4 осевой фрезерный станок с чпу как

3-х, 4-х, и 5-и осевое фрезерование. В чем разница?

Как проектировщик, понимание того, на каком типе станка будет изготавливаться ваша деталь, имеет решающее значение для оптимизации вашей конструкции. При проектировании детали, обработанной с ЧПУ, вы, возможно, не задумывались о том, на каком типе станка будет обрабатываться ваша деталь, но сложность и тип геометрии, которую вы можете спроектировать, будут разными для разных типов станков. 3-осевое, 4-осевое и 5-осевое фрезерование отличаются друг от друга сложностью перемещения заготовки и режущего инструмента относительно друг друга. Чем сложнее движение двух деталей, тем сложнее может быть геометрия окончательно обработанной детали.

3-х осевое фрезерование

Самый простой вид обработки, при котором заготовка фиксируется в одном положении. Движение шпинделя доступно в линейных направлениях X, Y и Z.

3-осевые станки обычно используются для обработки геометрии 2D и 2,5D. При трехосевой обработке возможна обработка всех 6 сторон детали, но для каждой стороны требуется новая установка крепления, что может быть дорогостоящим (подробнее об этом ниже). При установке одного приспособления можно обрабатывать только одну сторону детали.

Читайте также:  Штамповочный станок для изготовления

Многие сложные и практичные формы могут быть изготовлены с помощью 3-х осевого фрезерования с ЧПУ, особенно когда это находится в руках обрабатывающего оборудования мирового класса. Трехосевая обработка лучше всего подходит для изготовления плоских фрезерованных профилей, сверления и резьбовых отверстий на одной оси. Возможны подрезы с использованием фрез с Т-образным пазом и фрез типа «ласточкин хвост».

Однако иногда конструктивная деталь физически не может быть изготовлена ​​на 3-осевом станке, или эта особенность может быть более экономически выгодной для обработки на 4 или 5-осевом станке.

Элементы, недоступные при 3-осевом фрезеровании, включают любые элементы, расположенные под углом к ​​системе координат XYZ, даже если сам элемент является плоским. Вы можете разработать два типа угловых элементов, и понимание различия между ними важно при разработке деталей для фрезерования с ЧПУ.

УГЛОВОЙ ЭЛЕМЕНТ

Это элемент, обрабатываемый под углом к одной из осей X, Y или Z. Например, плоская фрезерованная поверхность ниже находится под углом 45 ° к оси X, например, вращение оси A.

СОСТАВНОЙ УГОЛ

Это элемент, обработанный под углом к двум осям. Например, плоская фрезерованная поверхность ниже обрабатывается под углом 45 ° к оси X и под углом 30 ° к оси Z.

Как угловые, так и составные угловые элементы нельзя обрабатывать на 3-осевых станках с ЧПУ.

4-х осевое фрезерование

4-осевая обработка добавляет вращение вокруг оси X, называемое осью A. Шпиндель имеет 3 линейные оси движения (XYZ), как и при 3-осевой обработке, плюс ось A возникает при вращении заготовки. Есть несколько различных устройств для 4-х осевых станков, но обычно они относятся к типу «вертикальной обработки», когда шпиндель вращается вокруг оси Z. Заготовка установлена ​​по оси X и может вращаться вместе с приспособлением по оси A. При установке одного приспособления можно обрабатывать 4 стороны детали.

4-х осевое фрезерование может использоваться как более экономичный способ обработки деталей, теоретически возможный на 3-осевом станке. Например, для детали, которую мы недавно обработали, мы обнаружили, что для использования 3-осевого станка потребовалось бы два уникальных приспособления по цене 10000 и 8800. При использовании возможности 4-осевой обработки по оси A потребовалось только одно приспособление стоимостью 10000. Это также устранило необходимость в замене приспособлений, что еще больше снизило затраты. Устранение риска человеческой ошибки означало, что мы обработали деталь до высокого качества без необходимости проведения дорогостоящих исследований по обеспечению качества. Отсутствие необходимости в замене приспособлений дает дополнительное преимущество, заключающееся в том, что можно выдерживать более жесткие допуски между элементами на разных сторонах детали. Устранена потеря точности из-за фиксации и перенастройки.

Существует два типа 4-осевой обработки с ЧПУ: индексирующая и непрерывная.

Индекс 4-осевой обработки с ЧПУ — это когда 4-я ось (ось A) вращается, когда станок не режет материал. После выбора правильного вращения включается тормоз, и машина возобновляет резку.

При непрерывной 4-осевой обработке станок может резать материал одновременно с вращением по оси A. Это позволяет обрабатывать сложные дуги, такие как профиль кулачков и спиралей.

4-х осевое фрезерование дает нам возможность обрабатывать детали под углом, что невозможно на 3-осевом станке. Имейте в виду, что 4-осевая обработка допускает одну ось вращения для каждой установки приспособления, поэтому все элементы, расположенные под углом, должны быть расположены под углом относительно одних и тех же осей, или дополнительные приспособления должны быть установлены на место.

5-и осевая обработка

Эти фрезерные станки с ЧПУ используют 2 из 3 возможных осей вращения, в зависимости от типа станка. Машина будет либо использовать вращение в А-оси и оси С, или поворот в B-оси и оси С. Вращение происходит либо за счет заготовки, либо за счет шпинделя.

Есть два основных типа 5-осевых станков с ЧПУ, 3 + 2 станки и 5-осевые станки непрерывного действия.

При обработке по схеме 3 + 2 две оси вращения работают независимо друг от друга, что означает, что заготовку можно повернуть на любой составной угол по отношению к режущему инструменту для обработки деталей. Однако вращение двух осей одновременно с обработкой невозможно. Обработка 3 + 2 позволяет создавать очень сложные 3D-формы. Полностью непрерывная 5-осевая обработка может вращать две оси вращения, одновременно с обработкой и линейным движением режущего инструмента в координатах XYZ.

Непрерывная 5-осевая обработка позволяет создавать очень сложные трехмерные формы, не только плоские составные угловые элементы, но и сложные криволинейные трехмерные поверхности, что дает нам возможность изготавливать детали, обычно предназначенные для процессов формования.

5-осевая обработка дает конструкторам огромную гибкость при проектировании очень сложной трехмерной геометрии. Понимание возможностей каждого типа обработки с ЧПУ имеет важное значение при проектировании деталей с ЧПУ. Если ваш дизайн требует использования 5-осевого ЧПУ, извлеките из него максимум пользы! Какие еще функции могут выиграть от 5-осевой обработки?

Источник

Четвертая ось на ЧПУ станке. Зачем нужна и как ее использовать.

Четвертая ось. Введение.

Обработка на 4-й оси — интересная и важная часть мира фрезерования с ЧПУ. На самом деле компания Haas приступила к созданию 4-й оси еще до того, как выпустила полноценные станки с ЧПУ. Эта серия статей поможет новичкам понять, как и почему четвертая ось используется на фрезерных станках с ЧПУ. Для начала давайте рассмотрим, для чего используется 4-я ось.

Если вы новичок в ЧПУ, вам может показаться, что 4-я ось используется так же, как поворотный стол для ручной обработки. Действительно, есть много проектов, в которых кто-то преобразовал ручное вращение в 4-ю ось. В этой идее есть доля истины, но в основном это не так.

Большая часть обработки по 4-й оси связана с резкой элементов по дуге, что трудно сделать на ручном станке. С ЧПУ резать по дуге очень просто — для этого и предназначены коды G02 и G03. Бывают случаи, когда мы выполняем непрерывную обработку с 4-й осью. Другими словами, чтобы фреза обрабатывает, когда четвертая ось поворачивается. Но есть и много других задач. Давайте рассмотрим три основные из них.

Шаговое перемещение 4-й оси для доступа

В первую очередь следует поговорить об этом термине «шаговое перемещение». Четвертая ось обычно используется либо в режиме «шагового перемещения», либо в «непрерывном» режиме. При первом резка не происходит до тех пор, пока 4-я ось не будет остановлена ​​(и часто заблокирована каким-либо тормозом). Фактически в этом режиме она используется только для поворота с фиксированными приращениями в градусах, а не для непрерывного вращения в любое желаемое положение. В то время как «непрерывный» означает, что обработка происходит во время вращения детали. Например, для изготовления кулачка.

Вы можете задаться вопросом: «Зачем вообще использовать что-то, кроме непрерывной обработки?» Будьте уверены — есть множество полезных способов воспользоваться преимуществами коррекции. Кроме того, для программирования непрерывной обработки вам понадобится гораздо более совершенное программное обеспечение CAM. Зачастую, огромная часть работы (возможно, даже бОльшая часть работы по 4-й оси) выполняется просто с помощью шагового перемещения.

Самый очевидный случай — это улучшить доступ к детали. Предположим, вы делаете что-то сложное, например шестеренку:

Обработка шестерни четвертая ось

Четвертая ось перемещает каждый зуб в нужное положение, останавливается, а затем фреза делает проход взад и вперед, пока зуб не будет готов.

Шестерни — это своего рода крайний случай, потому что было бы трудно представить, как их сделать, если бы мы не могли использовать шаговое перемещение. Но есть и более простые случаи, когда такой режим также чрезвычайно полезен. Предположим, у вас есть деталь вроде корпуса дроссельной заслонки, в которой со всех сторон есть отверстия. Вы можете построить приспособления и выполнить кучу установов, по одному для каждой стороны. Или вы также можете использовать 4-ю ось для обработки сторон, чтобы за один установ можно было обработать более одной плоскости.

Использование 4-й оси для большего количества деталей

Многие говорят, что горизонтальные обрабатывающие центры могут быть намного более производительными, чем вертикальные. Одна из причин этого заключается в том, что заготовки легче держать на горизонтальной плоскости, поскольку сила тяжести помогает. Но еще одна причина в том, что почти любой горизонтальный ЧПУ станок имеет опцию 4-й оси.

На фото показан отличный пример продуктивности работы со горизонтальными ЧПУ. Снаряжается плита, представляющая собой большой вертикальный кусок чугуна, на котором детали держатся во время обработки. В это время станок занят резкой новых деталей на другой плите в станке. Можно даже изготавливать несколько деталей на одной плите. Это мощный метод повышения производительности цеха, но он не ограничивается строго горизонтальными станками.

Вы также можете прикрепить поддон на вертикальный ЧПУ. Там просто меньше свободного пространства, поэтому вам понадобятся относительно «плоские» детали, чтобы использовать его.

4-я осевая непрерывная обработка

А теперь самое интересное: непрерывная обработка 4-й оси. В этом видеоролике обрабатываемой лопатки турбины разница между непрерывной обработкой и шаговым перемещением довольно очевидна:

У непрерывной обработки есть несколько преимуществ. Во-первых, вы можете обрабатывать детали, которые в противном случае были бы невозможны. Самое близкое, что возможно без непрерывной обработки — это сделать большое количество фиксированных шагов и использовать траектории 3D-контурной обработки. Это может быть удивительно эффективным, но редко заменяет, полноценную непрерывную обработку.

Второе преимущество проявляется при профилировании с помощью фрезы с шаровой головкой. У нее есть недостаток: чем ближе вы подходите к кончику, тем медленнее вращаются зубцы. Это звучит нелогично, но просто представьте этот наконечник как серию концентрических кругов на разной высоте. Те, что у кончика, представляют собой меньшие круги, их окружность короче, но они вращаются с той же скоростью, что и большие круги вверху. Следовательно, наконечник движется медленнее. Идеально точный наконечник на самом деле вообще не движется, поскольку это круг с нулевым радиусом.

Это наблюдение приводит к типу обработки под названием «Sturz Milling». В этом методе вы используете 4-ю ось, чтобы позволить шаровой головке подноситься к заготовке под углом, поэтому сторона шара используется больше, чем острие:

Это не только обеспечивает более быстрое фрезерование (возможны более высокие скорости подачи), но и улучшает качество поверхности и даже увеличивает срок службы инструмента.

Четвертая ось. Обработка «намоткой»

Особый случай непрерывной обработки по 4-й оси, который называется обертыванием. Представьте, что вы хотите выгравировать текст на боковой стороне цилиндра. Вы могли бы сделать гравировку 2D на плоской поверхности, и если бы у вас был способ «обернуть» эту гравировку вокруг цилиндра, все получилось бы идеально. Оказывается, есть способы сделать это. Например от программные утилиты и опции в вашем программном обеспечении CAM. Или подключение оси Y к вашей 4-й оси, что позволит оборудованию думать, что оно обрабатывает плоскую поверхность.

Четвертая ось своими руками

Четвертая ось может стать мощным дополнением к вашему арсеналу ЧПУ. Она позволяет выполнять все новые виды обработки, ускоряет выполнение существующих заданий и требует меньших затрат на настройку.

Источник

Эпоха автоматизации — 4-х осевой фрезерный станок с ЧПУ

На протяжении всей истории человечество развивалось и улучшало условия жизни и быта за счет усовершенствования орудий труда, инструментов, механизмов и машин.

Прорывным веком в плане новых технических разработок и научно-технического прогресса можно считать XX век. Две мировые войны и гонка вооружений между ведущими мировыми державами подтолкнуло человечество к новым открытиям и созданию новой техники.

История разработки с создания

С развитием авиационной, ракетостроительной, подводной и сложной военной техники возникла необходимость в автоматизации производства для изготовления сложных деталей. Эти задачи подтолкнули человечество к разработке сложных фрезерных станков с числовым программным управлением (ЧПУ).

Страной, в которой впервые был изобретен фрезерный станок с ЧПУ, является США. Первопроходцем и изобретателем в этой отрасли был Джон Пэрсонс. Он работал инженером в компании, которая занималась производством лопастей, пропеллеров и прочих деталей, и элементов вертолетов.

Пэрсонс первый запатентовал идею создания фрезерного станка, который мог бы обрабатывать детали для вертолетостроения при помощи программы, которая выполнялась бы путем считывания станком информации с перфокарт. Разработками Пэрсонса заинтересовалось министерство обороны США и начало финансирование создания и внедрения фрезерных станков с ЧПУ.

Исполняющие программы для первых станков с ЧПУ считывались со специальных перфолент. Это было довольно неудобно и создавало проблемы с совместимостью разных агрегатов с ЧПУ. Для решения этих задач в 1958 году был создан язык программирования АРТ, а в 1960-х – язык G-code. Также были созданы долговечные режущие элементы из новых материалов.

В СССР фрезерные станки с ЧПУ стали применять только в 1980-х годах. Новым импульсом в развитии станков с ЧПУ стало развитие микропроцессорной техники в 1990-х годах. Этот фактор позволяет усовершенствовать фрезерные станки с ЧПУ и сегодня.

Преимущества и недостатки

4-х осевой фрезерный станок в сравнении с обычным фрезером обладает следующими преимуществами:

  • выполнение фрезеровочных работ с ювелирной точностью, что невозможно на обычных электрифицированных фрезеровочных машинах;
  • производство больших объемов продукции, не теряя при этом качество;
  • станок способен обрабатывать даже очень хрупкие материалы, такие как, заготовки из различных видов камня и стекла;
  • процесс фрезерования осуществляется в автоматическом режиме после ввода программы в процессор 4-х осевого фрезера. Это уменьшает трудозатраты персонала и повышает безопасность труда;
  • на 4-х осевом агрегате с ЧПУ расположено большое количество датчиков и предохранительных устройств, что обеспечивает защиту машины от перегрузок и от ошибок персонала;
  • рабочий орган 4-х осевого фрезера обладает четырьмя степенями свободы. Шпиндель движется по трем осям и может вращаться рабочий стол вокруг своей вертикальной оси;
  • управление всеми рабочими органами станка управляет микропроцессор и система ЧПУ;
  • механизмы и рабочие органы агрегата снабжены пневматическими или гидравлическими системами, управляемыми программой;
  • скорость вращения режущего органа может изменяться в широких диапазонах за счет изменения электрических параметров электропривода, которыми управляет процессор. Это позволяет отказаться от лишних шестеренок и механических редукторов.

В 4-х осевых фрезерах с ЧПУ можно выделить такие недостатки:

  • дороговизна агрегата, за счет того, что машина обладает не только механическими элементами, но и программным обеспечением;
  • дорогостоящий ремонт и дороговизна запчастей. При выявлении поломок или неисправностей к ремонту необходимо привлекать специалистов узкого профиля. Кустарный ремонт станков с ЧПУ невозможен;
  • обслуживать 4-х осевой фрезер должен только квалифицированный персонал.

Основное предназначение

В последние десятилетия в связи с бурным развитием сложного и точного машиностроения, фрезерные станки с ЧПУ всё чаще внедряются в производство. А при изготовлении сложных и прецизионных деталей и элементов, агрегаты с ЧПУ являются незаменимой аппаратурой.

4-х осевые фрезерные станки с ЧПУ предназначены для обработки заготовок из различных материалов путем фрезерования. Они предназначены для изготовления точных и сверхточных деталей и элементов машин, механизмов и приборов. 4-х осевые агрегаты способны обрабатывать вертикальные, горизонтальные и наклонные плоскости, криволинейные и сферические поверхности. Способны вырезать необходимые углы, пасы и фаски, нарезать резьбы, сглаживать поверхности и неровности заготовок.

Машины с ЧПУ предназначены для изготовления деталей различного сложного контура как в единичном виде, так и серийно. Способны выполнять разнообразные гравировки. Отлично подходят для производства мебели. Все эти процедуры 4-х осевой фрезер предназначен выполнять в автоматическом режиме, после загрузки оператором в его процессор исполняющей программы.

Виды материалов для обработки и особенности их конструкции

4-х осевые фрезеры с ЧПУ способны обрабатывать заготовки из всевозможных материалов, таких как:

  • разнообразные виды древесины как мягких, так и труднообрабатываемых пород, таких как дуб и ясень;
  • отлично справляется с обработкой ДСП, ДВП, МДФ и OSB-плит и фанеры;
  • все виды стали и её сплавы, а также прочие черные металлы;
  • различные цветные металлы: цинк, медь, алюминий и прочие;
  • тугоплавкие металлы, такие как титан и его сплавы;
  • хрупкие материалы, такие как стекло и различные виды камня;
  • всевозможные пластиковые заготовки, различные виды пластмасс и оргстекла.

Технические характеристики

К техническим характеристикам 4-х осевого фрезерного станка с ЧПУ можно отнести следующие параметры:

  • масса агрегата и его габариты;
  • мощность электроприводных узлов, мощность пневматических или гидравлических узлов;
  • размеры рабочего стола: длина, которая измеряется параллельно главной оси движения и ширина, измеряется перпендикулярно этой оси;
  • параметры движения рабочего органа: максимальное перемещение по оси Х, максимальное перемещение по оси Y, максимальное перемещение по оси Z;
  • скорость подачи заготовки по различным осям;
  • диапазон скоростей вращения шпинделя;
  • параметры датчиков и элементов защиты машины;
  • параметры и тип программного обеспечения, которым оснащается станок с ЧПУ.

Комплектация и цена от производителя

В зависимости от назначения, размеров и характеристик комплектация 4-х осевых машин, может быть разная. Такие аппараты могут комплектоваться следующими элементами:

  • станок;
  • система аспирации;
  • вакуумный насос в зависимости от размеров стола;
  • стойка управления;
  • программное обеспечение;
  • датчики контроля, концевые выключатели и аппараты защиты;
  • пульт дистанционного управления
  • дополнительный набор режущих инструментов;
  • аппараты для бесперебойного питания машины;
  • набор инструментов для сборки и ремонта аппаратуры.

Производством и продажей таких фрезерных агрегатов на территории Российской Федерации занимаются завод «Роутер», компания Infofrezer, компания «ЧПУ Моделист».

Источник

Оцените статью