Что нужно знать при выборе фрезерного станка с ЧПУ, чтобы при покупке не ошибиться.

Станки с числовым программным управлением призваны свести к минимуму участие человека в производственных процессах. С задачей они справляются отлично — риски предприятия, связанные с человеческим фактором, почти отсутствуют, а результат работы агрегатов с ЧПУ отличается высокой точностью.

Построить успешный бизнес можно, выбрав 3д фрезерный станок с ЧПУ по дереву или металлу под нужды предприятия. Какими характеристиками должен обладать агрегат? Оправдывают ли станки заявленные цены? Какие характеристики важны, а какие второстепенны? Об особенностях выбора фрезерных станков с ЧПУ — в материале ниже.

Станок Multicut-3000

Критерии сравнения

Представленное на рынке технологическое оборудование ежегодно совершенствуется и дорабатывается.

Некоторые агрегаты для фрезерной обработки спустя 5-7 лет службы становятся морально устаревшими. Однако и среди них есть достойные станки; важно лишь их выявить.

Существует несколько универсальных критериев, по которым выбирается фрезерный станок с ЧПУ. Таковыми являются:

• конструктивные особенности агрегата;
• назначение (сфера использования) и функционал;
• обрабатываемые материалы;
• стоимость.

Разберемся с каждым из них по отдельности.

Скорость вращения шпинделя (фрезы).

Подбирается автоматически, исходя из обрабатываемого материала. Мягкие и пластичные материалы обрабатываются на низкой скорости, хрупкие соответственно на высокой. К примеру, скорость в диапазоне 10÷60 000 об. /мин позволяет обрабатывать практически весь спектр стандартных материалов.

Набор инструментов в современных фрезерах обычно содержит от 5 до 20 наименований. Есть из чего выбрать. В качестве очередной вспомогательной функции появилась функция автоматической замены фрезы. Это удобно и позволяет не останавливать станок.

Специфика конструкции

В классификации выделяют несколько подкатегорий:

• количество шпинделей (одно- и двухшпинделевые модели с разной производительностью);
• место установки (напольные/настольные);
• количество осей передвижения фрезера (одно-, двух-, четырехкоординатные);
• направление движения фрезера (горизонтальные, вертикальные, универсальные).

Рассмотрев фрезерные станки с ЧПУ детальнее, легко заметить, что отличаются их отдельные элементы. К примеру, шпиндель — электрический двигатель, подающий цангу с зажатой фрезой и влияющий на точность обработки.

Основная характеристика шпинделей — мощность, а конструктивная особенность — наличие или отсутствие охлаждающей системы. Мощность определяет сферу использования того или иного узла. Например, шпиндели на 0,8; 1,5; 2,2 кВт встречаются у компактных агрегатов для 3D-гравировки в бытовых условиях. Если фрезер используется для раскроя ДСП или МДФ на предприятии, применяют устройства мощностью 3 кВт и более.

Система охлаждения встречается на фрезерных станках с ЧПУ, у которых шпиндель вращается с высокой скоростью. Ее наличие снижает риск перегрева оборудования и выхода из строя. Станки могут иметь жидкостное или воздушное охлаждение; первые являются менее мощными.

Различаться у станков может и рабочий стол. У малогабаритных он подвижен; у остальных — статичен, перемещается только по вертикальной оси.

Столы по способу крепления заготовок делятся на вакуумные и оснащенные Т-образными пазами. В первых детали фиксируются посредством вакуумного насоса. Конструкция дополнена уплотнительным шнуром, который отсекает лишние участки заготовки.

Т-образные пазы встречаются на небольших фрезерных станках для обработки древесины. По прочности крепежа деталей они превосходят вакуумный насос.

Дабы не вникать в остальные конструктивные особенности фрезерных установок, рассмотрим их на примере оборудования компании Multicut (Новосибирск). Агрегаты представлены следующими сериями:

1. 500. Настольные станки для небольшого производства. Оснащены пластиковым столом 600х900 мм, установленным на чугунной станине. Востребованы среди компаний, реализующих сувенирную продукцию, мебель, рекламные конструкции.
2. 3000. Средние по размерам станки для 3D-раскроя листовых материалов. Размеры столов — до 2100х4050 мм; имеются подвижные порталы с ходом каретки до 250 мм.
3. 5000. Станки серии оснащены системой автоматической замены режущего инструмента. Имеются устройства для вращения заготовок (при обработке цилиндрических деталей). Могут задействовать до 8 фрез разной конфигурации в одном цикле обработки.

Авто смена инструмента

Перед покупкой оборудования имеет смысл определиться с характером работ и необходимым для их выполнения инструментом. Для проведения однотипной обработки с нечастой его заменой вполне сгодятся модели с ручной сменой, в случае же необходимости регулярного выбора различного инструмента, целесообразнее будет приобретение станка с автоматической сменой или полуавтоматическим механизмом. Это позволит сократить не только время выполнения работ и но повысит точность.

Сфера использования

Станки с числовым программным управлением применяются в деревообработке. На них либо эстетически оформляются небольшие изделия, либо производятся крупные детали. Также возможно:

• выполнение фигурной резки;
• нанесение рельефов любой сложности;
• изготовление комплектующих для корпусной мебели.

Не меньшую важность станки с ЧПУ имеют в металлообработке. Нанесение гравировки, рельефных изображений на заготовки, шлифование порой представляет сложности даже для опытного работника. Внедрение оборудования оптимизировало производственный процесс.

Машиностроение — еще одна отрасль, где есть место фрезерным станкам. Здесь с их помощью:

• производят детали машин, к точности размеров которых предъявляют высокие требования;
• обрабатывают силовые элементы, ребра жесткости, элементы обвеса;
• создают карбоновые накладки и алюминиевые заготовки.

Фрезерный станок с ЧПУ в ювелирном деле обрабатывает большинство драгметаллов. Здесь используются настольные агрегаты. Высокоточная гравировка на монетах, сувенирной продукции, кольцах и других украшениях — задачи устройств.

Постепенно оборудование внедряют в сферу строительства. На станках создают литьевые формы и макеты сооружений или транспортных средств.

Габариты заготовки

Опытные специалисты знают, что для качественного выполнения работы необходимо за раз проходить всю обрабатываемую поверхность, в противном случае будет потрачено драгоценное время на переналадку и возможно снижение точности. Чтобы этого не произошло, нужно определиться с максимальными размерами используемых заготовок и исходя из этого подбирать модель с подходящим рабочим полем.

Стоит здесь также учитывать и длину хода шпинделя по оси Z, ведь именно от нее зависит толщина заготовки, которую сможет обрабатывать фрезерный станок. Для получения точного значения необходимо от длины хода отнять длину инструмента и патрона (ISO30 или цангового). Итоговый результат и будет максимально допустимой толщиной заготовки.

Обрабатываемые материалы

Аппараты, обрабатывающие древесину, имеют среднюю мощность (1-1,5 кВт) и усиленную конструкцию. Поскольку при работе есть риск заклинивания фрезы, станки оснащаются устройством подачи охлаждающей жидкости к месту контакта. Таковой является вода или машинное масло. Агрегаты применяют для изготовления мебельных ножек, прорезного декора, рамок для картин и фото, фасадов, фигурных консолей.

Несколько иначе выглядят и работают станки по металлу. Их особенности:

• усложненная конструкция по сравнению с фрезерами по дереву;
• высокая стоимость;
• отсутствие функции охлаждения фрезы в ряде моделей (поскольку минимален риск возгорания из-за трения фрезы о заготовку);
• возможность оснащения раструбом промышленного пылесоса (для удаления стружки).

Автоматическая уборка отходов почти не выполняется, поскольку при попадании на кожу, в глаза или органы дыхания нанесет вред здоровью. Обычно задача выполняется оператором вручную.

В станках для обработки пластика и оргстекла используют фрезы с алмазной или корундовой рабочей поверхностью. Покрытие бывает напыляемым или цельноспеченным. Алмазная крошка запекается на поверхности фрезера при высокой температуре, за счет чего соединение получается прочным и долговечным.

Жидкость обязательно подается в зону контакта с пластиком/стеклом. В противном случае попадание отходов под фрезу может привести в порче всей заготовки (из-за пластичности материала).

Для обработки ПВХ, акрилового стекла, поликарбоната, стеклопластика подходят агрегаты серий 3000, 3200, 4000, 4400, 5000.

Классификация фрезеров с ЧПУ

Фрезерное оборудование с ЧПУ различается по технологическим возможностям: скорости обработки и величине заготовок.

Бытовые фрезеры с числовым управлением выполняют гравировку достаточно медленно, оснащаются слабыми электромоторами. При этом они небольшого размера, легкие. Созданы специально для обработки дерева в домашних мастерских. Станок размещается на столе или верстаке и предназначен для выполнения небольших деталей. Эксплуатировать его может начинающий мастер в качестве учебного пособия или для изготовления небольших единичных заказов.

Промышленные фрезеры с числовым управлением рассчитаны на долгую работу под контролем автоматики. На них устанавливают мощные электродвигатели, прочные механические узлы и обязательно увеличенную поверхность резки. Оборудование используется при производственных процессах, требующих высокой скорости обработки и максимальной точности, например, при раскрое крупных листов МДФ, ДСП.

Промышленные фрезерные линии работают в полностью автоматическом режиме. Станок самостоятельно заменяет заготовки и фрезы, обрабатывает детали с пяти сторон. Автоматическая замена резаков производится Системой автоматической смены инструмента, которая бывает рядной или карусельной. Линии оснащаются самыми качественными механизмами и сложными программами.

В зависимости от расположения фрезы станки могут быть:

• вертикально-фрезерными;
• горизонтально-фрезерными.

В промышленности шире применяются вертикально-фрезерные, более точно проводящие обработку и обеспечивающие жесткую фиксацию заготовки. Такой фрезер может обработать и детали под наклоном, независимо от их габаритов.

Различаются станки и количеством шпинделей: 2-шпиндельные, 3-шпиндельные и 4-шпиндельные модели. С увеличением числа шпинделей повышается производительность.

Стоимость установок

Фрезерные станки с ЧПУ делятся на три категории:

1. Бюджетные модели. Это, к примеру, мини-станки для малого бизнеса или домашней мастерской. Мощность их мала, как и рабочая область, а точность позиционирования явно хуже, чем у продвинутых моделей. Оборудование выполняет ограниченное число операций, стоит не более 150 тысяч рублей. Подходит для фрезерования деревянных заготовок, отдельных металлов.
2. Средняя ценовая категория. Сюда входят модели не дороже 500 000 рублей. У большинства есть система жидкостного или воздушного охлаждения. Уровень автоматизации и мощности позволяет наладить линейный выпуск продукции с определенными параметрами. Фрезерные станки с ЧПУ подойдут для декоративной отделки поверхностей, производства объемных конструкций.
3. Дорогие станки. Ценник может превышать 1,5 млн. рублей. Здесь покупатель платит за высокоточную обработку всех видов материалов и возможность 3D-моделирования.

Резюме

Конечно, как говорится, из одежды и мебели надо всегда покупать самое лучшее! И среди фрезерных Сad/Сam станков
выбор весьма широк, как и разброс цен. Количество улучшений и уровень автоматизации физической работы постоянно растет. Однако все удобные дополнения и улучшения увеличивают стоимость. Поэтому нужно точно определить величину будущей производственной загрузки фрезерного станка.

И здесь необходимо прежде всего понимать, с какими материалами и в каком объеме предполагается работать, и уже исходя из этих условий подбирать фрезер. Для обычных стоматологических клиник, с небольшим объемом, где лаборатория работает для потребностей клиники, подойдут станки малой производительности, настольные, малогабаритные e.t.c.

Для больших зуботехнических лабораторий, обслуживающих другие клиники, с большим объемом заказов, можно порекомендовать большие высокопроизводительные фрезерные станки. Во-первых, за счет автоматизации физического труда Вы получите гарантированное качество, снизите себестоимость на объеме производства и сможете планировать нагрузку в пиковые периоды.

Помните, мягкое сырье обрабатывается в сухом виде, а вот металлы требуют наличия жидкостного охлаждения и смазки. Обратите внимание на скорость вращения шпинделя и расположение элементов управления. Очень удобным может оказаться наличие автоматических систем смены рабочего инструмента.

Полезные советы по выбору станков

Чтобы не ошибиться с выбором дорогостоящей установки, воспользуйтесь рекомендациями экспертов:

• если не предполагается обработка металла, мощный станок ни к чему;

• при подборе размеров ориентируйтесь не только на габариты заготовок, но и на помещение для станка — размеры, доступ к агрегату со сторон, способность межэтажных перекрытий выдержать вес станка;
• производительность — не синоним экономичности; мощные модели потребляют много энергии.

Желательно перед покупкой изучить не только характеристики станков, но и получить интересующую информацию от эксперта. Например, способность устройства выполнять конкретные задачи или наличие у него конкретных опций.

Ассортимент фрезерных станков с числовым программным управлением велик, и под любую задачу найдется подходящее оборудование. Свяжитесь с представителем компании MULTICUT, если рассматриваете агрегаты данной марки к покупке.

Наличие программного обеспечения CAM, CNC.

Стоимость фрезерных станков для стоматологии
с технологией CAD/CAM достаточно высока, следовательно, нужно тщательно все просчитать, чтобы не переплатить или не купить устройство с недостаточными техническими характеристиками. Причем важно учесть и легкость освоения ПО. Системы управления бывают открытыми или замкнутыми. В замкнутом варианте файлы STL выдаются в зашифрованном виде, и прочитать их могут только те пользователи, которые работают именно с данным поставщиком. Система открытого типа позволяет сочетать различные станки и материалы и делать выбор самостоятельно. Она несколько дороже замкнутой и требует обучения персонала, но в случае решения этих вопросов Вы сможете сэкономить на выборе станков и материалов. Но в данном вопросе решение за Вами, выбрать сложную машину с большим спектром возможностей, либо что-то попроще и полегче в эксплуатации.

Устройство и комплектация фрезеров с ЧПУ

Принцип работы фрезеров с ЧПУ основан на системе позиционирования по координатам трех осей: X, Y, Z. Все передвижения каретки с резаком производятся под руководством ЧПУ по осям. Как правило, система реализуется таким образом:

• Y-ось — вдоль плоскости рабочего стола;
• X-ось — поперек плоскости рабочего стола;
• Z-ось — в вертикальной плоскости.

Система позиционирования по каждой оси состоит из:

• электромотора;
• системы приводов;
• опорно-направляющих устройств.

От свойств опор и направляющих зависит точность позиционирования и качество конечной продукции. Направляющие должны быть выполнены из высоколегированной стали и могут быть с прямоугольным или круглым сечением.

Устанавливаются направляющие следующим образом:

• по Х-оси для движения портала с двух концов стола;
• по Y-оси на портале для передвижения каретки с фрезой;
• по Z-оси на каретке для передвижения самой фрезы.

Кроме перечисленных деталей в конструкции присутствуют:

• суппортное устройство;
• валовый механизм;
• рабочий стол;
• станина;
• набор режущих инструментов (ножи, фрезы);
• струбцины для крепления деталей.

Резаки прикрепляются на вал с помощью конусного или цангового патрона, идущего в комплектацию.

Электродвигатель передает движение суппортам, балкам (порталам) и шпинделям посредством зубчатой или винтовой передачи. Шпиндель оснащается воздушным или водяным охлаждением.

Для осуществления прямолинейного фрезерования дополнительно используют линейное направляющее устройство, снабженное прижимными механизмами.

Тип электродвигателя

На фрезерах с ЧПУ по дереву устанавливаются электромоторы:

• шагового типа;
• с обратной связью (серводвигатели).

Тип электромотора зависит от планируемых задач и мощности станка.

Шаговый электромотор трансформирует импульсы электросигналов в механическое движение ротора с остановкой в нужном положении. Такой тип электродвигателя обеспечивает точный контроль над скоростью и позиционирование без использования контроллера обратной связи. Он очень прост в обслуживании и обходится сравнительно недорого. При этом скорость двигателя не превышает 1000 оборотов в минуту, а при максимальных нагрузках существует вероятность потери шага.

Серводвигатели в отличие от шаговых не крутятся постоянно, а получив сигнал, совершают движение и останавливаются до следующего сигнала. Сервоприводы обладают механизмом обратной связи, который позволяет исправлять ошибки. Это означает, что если надавить на привод, он будет сопротивляться, пытаясь вернуться в нужную точку.

Серводвигатели вращаются быстрее, они мощнее и точнее. Но значительно удорожают стоимость фрезера. Обслуживание их требует специальных навыков, поэтому доверяется квалифицированным кадрам. Управлять серводвигателями также сложнее.

Фрезер с сервоприводом необходим для высокоскоростной обработки материалов (чаще раскроя листов) или при изготовлении матриц высокой точности.

Станина

Важнейший компонент, на который следует обратить внимание при выборе фрезерного станка, если станина не прочная, то качественной работы и качественных изделий не получится. Плохо, если станина станка собрана из различных элементов посредством скрепления винтовыми соединениями, все это будет разбалтываться во время работы от вибраций станка и делать конструкцию хлипкой и абсолютно не точной.

Станина должна быть цельно сварной и лучше бы из профилированного железа толщиной несколько миллиметров, в идеале литой.

При выборе станка, уточните сколько весит станок без портальной части чтобы примерно оценить из какого железа сделана станина.

Так же признаком качества станины является термический отпуск конструкции. Это когда после сварки всю станину нагревают в печи до нескольких сотен градусов Цельсия, выдерживают в пределах одного часа, а потом дают остудиться в естественных условиях.

После этого фрезеруются посадочные места для передающих реек и направляющих. Термо отпуск гарантирует, что станину не поведет в процессе эксплуатации и в целом очень хорошо влияет на точность механики.