Какие бывают станки с чпу: Виды станков с ЧПУ

Виды станков с ЧПУ. Рассматриваем основные

Станки с программным управлением представляют собой современное высокотехнологичное оборудование, функционирующее самостоятельно. За все рабочие процессы отвечают импульсы, посылаемые контроллерами к двигателям и исполнительным элементам. Весь пакет действий, от точки старта до точки завершения работы, прописан в специальной программе, которая заранее создана на компьютере, после чего сохранена в формате, подходящем для аппаратов с ЧПУ, и загружена в память устройства. Фактически, создание УП, ее перенос на станок, укладка материала и запуск оборудования — это и есть все действия, которые выполняет человек, обслуживающий компьютеризированные станки. Дальше требуется лишь периодически следить за ходом выполнения работ и собрать заготовки после завершения процесса.

Отсутствие так называемого человеческого фактора при выполнении операций и полностью автоматическое управление станками обеспечивают многократное повышение эффективности производства, увеличивают скорость и точность обработки, позволяют выпускать совершенно идентичные партии заготовок и изделий. Эти и многие другие достоинства станков с ЧПУ обеспечили им заслуженное уважение и сделали востребованными во всех областях, связанных с обработкой материалов и созданием товаров, предназначенных для производственных целей, повседневного использования, оказания услуг и прочего.

Несмотря на то, что все современные станки управляются с компьютера (ноутбука, стойки с экраном и кнопками), они радикально отличаются между собой по назначению, инструменту, типу сырья для работы и еще некоторым факторам.

Наиболее часто используется пять разновидностей станочного оборудования, и, если распределить их по степени популярности, список будет выглядеть следующим образом:

Фрезерные станки

Многочисленная группа оборудования, предназначенная для выполнения различных операций с большим ассортиментом материалов. Это могут быть металлы, дерево, пластики, воск, пенопласт, гипс, кожа, камень, стекло и т. д. Рабочий инструмент (фреза) выполнен из металла и оснащен остро заточенными гранями, кромками или зубцами.

На фрезере можно сверлить, фрезеровать, гравировать, зенкеровать, пазовать, торцевать, шлифовать поверхности, растачивать отверстия, нарезать зубцы и выполнять еще множество операций инструментами, подходящими для этих целей.

Станки такого плана широко используют в металлообработке, работе с камнем, ювелирном деле, рекламном бизнесе, но особенно популярны они во всех сферах, связанных с обработкой древесины. Мебельное производство, изготовление лестниц, беседок, входных и межкомнатных дверей, выпуск изделий бытового и декоративно-прикладного характера, создание интерьерных украшений (большие и малые статуи, настенные панно с 3D-барельефами и тому подобное), производство подарков, сувениров и прочих изделий.

Лазерно-гравировальное оборудование

Лазерные аппараты являются главными конкурентами фрезерных станков и активно борются с ними за первое место в списке лидеров. Небольшое отставание объясняется лишь ощутимой пока еще разницей в стоимости между двумя типами устройств.

Достоинств у станков лазерной группы намного больше, чем у фрезеров. Сюда входит более высокая скорость, прецизионная, то есть, абсолютная точность обработки, единый режущий инструмент для всех типов операций, бесшумность и безотходность, отсутствие физического контакта с поверхностью, более широкий спектр материалов.

Главным и единственным инструментом лазерных станков выступает поток частиц высокой температуры. Линза, помещенная в инструментальную головку над рабочей поверхность, фокусирует поток в тончайший лазерный луч с малым диаметром и очень большой концентрацией мощности в зоне обработки. На поверхности материала лазер выглядит как крохотная точка, однако малые габариты совсем не мешают лучу мгновенно прожигать насквозь древесину, металлы и стекло. Помимо этих поверхностей лазерные станки подходят для обработки бумаги, картона, тканей и нетканых материалов, меха, пленки, пластмасс, ферронита и паронита, резины и т. д. Луч может не только резать, но и сверлить, гравировать, маркировать материалы, а, если говорить об оптоволоконных устройствах, то даже сваривать металлические поверхности.

Сфера применения лазерного оборудования с ЧПУ не менее широка, чем у фрезерных аппаратов и включает в себя те же самые области, дополненные легкой промышленностью, упаковочным и сувенирным производством, изготовлением печатей, уплотнительных прокладок, электронных плат, виниловых наклеек и т. д.

Режущие плоттеры с ЧПУ

Станки-плоттеры с компьютерным управлением стали настоящим спасением для типографских мастерских, швейных ателье и прочих предприятий, работа которых связана с раскроем тонких и деликатных материалов. Это могут быть виниловые пленки, кожа, бумага, картон, ткани и прочие им подобные поверхности.

Особенностью плоттеров, которые называют также каттерами, является режущий инструмент, который и дал оборудованию второе название. Он представляет собой острейший нож, закрепленный над рабочей зоной, который, в зависимости от типа, может перемещаться только в горизонтальной плоскости, совершать возвратно-поступательные движения или вращаться во всех направлениях.

Плоттерное оборудование предназначено для работы с листовыми и рулонными материалами и используется для обычного и сложноконтурного раскроя, вырезания аппликаций, узоров, надписей и виниловых наклеек.

Распространенные типы станков с ЧПУ

В 1949 году был изобретен первый станок с ЧПУ. С тех пор ЧПУ навсегда изменили отрасли и производство. В зависимости от вашего бюджета, времени, рабочего материала, формы и размера продукта вы можете выбрать типы станков с ЧПУ, чтобы сделать практически все, что захотите.

Основные типы станков с ЧПУ:

• фрезерные станки с ЧПУ
• станки плазменной резки с ЧПУ
• токарные станки с ЧПУ
• лазерные резаки с ЧПУ
• гидроабразивные станки с ЧПУ
• электроэрозионные станки с ЧПУ (EDM)
• шлифовальные станки с ЧПУ.

Различные типы станков с ЧПУ

Станки с ЧПУ различаются функциями, которые они выполняют, материалами, с которыми они работают, и базовой технологией станка.

1. Фрезерный станок с ЧПУ

Фрезерный станок с ЧПУ HaaS. Типы станков с ЧПУ

Фрезерные станки с ЧПУ являются одними из самых популярных видов станков с ЧПУ со встроенными инструментами, используемыми в основном для сверления и резки.

Фрезерные станки создают и преобразуют специальные программы, состоящие из букв и цифр (G-код), чтобы маршрутизировать шпиндель различными способами.

После помещения заготовки внутрь фрезерного станка управление берет на себя компьютер.

Компьютерный код направляет и инструктирует каждое движение и действие шпинделя и инструментов для резки и преобразования заготовки в специально разработанную деталь с высокой точностью.

Нарезание резьбы, сверление, токарная обработка, торцевое фрезерование и фрезерование уступов — вот некоторые из распространенных функций, которые может выполнять фрезерный станок с ЧПУ.

Фрезерные станки с ЧПУ имеют конфигурации от трех осей до шести осей.

В самом простом 3-осевом ЧПУ три оси представляют движения по оси X, по оси Y и по оси Z (по глубине).

Фрезерные станки с ЧПУ довольно большие и дорогие по сравнению с другими станками с ЧПУ. Хотя есть любительские версии о которых я расскажу ниже.

Обычно фрезерные станки с ЧПУ используются для обработки твердых металлов, а также как дерево, пластик и мягкие металлы.

Okuma, Haas и DMG Mori — одни из самых популярных крупных производителей фрезерных станков с ЧПУ.

1.2 Любительский фрезерный станок с ЧПУ

Любительский фрезерный станок с ЧПУ. Типы станков с ЧПУ

Это станок, похожий на фрезерный станок с ЧПУ, но обычно используемый для обработки более мягких материалов и, как правило, менее точный по сравнению с фрезерными станками с ЧПУ.

Они значительно дешевле фрезерных станков с ЧПУ.

Высококачественный любительский фрезерный станок с ЧПУ, так же называемый маршрутизатор с ЧПУ, можно купить менее чем за 2000 долларов, тогда как даже фрезерные станки с ЧПУ начального уровня стоят более 10 000 долларов.

Маршрутизаторы с ЧПУ характеризуются способностью использовать компьютерное числовое управление для маршрутизации траекторий шпинделя и станка для проектирования и придания формы таким материалам, как дерево, сталь, композиты, алюминий, пена и пластик, для получения желаемого дизайна и формы.

Они обычно состоят из механической базы, шпинделя, шаговых двигателей, шаговых драйверов, контроллеров и источника питания.

Фрезерные станки с ЧПУ сокращают потери, повышают производительность и точность, а также позволяют производить продукцию с большей скоростью.

Большинство фрезерных станков с ЧПУ способны обрабатывать заготовку во всех трех измерениях и преуспевают в создании небольших проектов и прототипов простых и сложных конструкций.

Как и фрезерные станки с ЧПУ, маршрутизаторы также доступны с различными осями в диапазоне от трех до шести.

Одними из самых популярных марок фрезерных станков с ЧПУ на рынке сегодня являются Carbide 3D, Inventables, Avid CNC, BobsCNC и Onefinity.

2. Станок плазменной резки с ЧПУ

Станок плазменной резки с ЧПУ

Станки плазменной резки с ЧПУ похожи на фрезерные станки с ЧПУ тем, что выполняют одну и ту же функцию — резку материалов.

Однако станки плазменной резки с ЧПУ используют плазменную горелку для резки материалов, в то время как фрезерный станок использует фрезу.

Главное требование к станкам плазменной резки с ЧПУ заключается в том, что всякий раз, когда используется плазменная резка, материал или обрабатываемая деталь должны быть электропроводными.

Типичными материалами, используемыми в качестве заготовок для плазменной резки, являются латунь, медь, алюминий, сталь и нержавеющая сталь. Это также можно отнести к недостаткам плазменной резки.

Станок плазменной резки с ЧПУ оснащен мощной горелкой, способной резать даже самые прочные материалы, такие как титан и сталь.

В первую очередь плазменные резаки с ЧПУ используются в тяжелой промышленности, такой как судостроение, автомобилестроение, химическое производство и промышленные стальные строительные площадки.

Следовательно, заготовка, как правило, большая и тяжелая при плазменной резке с ЧПУ.

В станке плазменной резки с ЧПУ плазма создается за счет пропускания высокоскоростного газа через сопло.

Во время этого процесса возникает электрическая дуга.

Дуга формируется в высокоскоростном газе и перемещается на разрезаемый материал, превращая часть высокоскоростного газа в плазму (электронно ионизированный газ).

Станок плазменной резки с ЧПУ по функциям и свойствам очень похож на ручную газовую горелку.

Однако, когда газовая горелка обеспечивает температуру до 10 000 градусов по Фаренгейту для сварки, плазменные горелки достигают температуры в диапазоне от 10 000 до 50 000 градусов по Фаренгейту.

Разрезаемый материал плавится при этой температуре из-за количества выделяемого тепла.

Некоторыми из популярных марок станков с ЧПУ для плазменной резки являются STV CNC и Torchmate.

Станок плазменной резки с ЧПУ начального уровня будет стоить около 5000 долларов, а самые дорогие стоят сотни тысяч долларов.

3. Токарные станки с ЧПУ

Токарные станки с ЧПУ

Токарные станки с ЧПУ работают, вращая заготовку на высокой скорости, в то время как лезвие/нож применяется к поверхности для получения желаемого продукта.

Токарные станки, как правило, лучше всего подходят для изделий цилиндрической, конической или плоской формы. Это четкое различие между фрезерными станками с ЧПУ и токарными станками, потому что фрезерные станки с ЧПУ могут работать с любой формой.

Хотя токарные станки с ЧПУ считаются менее точными и универсальными по сравнению с фрезерным станком с ЧПУ, они стоят меньше и отлично подходят для быстрых и простых работ.

Преимущество токарных станков с ЧПУ заключается в том, что станок меньше и компактнее, что повышает их портативность.

Станок также характеризуется способностью вращать заготовку во время работы.

Токарные станки с ЧПУ имеют шпиндель, который может вращать и поворачивать сырье в положение, запрограммированное и управляемое компьютером.

Обычно токарные станки с ЧПУ имеют две оси. Ось Z, которая представляет собой движение вдоль патрона, контролирует длину заготовки.

Ось X, которая представляет собой движение перпендикулярно патрону, контролирует диаметр заготовки. Хотя возможны дополнительные конфигурации, это его основная форма.

Инструменты, используемые для резки заготовки, подаются по прямой или линейной траектории вдоль вращающейся прутковой заготовки.

Затем машина применяет метод вычитания, то есть удаляет материал по окружности материала до тех пор, пока не будет достигнут желаемый диаметр для индивидуального дизайна.

Поскольку машина имеет функцию вращения сырья, она требует и имеет меньшее количество осей для движения своих инструментов, что приводит к их меньшему форм-фактору.

Токарные станки с ЧПУ в основном используются из-за их способности создавать внешние и внутренние элементы на заготовке, такие как просверленные отверстия и резьба.

Токарные станки с ЧПУ похожи в том, как они управляются на фрезерные станки с ЧПУ, и могут читать как G-код, так и проприетарные языки программирования.

Валы, болты и винты — это некоторые компоненты, изготавливаемые на токарных и токарных станках с ЧПУ. Некоторые производители токарных станков с ЧПУ: HaaS, Okuma, DMG Mori.

4. Станок лазерной резки с ЧПУ

Станок лазерной резки с ЧПУ

Лазерные резаки с ЧПУ напоминают плазменные резаки с ЧПУ по своей способности резать твердые материалы.

Однако станок для лазерной резки с ЧПУ использует для выполнения задачи мощный и высокофокусный лазер, в отличие от плазменной резки, в которой используется плазма (ионизированный газ).

Поскольку лазеры имеют меньшую точку контакта и разброс по сравнению с горелками, станки для лазерной резки с ЧПУ обычно обеспечивают более высокий уровень точности и лучшее качество поверхности по сравнению с плазменными резаками с ЧПУ.

Кроме того, лазерные резаки с ЧПУ намного дороже по сравнению с плазменными резаками с ЧПУ с аналогичными характеристиками (точность и глубина резки). Однако плазменные резаки с ЧПУ обеспечивают более высокую мощность резки, поскольку плазма довольно прочная по сравнению с лазерами.

Они в основном используются для резки пластика, металлов и твердых пород дерева.

В зависимости от плотности и прочности материалов можно настроить интенсивность лазера, чтобы легко прорезать материал.

В лазерных станках с ЧПУ форма материала часто имеет форму листа. Затем лазерный луч движется вперед и назад по материалу, чтобы произвести точный разрез. Лазерный эффект нагревания испаряет или плавит заготовку, создавая точный разрез.

Лазерные станки с ЧПУ часто могут создавать различные конструкции по сравнению с другими станками для резки.

Часто получаемые разрезы и кромки настолько точны и чисты, что не требуют дополнительной обработки.

Следовательно, лазерные граверы с ЧПУ часто используются для изготовления деталей и гравировки компонентов машин.

Лазерная гравировка широко используется в декоративных работах, таких как изготовление вывесок, деревообработка и гравировка по стеклу. Лазерная резка с ЧПУ выбирается, когда допуски жесткие и требуется точный результат.

Лазеры, такие как CO2 и иттрий-алюминиевый гранат (Nd:YAG), легированный неодимом (Nd), обычно используются в станках лазерной резки с ЧПУ.

Некоторые популярные бренды станков для лазерной резки с ЧПУ: OMtech, Flux Beamo и Glowforge.

5. Станок для гидроабразивной резки с ЧПУ

Станок для гидроабразивной резки с ЧПУ

Станки гидроабразивной резки с ЧПУ, как следует из названия, используют струи воды под высоким давлением для резки материалов.

Обычно гидроабразивная резка с ЧПУ используется, когда обрабатываемый материал чувствителен к температуре и может плавиться при высоких температурах, например пластик и алюминий.

Хотя эти машины могут резать только водой, обычно в воду добавляются дополнительные абразивные материалы, такие как гранат (минерал) или оксид алюминия для более эффективной резки.

Станок для гидроабразивной резки с ЧПУ стоит дороже, чем плазменный резак с аналогичными характеристиками. Но это стоит меньше по сравнению с лазерным резаком с ЧПУ с аналогичными характеристиками.

Одним из недостатков водоструйного резака с ЧПУ является то, что он обычно медленнее, чем плазменные резаки с ЧПУ и лазерные резаки с ЧПУ.

Некоторые популярные бренды станков для гидроабразивной резки с ЧПУ: KMT, WARDjet, OMAX и Flow.

6. Электроэрозионный станок с ЧПУ

Электроэрозионный станок с ЧПУ

Электроэрозионные станки с ЧПУ (ЭЭО) также называют искровыми станками с ЧПУ.

Процесс в электроэрозионном станке также можно назвать прожигом проволоки, погружением штампа, искровой обработкой или искровой эрозией.

Электроэрозионные станки с ЧПУ используют электрические искры, которые создают высокие температуры для манипулирования материалами и придания им желаемой формы.

Эрозионный эффект электрического разряда, т. е. его способность деформировать материалы, используется в электроэрозионных станках с ЧПУ.

Электроэрозионные станки с ЧПУ производят серию контролируемых искр или повторяющихся электрических разрядов с температурой до 21 000 градусов по Фаренгейту для изменения формы материалов.

Материалы или заготовки помещаются между двумя электродами, верхним и нижним электродами.

На основе G-кода компьютер сообщает количество электрического разряда, которое должно быть произведено электродами.

Этот процесс создает искры, которые потребляют материал на заготовке в соответствии с конструкцией.

Материалы, потребляемые искрами, промываются диэлектрической жидкостью, которая завершает процесс.

Электроэрозионный станок отличается своей способностью создавать точные пазы, микроотверстия, угловые или конические элементы, которые обычно трудно обрабатывать с использованием традиционных методов ЧПУ.

Поскольку электроэрозионная обработка использует для резки искры, а не биты или концевые фрезы, обработка в электроэрозионной машине является бесконтактной.

Это помогает избежать деформации заготовки, что является явным преимуществом при работе с тонкими заготовками небольшого размера.

Примером этого может быть звездочка.

Kent USA — популярный бренд, выпускающий электроэрозионные станки (EDM).

7. Шлифовальный станок с ЧПУ

Шлифовальный станок с ЧПУ

Шлифовальный станок с ЧПУ использует абразивные инструменты для сглаживания и окончательной обработки обработанного изделия.

Шлифовальные станки обычно используются в приложениях, требующих чрезвычайно высокой точности, таких как обработка деталей двигателя.

Как правило, продукт сначала создается с шероховатой поверхностью на фрезерном или токарном станке с ЧПУ, а затем перемещается на шлифовальный станок с ЧПУ для окончательной обработки.

Шлифовальные станки с ЧПУ бывают различных типов, таких как плоскошлифовальные станки, вальцешлифовальные станки и цилиндрические шлифовальные станки.

Существует большое разнообразие типов абразивов, используемых для шлифования, таких как CBN с покрытием или стекловолокном, алмазные шлифовальные круги, оксид алюминия и шлифовальные круги с керамической смесью и многие другие.