5 координатный станок с чпу описание

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.

Читайте также:  Станок для приготовления лаваша в домашних условиях

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.

Читайте также:  Станки для изготовления дорожек

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

Чудо инженерной мысли — 5 осевой фрезерный станок с ЧПУ

Фрезерные станки предназначены для изготовления и обработки при помощи фрезы, заготовок и деталей из металла и дерева, а также для изготовления различных сложных изделий.

Существуют фрезерные станки с ручным управлением, которое является наиболее примитивным и трудоемким, а также с автоматизированным управлением и управлением с ЧПУ. Наиболее передовыми фрезерными станками являются 5-ти координатные фрезерные станки с ЧПУ.

Назначение пятикоординатных станков

5-ти координатные фрезерные станки с ЧПУ представляют собой сложное техническое многофункциональное устройство с системой числового программного управления. Подобные агрегаты позволяют изготавливать разнообразные изделия и детали как для простых механизмов, так и для высокоточного машиностроения.

5-ти координатные фрезерные станки позволяют обрабатывать заготовки с различных сторон и в различных плоскостях, производить эффективное сверление и скругление, обрабатывать торцы и пазы изделий, делать фаски, нарезать резьбы.

Обрабатываемые материалы (дерево, металл)

Рассматриваемые станки могут обрабатывать заготовки из различных видов древесины, ДСП, ДВП, способны обрабатывать фанеру. В частности, их используют на заводах, производящих мебель так, как они обладают высокой производительностью. Безусловно данные машины отлично справляются и с обработкой различных металлов. От легкоплавких меди и алюминия и их различных сплавов до стали и даже титана.

При том, подобные станки позволяют с наивысшей точностью обрабатывать металлы и изготавливать из них детали даже для прецизионных механизмов. К примеру, такие станки необходимы для изготовление зубчатых колес и шестерен для редукторов и передаточных механизмов. Также на данных станках могут обрабатываться различные пластики, заготовки из камня, композитные материалы, оргстекло.

Преимущества и недостатки 5-осевых

Преимуществ у 5-ти координатных фрезерных станков много, но наиболее важными являются их ювелирная точность обработки заготовок, минимальные трудозатраты, так как процесс обработки осуществляется в автоматическом режиме, а оператор агрегата лишь вводит программу обработки заготовки и, как следствие этого, обеспечивается безопасный и непрерывный технологический процесс. Недостатками таких станков являются их дороговизна и сложный трудоемкий ремонт при поломке каких-либо узлов станка.

Технические параметры

5-ти координатный фрезерный станок представляет собой сложную машину с разными механическими и электронными узлами. Основной составляющей станка является сварная несущая станина, которая выполнена из высокопрочного металла. За счет этого обеспечивается прочность и устойчивость всего станка, а также его способность поглощать вибрации при работе.

На станине устанавливаются один или несколько рабочих столов, на которых при помощи специальных механизмов закрепляются обрабатываемые заготовки. Также к станине крепятся направляющие – элементы, которые обеспечивают линейное перемещение по осям.

В движение исполнительный орган и механизмы подачи приводят электродвигатели и электрокомпоненты.

Примерные цены и где их можно приобрести

5-ти координатные фрезерные станки с ЧПУ являются дорогостоящими изделиями точного станкостроения, так как компаниям занимающимся выпуском такой продукции необходимо затратить немалые средства не только на сборку, но и на разработку этих машин.

Однако, высокая дороговизна компенсируется производственными возможностями и производительностью агрегатов. Производством и продажей таких фрезерных агрегатов на территории Российской Федерации занимаются завод «Роутер», компания Infofrezer, компания «ЧПУ Моделист».

Источник

ТЕХНОЛОГИИ, ИНЖИНИРИНГ, ИННОВАЦИИ

Измеритель диаметра, измеритель эксцентриситета, автоматизация, ГИС, моделирование, разработка программного обеспечения и электроники, БИМ

Как выбрать пятикоординатный фрезерный станок: экспресс-советы профессионала

Пятикоординатный фрезерный станок с ЧПУ отличается от 4 х осевых фрезерных станков с ЧПУ и трехкоординатных состоит в том, что в данном автомате конструкцией предусмотрена шпиндельная головка, имеющая возможность одновременно двигаться в 2 плоскостях, расположенных под углом 90 градусов по отношению к плоскости детали, над которой производится работа. Если сказать иначе, то 5-ти осевой станок имеет пять степеней свободы – это означает, что фреза может осуществлять движение вверх-вниз, становиться вдоль и поперек заготовки, и к тому же в конструкцию вносится возможность обрабатывать заготовку фрезой, расположенной под углом к обрабатываемому телу.

В остальном, их конструкция почти не отличается от традиционных фрезеров с ЧПУ. Она состоит из рабочего поля с системой фиксации материала и шаговых двигателей или сервоприводов. В основном на машины, оборудованные пятью координатами, устанавливаются сервоприводы по причине их высокой точности и обратной связи. Особым отличием является крепление к оси шпинделя, имеющее специальный поворотный механизм, позволяющий наклонять рабочий инструмент на любой угол, чего не может делать 4х осевой автомат. Также важно отметить, что на пятикоординатных машинах имеются специальные датчики, выполняющие контроль за производимой работой.

Преимущества обработки на 5-ти координатном автомате не заканчиваются на фрезерование деталей, имеющих сложную форму. Даже самые простые детали зачастую имеют в своем строении очень много элементов, которые затрудняют их изготовление на традиционном станке, например, это скругления, бобышки, ребра жесткости, галтели.

Обработка материалов и изготовление этих изделий представляют собой довольно сложную задачу для человека, который планирует процесс их производства. В таком случае, фрезерный станок с ЧПУ и с поворотной осью дает возможность без затруднений производить обработку самых различных элементов детали, не прибегая к остановке работы машины и не перезакрепляя заготовку на рабочем столе. Эта возможность не только значительно помогает сэкономить время, которое расходуется на производство детали, но и обеспечит высокое качество обработки, исключая из процесса человеческий фактор, потому что отсутствует необходимость вмешательства оператора при установке фрезы «в ноль» в начале каждого участка.

В этой статье мы поделимся советами о подходах к выбору наиболее универсальных и гибких станков для современных механообрабатывающих производств.

Пятиосевые фрезерные центры с дополнительной токарной функцией позволяют получать изделия практически любой формы с минимальными затратами на подготовку производства.

Чтобы наше исследование не было слишком большим по объему, мы ограничимся рассказом о том, на что нужно обратить внимание при выборе на примере станков с габаритами обрабатываемой заготовки в плане около 1000 мм.
Рассмотрим некоторых сильных игроков на этом рынке (список приведен на следующей странице в алфавитном порядке).

Подробную информацию по каждому из этих станков можно найти в интернете или запросить у дилеров, мы же рассмотрим в общем все моменты, которые будут иметь значение при работе на подобном оборудовании.

Стандартное решение – станина из литого серого чугуна, альтернативное – полимербетон различных видов. К преимуществам последнего можно отнести лучшую способность к гашению вибраций (скорость затухания колебаний в 5–10 раз выше, чем у чугуна). Преимущество чугунной станины – более высокая стабильность при изменении температуры окружающей среды.

Видимо, осознав тщетность попыток добиться от клиентов установки своих центров в термоконстантные помещения, некоторые производители разработали технологии уменьшения влияния температуры окружающей среды на станок. Наиболее дорогостоящие решения подразумевают жидкостное охлаждение станины для поддержания ее постоянной температуры. Еще вариант – покрыть поверхность станины теплоизоляционным материалом, исходя из понимания, что главное не температура, а скорость ее изменения. Такой способ повышения точностных характеристик станка стоит существенно дешевле.

Параметром, в целом характеризующим жесткость станка, является частота его собственных колебаний. Производители измеряют ее после разработки и производства новых моделей оборудования. Этот параметр можно запросить у нескольких потенциальных поставщиков и сравнить их предложения. Чем меньше частота собственных колебаний, тем лучше.

Еще один момент, на который стоит обратить внимание, – это способ обработки посадочных мест под крепление узлов на станине. У высококлассного оборудования это шабрение – ручной трудоемкий и дорогостоящий метод, дающий наилучшую плотность и прилегание.

Шпиндельный узел

Для определения качества шпинделя станка важно рассмотреть не только его показатели: мощность, крутящий момент, частота вращения, но и моментную характеристику. С помощью нее необходимо установить, при какой максимальной частоте вращения сохраняется постоянный максимальный крутящий момент. Этот параметр во многом определяет производительность станка на черновых и получистовых операциях.

Есть два основных решения: электрошпиндель или шпиндель с механическим приводом. Электрошпиндель, так называемый прямой привод, совмещает в своей конструкции электрический двигатель и патрон для зажима инструмента. Преимущества этого решения состоят в отсутствии дополнительных механических (зубчатых или ременных) передач как источника вибраций. Это положительно сказывается на качестве обрабатываемой поверхности и стойкости инструмента по сравнению с традиционным механическим шпинделем. Кроме того, электрошпиндель – это необслуживаемый узел. К минусам этого узла можно отнести сложность ремонта и дороговизну его замены в случае удара и повреждения подшипников. Кстати, с учетом вышесказанного, для оценки стоимости владения оборудованием рекомендуем запросить у производителей стоимость запасного электрошпинделя.

Также обратите внимание, что поставщики станков, как правило, не изготавливают шпиндели самостоятельно. Их производят несколько известных фирм, каждая с определенным качеством и ценовым диапазоном. Задавая вопрос, какие электрошпиндели идут на сборочную линию каждого производителя, полезно составить свой собственный рейтинг производителей.

Шпиндель с механическим приводом, как правило, имеет меньшее максимальное число оборотов. Зато при относительно небольшой потребляемой мощности он за счет передаточного отношения может развивать больший крутящий момент, что требуется при черновой обработке, в особенности труднообрабатываемых материалов. Также в случае столкновения инструмента с деталью он более ремонтопригоден. Система охлаждения такого станка будет проще ввиду отсутствия электродвигателя как источника тепла в непосредственной близости от зоны обработки.

Наклонно-поворотный стол

Те же слова, что про шпиндельный узел, можно сказать о наклонно-поворотных столах, так как их оси приводятся в движение либо прямыми приводами, либо электродвигателями через механическую передачу. Для непрерывной пятиосевой обработки, где, как правило, требуется высокая динамика, предпочтение целесообразнее отдавать столу с прямыми приводами. Следует обратить внимание, что для наклона стола может использоваться один или два двигателя с прямым приводом. Решение с двойным приводом показывает лучшие динамические характеристики при увеличении грузоподъемности рабочего стола.
При обработке в режиме «три плюс два» – поворот стола в нужную позицию, обработка в трех осях – можно обойтись более экономичным решением с механической передачей. Также ему следует отдать предпочтение, если на станке будет в основном вестись пятиосевая черновая обработка с большим съемом, поскольку передаточное звено обеспечивает больший крутящий момент.

Токарная обработка

Приобретая такой дорогостоящий обрабатывающий центр, есть смысл расширить его возможности за счет добавления ему свойств токарно-карусельного станка. Основной момент, на который здесь стоит обратить внимание, – это способ установки токарного инструмента. Он бывает двух видов: токарный резец через базовый конус устанавливается во фрезерный шпиндель либо токарный инструмент крепится в отдельный неподвижный суппорт. Второе решение является более предпочтительным, если на станке предполагается значительный объем токарных операций, так как в такой компоновке при точении нагрузка, в том числе ударная, не передается на подшипники шпиндельного узла. Если токарная функция приобретается на всякий случай, способ установки инструмента не имеет принципиального значения.

Приводы подач линейных осей

На оборудовании высокого класса приводы подач, как правило, реализованы посредством бесщеточных цифровых двигателей и беззазорных шариковинтовых пар (ШВП). Однако стоит обратить внимание на следующие моменты: двигатель может быть установлен соосно с ШВП или через ременную передачу. Диаметр, производитель и класс ШВП могут быть различными. Информацию об этом необходимо запросить у производителя.

Большинство таких станков имеют портальную компоновку, поэтому есть смысл обратить внимание на привод перемещения портала. Он бывает одиночный, когда одна ШВП по центру перемещает портал по стойкам, либо сдвоенный, когда на каждой стойке работает свой двигатель и ШВП, работа двигателей синхронизирована. Второй способ перемещения портала является предпочтительным, поскольку исключается его перекос при больших нагрузках.

Динамика станка

Динамические характеристики обрабатывающего центра определяются скоростью перемещений по линейным и поворотным осям, ускорениями, которые могут развивать эти оси, и параметром jerk (рывок) – второй производной от скорости перемещения, характеризующей темп изменения ускорения. Первый параметр, как правило, можно найти в рекламном буклете любого производителя, второй будет приведен в коммерческом предложении, а третий – в технической документации, поставляемой со станком. Однако если вы планируете осуществлять производительную пятиосевую чистовую обработку, для своей конкурентной таблицы вам лучше сразу запросить все три параметра у каждого производителя.

Скорость перемещения по осям на современном оборудовании почти всегда реализована с запасом, а вот второй и третий параметры определяют, в какой мере при пятиосевой обработке вы сможете этой скоростью воспользоваться. Иными словами, насколько будет падать скорость подачи по осям при изменении направления обработки, с сохранением заданной точности отслеживания траектории.

Расширение технологических возможностей

Оборудование окупает себя и приносит прибыль, когда оно загружено. Каким бы универсальным ни был пятиосевой обрабатывающий центр, его технологические возможности расширяются, когда на него устанавливается план-суппорт, угловая головка или дополнительный электрошпиндель на 200 000 об/мин, или шлифовальная/полировальная головка. Узнайте, можно ли установить на выбранный станок дополнительный магазин хранения таких аксессуаров с возможностью их автоматической установки в шпиндель. В будущем это сделает работу на станке более комфортной и эффективной.

Мы рассмотрели несколько основных аспектов, которые нужно учитывать при выборе пятиосевого обрабатывающего центра. Если вы дочитали до этого места, значит, вам наверняка будет интересно посетить наш сайт www.5axes.ru, где мы приводим дополнительную информацию по этой теме. Вы узнаете об опциях, необходимых для обработки композитов на таких станках, в том числе взрыво-опасных, о пользе термосимметричных конструкций, которые используют некоторые производители, о способах компенсации геометрических погрешностей и многом другом.

Автор: Андрей Бочаров
Источники: http://www.umpro.ru/, https://vseochpu.ru/

Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!

Источник

Оцените статью