постоянно нужно изготавливать массу различных изделий разной формы, размеров и конструкций. На ручном фрезерном станке такая работа совершенно не продуктивна, поскольку присутствует человеческий фактор, который значительно замедляет процесс.

Выбор фрез

Как уже было сказано, основную погрешность в процесс вносит механическая часть станка, а вот на окончательное качество поверхности влияет только рабочий инструмент. В данном случае – фреза.

Необходимо помнить, что обработку лучше проводить в несколько этапов (черновая-черновая-чистовая) разными фрезами и с постепенным уменьшением скорости подачи.

Разновидности машин с ЧПУ

Хоть принцип работы и похож для всех станков такого типа, их конструкция может несколько различаться. В первую очередь это связано с предназначением конкретной машины. Исходя из этого, выбирая станок по дереву 3d, необходимо тщательно его проанализировать.

1. Форма обрабатываемой заготовки – плоская или объёмная. Данный фактор влияет на то, как будет расположена фрезерная головка и какие движения она будет совершать в процессе работы. Также при выборе станка нужно не забыть учесть необходимую мощность шпинделя и размер рабочего поля.
2. Тип и максимальный диаметр рабочего инструмента. В домашних станках используются фрезы с диаметром хвостовика не более 8 мм, в то время как на промышленных машинах устанавливаются составные фрезы со сложной конструкцией и сменными ножами, достигающие в диаметре 120 мм и более.
3. Наличие 4 оси. Если планируется трехмерная фрезеровка деталей по принципу токарного станка, то необходимо сразу учесть это при покупке. Как правило, большинство производителей устанавливают на свои станки поворотную ось как опцию.
4. Количество одновременно работающих фрезерных головок (шпинделей). На промышленных машинах их количество может достигать 16 штук! Закономерность такова: чем больше шпинделей- тем быстрее производится фрезерование, но тем сложнее написать программу.

На самом деле список всех параметров, на которые необходимо обратить внимание при покупке, намного длиннее. Но приведенных здесь параметров вполне достаточно для ориентирования на рынке автоматических машин.

Среди разновидностей фрезеровки можно выделить гравировку, которая представляет собой врезку в материал на небольшую глубину и нанесение определенного узора или рисунка на нем.

Общее устройство и назначение

Фрезеры 3 D нашли широкое применение в самых различных сферах: их можно использовать почти в любом производстве. В сувенирном бизнесе эти станки наиболее востребованы, поскольку именно здесь изготавливают изделия с самой разной конфигурацией, конструкцией и размерами. Также оборудование популярно в следующих направлениях:

• выпуск рекламной продукции – гравировка логотипов брендов, создание сложных и массивных конструкций;
• мебельное производство – изготовление резных фрагментов, криволинейный раскрой материалов, точный подгон каждого элемента;
• машиностроение – выточка деталей для самых различных механизмов.

Фрезерные 3 D станки используют даже в домашних условиях для выполнения хоббийных изделий. У всех типов этих устройств общие принципы функционирования, тем не менее, они могут отличаться друг от друга конструкцией, что обусловлено специализацией той или иной модели.

По дереву

Предназначение данного оборудования – создание объемного рисунка на поверхности заготовки. Для выполнения конкретной задачи мастеру требуется режущая часть, блок управления и рабочая поверхность. Фрезерный станок по дереву имеет ряд конструктивных особенностей:

• заготовка закрепляется посредством специального устройства для фиксации, она может оставаться недвижимой или перемещаться относительно фрезы;
• смещение элементов станка происходит при помощи сервоприводов или шаговых двигателей, такие конструкции отличаются разной точностью позиционирования;
• в структуре фрезеров 3 D присутствует блок ЧПУ, предназначенный для правильного функционирования двигателей, за счет которых происходит смещение детали или фрезы.

К основным элементам станка по дереву относятся:

• двигатели;
• портал;
• датчик выставления режущего инструмента;
• шпиндель и система его охлаждения;
• датчики нулевого положения;
• рабочий стол с Т-образными пазами;
• фальшивый стол, вспененный ПВХ;
• системный блок и кабели для его подключения к станку.

Некоторые модели оснащены датчиками для максимально точного позиционирования и имеют функцию удаления отходов фрезеровки.

Важно!

При выборе фрезерного станка 3 D рекомендуется обращать внимание на его мощность, и на то, с какими размерами деталей он сможет работать.

По металлу

Современные 3 D фрезеры по металлу с ЧПУ управляются автоматически при помощи компьютерных программ. Это оборудование предназначено для обработки металлических заготовок в 3-х плоскостях с высокой точностью. Модели из разных групп отличаются друг от друга мелкими конструктивными особенностями, при этом их основные узлы на всех видах агрегатов абсолютно одинаковые. У каждого фрезерного станка, в первую очередь, имеется устойчивая база (станина), в которую помещен вал шпинделя и коробка переключения скоростей.

Стандартный фрезерный станок также включает в свою структуру:

• вертикальные направляющие станины – при включении оборудования движение консоли с коробкой передач происходит именно по ним;
• хобот – приспособление для поддержки и крепления рабочего инструмента посредством специальных подвесок;
• шпиндель – предназначен для передачи вращения от коробки скоростей к фрезам, точность выполненной работы зависит от жесткости этого элемента и его устойчивости к вибрациям;
• салазки – конструкция с поворотным устройством, несущая продольную рабочую поверхность;
• фрезерная оправка – конический стержень, расположенный на торце шпинделя, к нему гайками прикрепляются кольца фрезы.

Фрезер 3 D, как правило, оснащен системой подачи охлаждения, фундаментальной плитой, а также механизмами для выбора скорости вращения узла шпинделя, направления стола, а также для выполнения других функций. Внутри агрегата присутствует один или несколько электродвигателей и блок с электрическим оборудованием.