Что можно делать на фрезерном станке с ЧПУ по дереву

Фрезеровка – это механическая обработка древесины, в процессе которой фрезерный станок с ЧПУ по дереву, а если точнее, фреза (рабочий инструмент), двигаясь по 3 и более осям, срезает определенный слой материала с поверхности обрабатываемой заготовки, которая в свою очередь также может двигаться. В наше время инструмент фрезерных станков может передвигаться в 3 направлениях: вдоль обрабатываемой заготовки, поперек неё и вверх-вниз относительно рабочего стола, а на более продвинутых машинах имеется 4 и более осей, которые позволяют обрабатывать материал со всех сторон, не прибегая к его перестановке на столе.

В наше время инструмент фрезерных станков может передвигаться в 3 направлениях: вдоль обрабатываемой заготовки, поперек неё и вверх-вниз относительно рабочего стола, а на более продвинутых машинах имеется 4 и более осей, которые позволяют обрабатывать материал со всех сторон, не прибегая к его перестановке на столе.

Благодаря таким передвижениям, появляется возможность проводить обработку сложных форм и деталей с высокой точностью. В основном из дерева в настоящее время производятся различные предметы декора, фасады, филенки для мебели, лестницы, колонны, балясины, элементы интерьера, моделирования, а также сувенирная продукция.

Практически в любой сфере, в которой производится большое количество однотипных изделий применяются именно фрезерные станки по дереву с ЧПУ в силу значительного удешевления процесса, повышения качества и уменьшения времени, затрачиваемого на единицу продукции.

Достоинства

Главными преимуществами станка, контролируемого компьютерной программой, являются точность и скорость деревообработки, которые дают возможность производить обработку как плоских деталей (2d) так и объемных (3d), имеющих самые разнообразные по размеру и сложности элементы. Сам процесс полностью автоматизирован, что полностью исключает человеческий фактор из процесса фрезерования.

Также неоспоримым плюсом можно назвать визуализацию, которая позволяет увидеть готовое изделие на мониторе компьютера еще до начала фрезеровки. Благодаря этому можно быть полностью уверенным в том, что на выходе получится именно то изделие, которое вы видели на экране.

Классификация станков

Оборудование является достаточно сложным, ведь помимо механических комплектующих, в нем имеется электронный блок, и его не рекомендуется чинить без мастера. Можно разделить станки по квалифицирующим показателям.

Уровень универсальности

• Специальные. Предназначаются для узкопрофильной работы. Например, для вырезания икон, статуй, рамок и т.д.
• Специализированные. Такие 3d станки тоже считаются узконаправленными, они могут выполнять свои функции с разными, но однотипными деталями.
• Универсальные. Используются для изготовления любых деталей.

Степень точности

1. Нормальные станки – «Н». Чаще используются в цехах, потому что процесс не требует точности.
2. Повышенной точности – «П». Узкоспециализированный станок, можно сказать, для создания настоящих шедевров.

Стружкообразование и как с ним бороться

Фрезеровка дерева на ЧПУ проводится в несколько заходов. Первые несколько проходов являются черновыми, при которых инструмент срезает много материала, оставляя лишь очертания будущего изделия. Далее следует чистовой проход, в процессе которого изделие обретает готовый вид и необходимую чистоту поверхности. Чистовая обработка обычно проводится конусной или цилиндрической фрезой с мелкими зубами, вращающейся с высокой скоростью и с большим количеством проходов, расположенных один за одним.

В процессе работы фрезе нередко необходимо врезаться в материал на большую глубину. Чтобы фреза не забивалась стружкой и не перегревалась, нужно обеспечить ей нормальные режимы резания, для этого нужно учитывать твердость дерева, скорость погружения, и не врезаться на большую глубину за один раз. Лучше это делать за несколько подходов.

Так как в процессе обработки деревянной заготовки образуется очень много стружки, пыли и других отходов, необходимо установить на фрезер с ЧПУ по дереву устройство, которое будет убирать стружку прямо от места реза. Работает оно по принципу пылесоса и устанавливается на оси Z, как можно ближе к рабочему инструменту.

Благодаря системе улавливания пыли можно надолго продлить срок службы направляющих, ходовых винтов, подшипников, а также двигателей, которые тоже очень чувствительны к различного рода загрязнениям, как все станки с ЧПУ по дереву, так и не имеющие числового программного управления.

Комплектующие

Набор комплектующих для оборудования с ЧПУ напрямую зависит от его типа. Однако есть детали общие для принципиальной конструкции таких станков:

• Станина — в зависимости от габаритных размеров оборудования может быть как напольной, так и настольной;
• Портал — комплект направляющих по которым рабочая часть перемещается в двух- трёхмерной оси координат;
• Силовые агрегаты — представляют собой сервоприводы, приводящие в движение портал, а также электродвигатель передающей вращательное движение шпинделю;
• Различные механические детали: рельсовые направляющие, валы, подшипники, муфты и т.п.;
• Контроллер управления — коммуникационная плата, на которой осуществляется запись программы, я датчики контролирующие работу устройства;
• Источники питания.

Обработка мягких пород древесины

При обработке дерева мягких пород, необходимо помнить о некоторых тонкостях

1. Сама программа, которая отвечает за обработку, усложняется в разы. В первую очередь это необходимо для точного отслеживания позиции режущего инструмента на протяжении всего процесса обработки. Скорость фрезеровки необходимо установить как можно меньшую для достижения наивысшего качества готовой поверхности. Это сопровождается большим недостатком по отношению к количеству выпускаемой продукции.
2. Так как инструмент не может быть идеальным с точки зрения геометрии, он неизбежно имеет хоть и минимальный, но люфт, который исключает возможность получения ровных граней (как при ручной резьбе). Также фрезеровка мягкого дерева сопровождается появлением на поверхности мелкого ворса, который впоследствии очень сложно сошлифовать (такой функцией обычно не оборудованы фрезерные станки с ЧПУ), особенно в труднодоступных местах (таких, как резкие углубления). А если случайно задеть ворсинку и начать тянуть за нее, есть вероятность оторвать несколько волокон с древесины, из-за чего будет испорчено все изделие, и придется повторять длительный и трудоемкий деревообрабатывающий процесс заново.

Но, даже несмотря на эти трудности, качественная обработка сложных трехмерных деталей вполне возможна. В первую очередь необходимо уметь пользоваться такими компьютерными программами, как ArtCam. Благодаря им можно предварительно увидеть трудные места, которые появятся при обработке, проставить необходимый инструмент для каждого участка заготовки и рассчитать примерное время, затрачиваемое на полную обработку.

Инструкция для начинающих операторов станков ЧПУ – «СПРУТ-Технология»

Это и называется параметрическое моделирование.

Для знакомства с такими программами перейдите по ссылкам: Inventor SolidWorks OnShape Компас 3D Creo

Рокомендуеемые программы (CAD системы): при выборе программы стоит думать не тоько о простоте но и перспективности и функцианальности. Проектировщикам без опыта Я советуею рисовать 3D модели в веб приложении Tinkercad. Tinkercad работает в браузерах, которые поддерживают 3D функционал: Chrome, Firefox, Yandex.

Этап II — объяснить станку как обрабатывать заготовку для получения детали

После получения модели, вам необходимо объяснить станку как (с какой скоростью, каким инструментом а главное, по какой траектории) обрабатывать заготовку для получения запланированной детали. Все это называется технологический процесс. Для написания техпроцесса используются CAM системы ли как ее называют — программа для ЧПУ .

Для написания техпроцесса Я рекомендую Вам использовать программу SprutCAM. Это полнофункциональная профессиональная CAM система от отечественного разработчика, незаменима при программирование станков с чпу для начинающих

Для небольших производств имеется специальное доступное предложение — SprutCAM Practik. Это программы для ЧПУ станков на русском под управлением Mach3, NCStudio, LinuxCNC и аналогов. Установщик SprutCAM Practik можно скачать бесплатно.

• Задача — объяснить станку как обработать деталь
• Решение — написать техпроцес в CAM системе

В CAM системе определяется траектория движения инструмента, далее эта информация переводится в специализированный язык G кодов (на рисунке), которые понимает сам станок с ЧПУ.

Чистовая обработка древесины

После грубой обработки производится замена фрезы агрегата на более мелкую (чаще всего коническую или шарообразную), которая сможет произвести чистовую фрезеровку с достижением необходимого качества готовой поверхности.

Скорость чистовой обработки очень низкая, из-за чего общая производительность значительно снижается. Также на время очень сильно влияет время, затрачиваемое на смену инструмента при чистовой обработке, так как обычно фрезеровка производится несколькими фрезами.

Себестоимость готового изделия так же вырастает в разы, поскольку она зависит чаще всего от времени работы ЧПУ фрезера по дереву и трудозатрат на разработку программы обработки.

Фрезерное оборудование – технологические возможности

• токарные работы – используя дополнительные инструменты, можно торцевать поверхность заготовок, наносить резьбу, работать с цилиндрическими, коническими и прочими формами, сверлить и зенкеровать отверстия;
• гравировальные операции – современное фрезерное оборудование позволяет производить высокоточные гравировальные работы, независимо от сложности узора и хрупкости материала;
• работы по отрезке, раскрою и фигурной резке древесных материалов, камня и металлов;
• создание объемных изделий по 3D-программам.

Гравировка дерева

Гравировка – это фрезерование различных надписей, рисунков, узоров на деревянную или иную поверхность, поддающуюся обработке.

Гравировка надписей

В основном гравировка производится при помощи сферической фрезы высокого качества, которая должна быть надежно закреплена в фрезерный станок по дереву, (для уменьшения вибраций и повышения качества исходной поверхности) или же при помощи специальных граверов. Граверы бывают U и V типа. Граверы U типа предназначены для фрезеровки текста, а V типа – для фрезеровки специальных 3д изображений, которая производится V образной фрезой.

После чистовой обработки поверхность твердых пород дерева выходит гладкой, имеет приятный блеск и не нуждается в последующей обработке и полировке.

Для чего нужен 3d фрезерный станок с ЧПУ по дереву?

Продукты, изготовленные руками, всегда стоят недешево. Ручная резьба – процесс довольно длительный и трудный. Конечно, после использования машины может понадобиться доработка, но она будет незначительной и не займет массу времени.

Теперь разные интерьерные элементы доступны всем, потому что машинные изделия стоят намного дешевле, чем изготовленные руками.

Что можно изготовить 3d фрезерным станком:

1. Мебельные детали (поручни, ножки шкафов/стульев/диванов, быльца и т.д.).
2. Элементы забора, лестниц, крыши, беседки.
3. Рамки.
4. Оправы.
5. Статуи и иконы и т.д.

Как выбрать породу дерева для последующей обработки

От материала зависит многое, начиная от износа режущего инструмента, заканчивая качеством готового изделия. Рассмотрим подробнее, на что в первую очередь необходимо обратить внимание:

1. Лучше всего из твердых пород древесины поддаются обработке бук и ясень. Если же использовать дуб, качество поверхности возрастет в разы, но главным минусом является то, что сухой дуб может неожиданно скалываться, испортив все изделие.
2. Очень важна и влажность древесины, она должна быть как можно меньшей (не более 8 процентов). Если она будет высокой, то есть вероятность того, что в скором времени готовое изделие «поведет» и оно изменит свою форму.
3. Желательно брать дерево первого и второго сорта, имеющего минимальное количество сучков, подпара и различных повреждений паразитами;
4. Глубину реза необходимо подбирать индивидуально для каждого материала чтобы не допускать подгорания заготовки или появления сколов на ее поверхности.

Описание конструкции

Существует много видов фрезерных ЧПУ станков для работы с древесиной. Они отличаются друг от друга, но схожи по строению.

Основные детали – станина, суппорты, фрезерный стол, шпиндель, режущий инструмент. В некоторых аппаратах присутствует дополнительная комплектация, главной частью которой является каретка. Она позволяет работать под разными углами.

Описание деталей:

1. Фрезерный стол – основа конструкции, рабочая площадь
2. Суппорты – используются для закрепления рабочих инструментов.
3. Станина – скрепляет детали конструкции.
4. Шпиндель – устройство закрепляющее обрабатываемую заготовку при работе. Вращает заготовку при работе. Чем выше скорость вращение, тем выше качество изделий.
5. Режущий инструмент – используется для обработки материала.

Режущие инструменты отличаются в каждом виде оборудования. В основном используются ножи, диски, фрезы и сверла.

Ещё одна деталь: если вы приобретаете агрегат для проведения высокоточной обработки, то обратите внимание на шпиндель. Скорость вращения напрямую влияет на точность обработки.

Ещё одним преимуществом фрезерных ЧПУ станков является безопасность. Инструменты имеют безопасное строение и расположение.

Техника безопасности при работе с фрезером ЧПУ

При работе с техническим оборудованием придерживайтесь определенных правил. Это связано не только с эффективностью работы, но и с безопасностью.

Работа с техническим оборудованием опасна, а соблюдение техники безопасности снижает риск причинения вреда здоровью.

Правила ТБ:

1. Приступать к работе только в специальной униформе. Оператору ЧПУ станка потребуется прикасаться к острым предметам. Прикосновение голыми руками повышает риск появления колотых и режущих ран.
2. Рабочее пространство должно быть в 2 раза больше, чем размер станка. Это нужно для отдаления от рабочего места при критических ситуациях.
3. Огнеустойчивость стен, пола и потолка. Снижает риск возникновения пожара.
4. Пол должен быть ровным. Требуется для надежного закрепления аппарата.
5. Наличие хорошего освещения.

Помещение

Организовать мини столярную мастерскую можно у себя в гараже или отдельном помещении на придомовой территории, если вы живёте за городом или имеете дачу. За неимением такой возможности подходящее помещение можно взять в аренду.

Требуемая площадь: 20-40 квадратных метров. Помещение должно отвечать требованиям противопожарной безопасности, быть отапливаемым и иметь принудительную вентиляцию. При расширении производства понадобится дополнительное место под склад и сушку изделий.