5 координата в станке чпу хобби станках

5 координата в станке чпу хобби станках

В привычной нам трехмерной системе координат есть три взаимно перпендикулярные оси (X, Y, Z), которые образуют базис. Большинство станков с ЧПУ в начальной -базовой версии, производят только 3-х осевую обработку.

Однако для некоторых изделий сложной формы этого недостаточно. За счёт дополнительного оборудования — поворотной оси, гравировально-фрезерные станки способны производить 4-х осевую обработку. В отличие от обычной 3-х осевой обработки, где деталь должна крепиться с одной стороны, к столу станка с ЧПУ, 4-х осевая фрезеровка даёт возможность обрабатывать изделие со всех сторон непрерывно, без дополнительных операций по перестановке детали на рабочем столе. Это позволяет получать изделия сложной формы. Изготовление сложных по форме балясин, капителей, колонн, столбов, ножек столов и стульев , шахматных фигур, а также различных статуэток, колец и другой ювелирной и рекламно-сувенирной продукции — это наиболее часто встречающиеся примеры такой обработки.

Изготовление балясины на ЧПУ Моделист90120 и восковка на станке бюджетной линии Моделист3040 c использованием поворотной оси

playerID; ?>» >
playerID; ?>» >

4-х осевая обработка может быть осуществлена и на фрезерных станках с поворотным шпинделем.

Читайте также:  Запасные части для токарных станков по металлу

На таких фрезерных станках с ЧПУ возможно изготовление радиусных фасадов из МДФ и гнутых стульев из фанеры, видео пример работы станков с поворотным шпинделем серии Моделист с повортным шпинделем

playerID; ?>» >

Вырезание стульев из изогнутой фанеры

playerID; ?>» >

5-ти осевые станки позволяют получать изделия более сложные формы.

В каталоге нашей компании пятиосевые станки с мощной станиной из чугуна, профильным рельсом по всем осям и двойной гайкой с преднатягом. Такая конструкция позволяет исключить вибрации и выйти на максимальную точность обработки не только дерева, но и металла.

Обработка дерева на cnc-3050AS-5 и фрезеровка стали на cnc-2030ASV-5

playerID; ?>» >
playerID; ?>» >

Изготовление мундштука на 5ти координатном станке CNC-2030ASV-5P

playerID; ?>» >

Примеры использования 5ти координатных станков по изготовлению прототипов большого объема на станке Моделист5S с поворотным шпинделем

playerID; ?>» >
playerID; ?>» >

5ти координатная обработка пластиковых форм после литья на станке Моделист5S с поворотным шпинделем, максимальный рабочий объем 4м*3м*2,5м

playerID; ?>» >

5Д фрезерование бюста Ленина из гипса на 5ти осевом станке по камню Моделист5S, максимальный рабочий объем 2м*1,5м*1,2м.

playerID; ?>» >

ВНИМАНИЕ! Чем сложнее модель, тем сложнее и написание программ для ее исполнения. Модели для 5-ти осевого исполнения возможно прописать только в программе PowerMill . Создание УП программ для 3-х и 4-х осевого исполнения возможно и в таких простых программах как ArtCAM или DeskProto, пример https://cncmodelist.ru/stati/stati-po-rabote-s-chpu-stankom-2/sozdanie-upravlyayushchej-programmy-4kh-osevoj-obrabotki-v-deskproto-2.html

Еще больше примеров работ на чпу станках по металлу на нашем Youtube канале . А также на страничках в соц. сетях В Контакте и Инстаграм

Источник

Технология 5-ти координатной обработки на фрезерном станке

Большинство современных моделей фрезерных станков с ЧПУ осуществляют обработку заготовок по трём независимым координатам. При этом фреза совершает продольное (Х) и поперечное (Y) движение в горизонтальной плоскости (параллельно рабочему столу с закреплённой заготовкой), а также вертикальное перемещение «Z» (в плоскости, перпендикулярной заготовке). При наличии специального поворотного устройства (для обработки цилиндрических заготовок), одно из горизонтальных перемещений фрезы (чаще всего — поперечное, вдоль координаты Y) заменяется поворотом самой заготовки вокруг своей продольной оси. Однако в любом случае траектория движения фрезы определяется только тремя независимыми координатами. При этом, технологических возможностей станка оказывается достаточно для обеспечения перемещения фрезы по сложному маршруту и одновременной обработки нескольких поверхностей без изменения положения заготовки.

Нетрудно догадаться, что при расширении степеней свободы перемещения фрезы до пяти, возможности станка возрастают ещё больше. Так называемая «5-ти координатная обработка» означает, что к вышеописанным движениям фрезы по трём координатам добавляется поворот вокруг двух осей (т. е. наклон инструмента). На практике изменение угла инструмента относительно заготовки может осуществляться поворотом рабочего стола (платформы) и/или наклоном самого шпинделя. Соответствующее усложнение конструкции и удорожание станка компенсируется существенным расширением технологических возможностей.

Преимущества 5-ти координатной обработки

Наиболее сложными в плане обработки являются криволинейные и т. н. фасонные поверхности (то есть плоскости с прямолинейной направляющей и криволинейной образующей). В то же время в технике такие поверхности встречаются повсеместно — особенно в деталях машин и механизмов (например, зубчатые колёса, крыльчатки насосов, роторы компрессоров и т. п.). Даже фреза самого станка (или обычное сверло бытовой дрели) содержит стружечную канавку хитрого профиля, изготовление которого является очень непростой задачей. И в ряде случаев 5-ти координатный станок является единственным средством фрезерования «сложной» детали.

Достоинства 5-ти координатной обработки не ограничиваются фрезерованием сложных профилей. Порой «обычные» детали (в частности, корпусные) содержат множество конструктивных элементов: рёбра жёсткости, галтели и скругления, приливы, бобышки, а главное — большое количество отверстий. Такие детали являются сложной задачей для технолога, разрабатывающего последовательность операций по их обработке. В этом случае, возможность сложного взаимного перемещения фрезы и заготовки относительно пяти координат позволяет обрабатывать множество различных участков детали без остановки станка и перезакреплении заготовки. Это существенно экономит время на выпуск детали, а кроме того, обеспечивает высокое качество фрезерования, в частности избавляя от необходимости каждый раз, вручную подводить инструмент к началу очередного участка обработки — станок с ЧПУ сделает это автоматически и гораздо точнее даже самого опытного оператора!

Особенности 5-ти координатной обработки

Изготовление детали на современном оборудовании с ЧПУ условно может быть разделён на два этапа — создание управляющей программы (УП) и её воплощение непосредственно механической обработкой заготовки на станке. И если физические возможности 5-ти координатной обработки определяются типом оборудования и, по большому счёту, не зависят от обслуживающего персонала, то разработка программы управления целиком во власти «человеческого фактора».

Несколько упрощая, можно представить стандартную последовательность программирования станка с ЧПУ в виде следующих этапов:

  • разработка собственной (или импорт готовой — что в условиях современного производства встречается чаще) 3D-модели детали;
  • построение траектории движения фрезы (отдельно для каждого этапа обработки — чернового, чистового и пр.);
  • экспорт управляющей программы с использованием постпроцессора под конкретную модель фрезерного станка.

Как правило, современные CAD/CAM-приложения для создания УП не привязаны к конкретному оборудованию, т. е. позволяют разрабатывать технологию обработки «в чистом виде». А конкретные особенности кинематики станка будут учтены специальным постпроцессором — при экспорте готовых файлов непосредственно перед загрузкой в ЧПУ.

Однако, это не означает, что для создания «настоящей» УП под 5-ти координатный станок достаточно на финальном этапе воспользоваться нужным постпроцессором — и ограничиться этим. На сегодняшний момент далеко не все CAM-системы предоставляют средства для действительного программирования одновременной обработки по 5-ти координатам. Ведь эта технология довольно сложна и в обязательном порядке должна предполагать решение таких вопросов как:

  • фрезерование по контуру (в том числе сложной формы);
  • контроль и поддержание нормали к обрабатываемой поверхности (независимо от наклона фрезы/заготовки);
  • дробление и отвод стружки (одинаково эффективно для различного типа материала и вида фрезы — с одной или несколькими спиральными канавками и пр.);
  • полный контроль угла наклона инструмента.

Соответственно САМ-система должна в обязательном порядке решать эти и целый ряд других не менее сложных вопросов. Отдельно следует упомянуть обязательное требование компьютерной системы быть способной оптимизировать маршрут движения фрезы по 5-ти координатам, автоматически предлагать (назначать) параметры фрезерования (скорость, подачу) для конкретного материала и инструмента (в том числе нестандартного!), быть совместимой/воспринимать различные форматы импортируемых данных и т. д.

Без соблюдения вышеописанных требований (прежде всего относящихся к CAM-системе), «честная» процедура 5-ти координатной обработки будет затруднительна. А работа дорогостоящего оборудования без использования всех технологических возможностей обернётся потерей времени и средств.

Источник

Сборка пятиосевого станка с ЧПУ своими руками

Станки с ЧПУ, которые поддерживают возможность пятиосевой обработки деталей, во всем мире признаны наиболее эффективными. Единственным их недостатком является высокая цена. При необходимости пятиосевой станок можно собрать своими руками, существенно сократив возможные финансовые затраты.

Что такое пятиосевая обработка на ЧПУ-станке?

Технология пятиосевой обработки материала предполагает использование станка с блоком ЧПУ для перемещения детали во время обработки по 5 направляющим осям одновременно. Технология позволяет изготавливать таким образом предельно сложные делали, что делает ее популярной в высокотехнологичных областях – космической отрасли, автомобилестроении и др.

Факторы, которые способствовали распространения области применения пятиосевой обработки:

  • эффективность и снижение временных затрат при обработке деталей;
  • доступность любой части детали;
  • оптимизация срока эксплуатации инструментов станка.

Основными осями являются классические оси декартовой системы координат X, Y и Z. Дополнительные оси описывают вращение предмета в той или иной плоскости:

  • ось A описывает движение вокруг оси X;
  • ось B описывает движение вокруг оси Y;
  • ось C описывает движение вокруг оси X.

Конфигурация

Конфигурация станка определяет, какие две дополнительные оси используются при обработке деталей.

Вращение осей в станках, оборудованных цапфой, обеспечивается за счет движения рабочего стола. В столах шарнирного вращения, напротив, дополнительные оси обеспечиваются особым положением шпинделя.

Каждый из этих станков обладает уникальными преимуществами. Например, станки с цапфой могут обработать деталь максимально большого размера, а станки шарнирного типа – детали огромных весов, за счет горизонтального расположения стола.

Как сделать?

Проектирование

Проектирование – самый важный этап создания станка с ЧПУ своими руками. От него зависит точность сборки и итоговая производительность устройства. В первую очередь следует нарисовать эскиз будущего станка или создать трехмерный рисунок устройства в одной из инженерных программ. Основной целью этого действия является масштабирование деталей и разметка материала.

При проектировании важно ответить на следующие вопросы:

  • Станок какого типа необходим – вертикальный или горизонтальный?
  • Для каких целей он будет использоваться?
  • Какой материал станет основой устройства? Ответ на этот вопрос напрямую зависит от того, что будет изготавливаться на собранном устройстве. Материал станка должен быть прочнее, чем материал, который будет обрабатываться на нем.
  • Необходимая длина осей.
  • Тип линейного движения.
  • Тип устанавливаемого шпинделя. Если планируется обработка сложных деталей – следует обратить внимание на детали, имеющие собственную систему охлаждения.

Комплектующие и инструменты

Для создания станка потребуется следующий набор инструментов:

  • насос вакуумного типа;
  • дрель и сверла разного размера;
  • набор гаечных ключей;
  • паяльник и припой;
  • отвертка.
  • шаговые двигатели (3 шт.);
  • драйверы шаговых двигателей (3 шт.)
  • элемент питания (36 В);
  • интерфейсная плата (необходима для обеспечения управления драйверами шаговых двигателей);
  • элемент питания 5 В для платы;
  • тумблер двухфазного типа;
  • шпиндель;
  • шкаф для электроники;
  • подвижный кабель-канал из пластика;
  • четырехконтактные кабельные вилки;
  • линейные направляющие;
  • шариковинтовая пара;
  • передаточный винт с резьбой и гайкой;
  • профиль из алюминия;
  • пластины из алюминия толщиной не менее 15 мм;
  • антивибрационные ножки.

Основная база оси X собирается из четырех отрезков металлического профиля и двух боковых панелей. В торцевых частях профиля для сборки необходимо просверлить отверстия и установить подшипниковые опоры. Также следует просверлить 4 дополнительных отверстия в одной из боковых пластин для того, чтобы впоследствии зафиксировать двигатель.

Также из кусков алюминия собираются 4 блока для крепления выравнивающих ножек. Блоки крепятся болтами М5 и гайками t-типа.

Для сборки оси X используются направляющие рельсы диаметром 15–20 мм.

Каретка оси Y состоит всего из одной металлической пластины, к которой монтируются подшипники линейного типа для осей Y и Z. Из-за того что подшипники располагаются в непосредственной близости друг от друга, при установке требуется повышенная точность, так как даже небольшое смещение будет вызывать стабильное заедание. Каретка должна легко скользить по направляющим рельсам.

Для установки верхней пластины на узел оси Z необходимо просверлить три отверстия на торцевой части пластины для монтажа.

Сборка портала

Во время сборки портала следует убедиться в том, что расстояние между направляющими по всей длине является одинаковым, а сами они параллельны друг другу. Рекомендуется также установить несколько боковых скоб для обеспечения жесткости конструкции.

В пластине, расположенной снизу, потребуется также просверлить 6 отверстий для крепления ее к боковым пластинам портала. Отверстия, расположенные посередине, предназначаются для фиксации держателя гайки.

Зубчатые ремни и шкивы

Двигатели с ШВП соединяются с помощью гибкой муфты, но в небольших помещениях данная конструктивная особенность нереализуема. Поэтому моторы располагаются внутри будущего станка, а для соединения используются зубчатые ремни HTD5m шириной 9 мм и шкивы.

Двигатель и крепление

Опорная конструкция двигателей изготавливается из алюминиевых квадратных трубок. Крепления двигателя должны выдвигаться и задвигаться обратно для установки зубчатых ремней, поэтому на одной из сторон крепления необходимо высверлить большое отверстие, которое предназначено для центрирования вала и обеспечения выравнивания двигателя с поверхностью.

Подшипниковые и другие опоры

Опоры станка изготавливаются из алюминиевого прута размером 50 мм с круглым сечением. От него отрезаются куски необходимого размера. После маркировки и создания отверстий необходимо сделать дополнительную полость для установки подшипников, которые впоследствии должны быть запрессованы, а сами блоки – закреплены болтами на пластинах (как торцевых, так и боковых).

Крепление двигателя к оси Z

Для фиксации двигателя к оси Z используется основание из акрилового или алюминиевого листа толщиной 12 мм.

Рабочая поверхность

Рабочий стол можно изготовить из фанерного листа толщиной не менее 20 мм. Он крепится к раме с помощью болтов М5 и гаек с пазами Т-типа. Сверху фанерного основания выкладывается и закрепляется лист МДФ, который будет служить заменяемой поверхностью.

Электроника и шкафчик для нее

Источник питания мощностью 5 В подключается к основному входу питания. Для системы охлаждения (двух кулеров) следует установить дополнительную розетку внутри шкафчика. Основное питание должно быть сконструировано так, чтобы включаться и выключаться одним нажатием на кнопку.

Для установки электрооборудования необходим специальный шкаф с достаточной вентиляцией, так как контроллеры имеют высокую степень нагрева и должны непрерывно охлаждаться.

Все кабели подключаются в задней части корпуса с использованием четырехпроводных разъемов. Это решение позволяет отделить электронику устройства, не снимая клемм проводов. Розетки при этом подключаются к реле для автоматического включения и выключения шпинделя по командам Mach3.

Программное обеспечение

Для обеспечения управления используются три программы:

  • САПР – для создания эскиза и чертежа.
  • CAM – для программирования станка.
  • Программа контроллера для считывания G кода.

Электрика

Для обеспечения полного управленческого цикла через USB используется Arduino Uno и расширительная плата CNC Shield. После установки драйверов и перечисленного оборудования станок сможет управляться с любого персонального компьютера.

Шпиндель

Выбор шпинделя зависит от того, детали из каких материалов будут обрабатываться на станке в будущем. Стандартный шпиндель Kress1050 имеет хорошее качество, но его мощность составляет всего 1050 Вт, что может обеспечить скорость, не превышающую 21 000 оборотов в минуту. Если этих показателей недостаточно, следует устанавливать более мощный шпиндель, способный обеспечить более высокую производительность.

Преимущества 5-осевой обработки

Пятиосевая обработка деталей на станках с компьютерным управлением имеет ряд преимуществ. К ним относят:

  • наличие возможности технической обработки деталей сложной конструкции за одну установку;
  • снижение временных затрат на обработку деталей;
  • высокую производительность устройств;
  • технология позволяет производить крупные серии деталей с минимальными временными затратами;
  • быстрая окупаемость;
  • высокое качество создаваемых деталей;
  • точность обработки.

Технология пятиосевой обработки деталей на станках с ЧПУ имеет множество достоинств. Недостаток у нее всего один – высокая цена. Именно поэтому множество пользователей склоняется к самостоятельной сборке пятиосевого станка с ЧПУ. Собранное своими руками устройство обходится гораздо дешевле готового аналога и ориентировано на выполнение задач, поставленных пользователем.

Источник

Оцените статью