Фрезерование с числовым программным управлением (ЧПУ) — это универсальный процесс обработки, в котором используются станки с компьютерным управлением для резки, вырезания и придания формы материалам. Фрезерные станки с ЧПУ широко используются в различных отраслях промышленности, включая деревообработку, металлообработку, изготовление пластика, и даже производство композиционных материалов.
В этой статье рассматривается использование фрезерования с ЧПУ, типы фрезерных станков с ЧПУ и отличие фрезерования с ЧПУ от фрезерования.
Что такое фрезеровка с ЧПУ?
Фрезерование с ЧПУ — это субтрактивный производственный процесс, в котором используется компьютерное числовое управление для направления вращающегося инструмента для резки, резьбы и придания формы таким материалам, как дерево, пластик и мягкие металлы. Обычно это станок портального типа, в котором шпиндель перемещается по осям x, y и z. В отличие от традиционных ручных операций, фрезеровка с ЧПУ обеспечивает высокую точность и эффективность, превращая цифровые проекты в осязаемые объекты.
Фрезерные станки с ЧПУ отличаются от стандартных фрезерных станков с ЧПУ своей пригодностью для обработки более мягких материалов и ограниченным перемещением по оси Z, что делает их идеальными для точной резки, но не для глубоких отверстий или твердых металлов.
Компоненты фрезерования с ЧПУ
Фрезерный станок с ЧПУ состоит из нескольких основных компонентов, которые работают вместе, обеспечивая точную и эффективную резку и придание формы материалу:
- Стол/Кровать: Если материалы закреплены для резки, станина оснащена зажимными механизмами, удерживающими материалы на месте во время операций.
- Корзина: Рама обеспечивает структурную целостность и устойчивость, что крайне важно для точной резки и минимизирует вибрацию.
- Контроллер: Контроллер ЧПУ, выступая в качестве мозга машины, интерпретирует инструкции программного обеспечения CAM в движения двигателя, обеспечивая точное выполнение проектов.
- Двигатели: Шаговые или серводвигатели управляют движением по осям X, Y и Z, а сервоприводы обеспечивают превосходную точность благодаря механизмам обратной связи.
- Портальный: Эта структура, похожая на мост, поддерживает шпиндель/router и перемещается вдоль оси X, что имеет решающее значение для позиционирования и перемещения по оси Y.
- Шпиндель/маршрутизатор: Режущий инструмент, предназначенный для резки и придания формы материалам, различающийся по мощности и скорости для удовлетворения различных потребностей резки.
- Пути и привод оси: Линейные направляющие и приводные механизмы преобразуют вращение двигателя в точные движения инструмента вдоль осей, влияя на скорость и точность.
Как работает фрезерный станок с ЧПУ?
Фрезерный станок с ЧПУ работает путем точного перемещения режущего инструмента по определенным координатам x, y и z в пределах его рабочей области. Машина использует фрезерный станок или высокоскоростной шпиндель для удаления материала в определенных местах. Усовершенствованные модели могут иметь устройство автоматической смены инструмента (ATC) для плавной замены инструмента.
Эти машины различаются по объему сборки и конфигурациям осей и управляются компьютерным программным обеспечением, которое выполняет программы CAM (автоматизированное производство). Программное обеспечение CAD (компьютерное проектирование) первоначально используется для создания сложных проектов, которые затем переводятся в машиночитаемый G-код с помощью программного обеспечения CAM. Маршрутизация с ЧПУ превосходно преобразует цифровые чертежи в физические объекты с исключительной точностью и эффективностью.
Какие материалы может резать фрезерный станок с ЧПУ?
Фрезерный станок с ЧПУ универсален для резки широкого спектра материалов, каждый из которых имеет особые свойства и области применения:
- Древесные материалы: фрезерные станки с ЧПУ превосходно справляются с скульптурой и резьбой по твердым породам древесины, таким как дуб и орех, для мебели, а также по более мягким породам древесины, таким как сосна, для создания сложных дизайнов. Фанера и МДФ также идеально подходят для изготовления точных деталей и шаблонов.
- пластики: От акрила для вывесок до ПВХ. PLA и ABS Для промышленных компонентов пластмассы обеспечивают долговечность и универсальность при фрезеровании на станках с ЧПУ.
- Композитные материалы: Легкие и прочные композиты, такие как углеродное волокно и стекловолокно, находят применение в аэрокосмической и автомобильной промышленности благодаря своим высоким эксплуатационным характеристикам.
- Цветные металлы: фрезерные станки с ЧПУ могут обрабатывать алюминий, латунь и медь, обеспечивая баланс между прочностью и эстетикой для декоративного искусства и функциональных деталей.
- Пенопласт и материалы для моделирования: материалы, которым легко придавать форму, такие как пена EVA и уретан, необходимы для быстрого прототипирования и архитектурных моделей.
- Другие специальные материалы: Резина для прокладок, пробка для досок объявлений и Corian для столешниц демонстрируют адаптируемость фрезерного станка с ЧПУ для различных применений.
- Камень и Мрамор: Специализированные фрезерные станки с ЧПУ позволяют гравировать сложные узоры на камне и мраморе, придавая элегантность архитектурным элементам и персонализированным подаркам.
Какие типы фрезерных станков с ЧПУ существуют?
Каждый тип фрезерного станка с ЧПУ предлагает различные возможности, подходящие для различных применений: от промышленного производства до любительских проектов и специализированного производства.
| Тип фрезерного станка с ЧПУ | Описание | Приложения |
|---|---|---|
| Промышленные фрезерные станки с ЧПУ | Предназначен для тяжелого производства. Высокая точность и возможности автоматизации. | Аэрокосмическая, автомобильная, мебельная промышленность |
| Настольные фрезерные станки с ЧПУ | Компактный, подходит для небольших мастерских и прототипирования. Универсальный для дерева, пластика и мягких металлов. | Дизайнеры, малый бизнес, образовательные цели |
| Фрезерные станки с ЧПУ для хобби | Доступные машины начального уровня для проектов DIY. Универсальный для дерева, пластика и пенопласта. | Любители, DIY-проекты, мелкосерийное производство |
| ATC Фрезерные станки с ЧПУ | Автоматическая смена инструмента во время операций. Повышает производительность и эффективность. | Сложные и объемные проекты |
| Вложенные фрезерные станки с ЧПУ | Оптимизирует использование материала с помощью программных шаблонов. Максимизирует выход продукции в мебельной и листовой металлургии. | Производство мебели, столярных изделий, изготовление листового металла |
| 3-осевые фрезерные станки с ЧПУ | Базовое движение в направлениях X, Y и Z. Обычно используется для резки и фрезерования плоских поверхностей. | Изготовление вывесок, производство мебели |
| 4-осевые фрезерные станки с ЧПУ | Добавляет ось вращения (вращение по оси X). Позволяет обрабатывать детали с нескольких сторон. | Сложные формы, скульптуры |
| 5-осевые фрезерные станки с ЧПУ | Одновременное перемещение по пяти осям. Обеспечивает сложные конструкции и гладкую поверхность. | Аэрокосмические компоненты, высокоточные детали |
Маршрутизационные операции с ЧПУ
Фрезерование с ЧПУ включает в себя широкий спектр операций, адаптированных к конкретным требованиям производства и проектирования. Вот обзор ключевых операций фрезерования с ЧПУ:
- профилирование: вырезание фигур по контурам для изготовления деталей точных размеров. Необходим для изготовления компонентов и создания декоративных панелей.
- Threading: Создание спиральных структур на материалах для винтов, болтыи крепежные детали, имеющие решающее значение для эффективности сборки и производства.
- Бурение: создание цилиндрических отверстий в материалах для сборки, вентиляции или проводки.
- фаски: Скошенные края материалов для простоты сборки, безопасности и эстетики.
- Гравированные: Точная резьба узоров, букв или изображений на различных материалах, таких как дерево, металл и акрил. Обычно используется для художественных работ, вывесок и промышленных этикеток.
- 3D резьба: Трехмерное моделирование материалов для создания сложных форм и прототипов.
- Ramping: Постепенный вход или выход на поверхность материала под углом, чтобы минимизировать износ инструмента и оптимизировать эффективность резки.
- Разделение/Отрезание: Отделение деталей от материалов с помощью точной резки, минимизация отходов и оптимизация использования материала.
- Облицовочные: Создание плоских поверхностей на заготовках для дальнейшей обработки или улучшения эстетики.
- Кражи: Удаление материала для создания полостей или выемок заданной глубины, идеально подходит для создания форм или обработки пазов.
- Растирание: Точная настройка размеров отверстий и отделка поверхности для обеспечения точной подгонки и сборки.
- Долбление: Вырезание узких канавок или прорезей в материалах для функциональных и декоративных целей.
- Инкрустация: Встраивание материалов в другие материалы для создания декоративных рисунков или функционального усиления.
В каждой операции используется точный контроль траекторий и глубины резания фрезерными станками с ЧПУ, что повышает эффективность и согласованность в различных отраслях: от производства до художественных применений.
Для чего используется фрезерный станок с ЧПУ?
Фрезерный станок с ЧПУ — это универсальный инструмент, используемый в различных отраслях промышленности для точной резки, резьбы и придания формы таким материалам, как дерево, пластик, металл и пенопласт. Эти машины превосходно преобразуют цифровые конструкции в материальные объекты с высочайшей точностью и эффективностью.
В производстве фрезерные станки с ЧПУ незаменимы для создания сложных компонентов и прототипов. Они широко используются в таких отраслях, как производство мебели, изготовление вывесок, аэрокосмическая промышленность, автомобилестроение и т. д. Автоматизируя процесс резки, фрезерные станки с ЧПУ повышают скорость и стабильность производства, сводя к минимуму человеческие ошибки.
Способность обрабатывать разнообразные материалы и выполнять сложные конструкции делает фрезерные станки с ЧПУ краеугольным камнем в современных производственных процессах, обслуживающих как небольшие мастерские, так и крупные промышленные предприятия.
Основные инструменты для фрезерования с ЧПУ
Фрезерование на станках с ЧПУ использует множество инструментов, которые имеют решающее значение для достижения точности и эффективности обработки материалов.
Режущие инструменты
| Тип инструмента | Описание | Приложения |
|---|---|---|
| Конец Миллс | Универсальные инструменты для сверления, прорезания пазов и контурной обработки. | Универсальная резка, сложные детали, надежная резка твердых материалов. |
| Сферические фрезы | Закругленные кончики для 3D-контурирования и гладкой поверхности. | Скульптура, изготовление пресс-форм, точная детализация в углах. |
| V-биты | Острые углы для гравировки и тонкой детализации. | Создание четких линий, сложных рисунков, надписей. |
| Биты с прямым вырезом | Необходим для выполнения прямых разрезов и пазов. | Разделение материалов, вырезание фигур. |
| Спиральные биты | Спиральная конструкция для плавной и эффективной резки. | Снижение тепловыделения, удаление материала. |
| Биты сжатия | Сочетает восходящие и нисходящие спирали для предотвращения истирания. | Резка фанеры, ламината, шпона. |
| Специальные биты | Предназначен для конкретных применений, таких как гравировка или наплавка. | Решите уникальные проблемы фрезерования на станках с ЧПУ. |
Инструменты для удержания работы
| Тип инструмента | Описание | Приложения |
|---|---|---|
| Зажимы | Универсальные держатели различных размеров. | Закрепление различных материалов и форм. |
| Вакуумные прижимные системы | Обеспечить надежное и равномерное удержание всей заготовки. | Деликатные материалы или материалы неправильной формы, высокоточная работа. |
| Столы с Т-образными пазами | Гибкость настройки, позволяющая точно настроить приспособление. | Повторяющиеся задачи, сокращение времени настройки. |
| Тиски | Прочный и стабильный захват небольших заготовок. | Металлообработка, требует значительных сил. |
Инструменты измерения и настройки
| Тип инструмента | Описание | Приложения |
|---|---|---|
| штангенциркуль | Точно измеряет толщину материала. | Контроль качества, обеспечение заданных размеров. |
| Искатели кромок | Точно позиционирует края заготовки. | Установка исходной точки для точных разрезов. |
| Циферблатные индикаторы | Калибрует станки и проверяет биение шпинделя. | Поддержание точности фрезерного станка с ЧПУ, стабильная производительность. |
| Датчики длины инструмента | Автоматизирует корректировку длины инструмента для калибровки глубины. | Экономия времени, уменьшение ошибок при работе с несколькими инструментами. |
Чем фрезерный станок с ЧПУ отличается от других станков с ЧПУ?
Фрезерный станок с ЧПУ можно сравнить с другими станками с числовым программным управлением (ЧПУ), такими как фрезерные станки с ЧПУ и лазерные станки с ЧПУ. Однако что отличает фрезерные станки с ЧПУ, так это их способность точно резать и вырезать такие материалы, как дерево, пластик, металл и пенопласт, с помощью вращающегося режущего инструмента.
В отличие от фрезерных станков с ЧПУ, которые превосходно справляются с высокоскоростной резкой сложных геометрических форм из твердых металлов, фрезерные станки с ЧПУ идеально подходят для более мягких материалов и обеспечивают универсальность при обработке различных форм и конструкций. Лазерные резаки, с другой стороны, используют лазерный луч для резки и гравировки, предлагая различные возможности в зависимости от типа и толщины материала.
Фрезерование с ЧПУ против фрезерования
Вот сравнительная таблица фрезерования и фрезерования на станках с ЧПУ:
| Особенность | Маршрутизация с ЧПУ | Фрезерные |
|---|---|---|
| Основная операция | Резка и формовка дерева, пластика, мягких металлов. | Резка и сверление твердых металлов и других материалов. |
| Тип инструмента | Биты маршрутизатора | Концевые фрезы |
| Типы материалов | Дерево, пластик, пенопласт, мягкие металлы. | Металлы (алюминий, сталь, титан), пластмассы. |
| Движение инструмента | Инструмент перемещается по осям x, y, z | Инструмент вращается и перемещается по осям x, y, z. |
| точность | Высокий для сложных конструкций. | Высокий для сложной геометрии |
| Скорость | Обычно медленнее | Обычно быстрее |
| Приложения | Изготовление мебели, изготовление вывесок, деревообработка | Металлообработка, автомобильные детали, авиакосмическая промышленность |
| Многогранность | Менее подходит для твердых металлов и жестких допусков. | Идеально подходит для сложной геометрии и жестких допусков. |
| Гибкость | Универсальность в работе с различными формами и материалами. | Специализируется на конкретных материалах и операциях. |
Почему вам следует использовать фрезерный станок с ЧПУ?
Основное преимущество фрезерного станка с ЧПУ заключается в его способности автоматизировать и точно выполнять сложные задачи по резке, резьбе и формованию с минимальным вмешательством человека. Благодаря использованию компьютерного числового управления (ЧПУ) эти станки обеспечивают стабильное качество, высокую точность и повышенную производительность производственных процессов.
Фрезерные станки с ЧПУ незаменимы в таких отраслях, как производство мебели, изготовление вывесок и аэрокосмическая промышленность, где точность и эффективность имеют первостепенное значение. Они позволяют эффективно производить сложные конструкции и прототипы, сокращая время производства и затраты, связанные с ручным трудом.
Какое программное обеспечение используется в фрезерном станке с ЧПУ?
Программное обеспечение, используемое в фрезерном станке с ЧПУ, в основном включает в себя программное обеспечение CAD (автоматизированное проектирование) и CAM (автоматизированное производство). Программное обеспечение CAD используется для разработки подробных цифровых чертежей, а программное обеспечение CAM преобразует эти проекты в машиночитаемые инструкции G-кода.
Программное обеспечение САПР позволяет пользователям создавать сложные конструкции с точными размерами и характеристиками. Программное обеспечение CAM затем преобразует эти проекты в инструкции, которые управляют движением и работой фрезерного станка с ЧПУ. Этот процесс обеспечивает точность и эффективность производственных процессов в различных отраслях промышленности, от деревообработки до изготовление металлоконструкций.
Вывод
Фрезерование с ЧПУ — это универсальный и эффективный метод резки и формовки широкого спектра материалов. Понимание различных типов фрезерных станков с ЧПУ и их применения может помочь пользователям выбрать правильный инструмент для своих конкретных потребностей.
Если вы хотите узнать больше о другой информации или Обработка с ЧПУ предоставляемые бойы, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нашим инженерам за помощью.
Готовы к своему проекту?
Попробуйте BOYI TECHNOLOGY прямо сейчас!
Загрузите свои 3D-модели или 2D-чертежи, чтобы получить индивидуальную поддержку
FAQ
Фрезерный станок с ЧПУ управляется программным обеспечением с числовым программным управлением (ЧПУ), которое управляет движениями и операциями станка. Это программное обеспечение интерпретирует файлы дизайна, созданные в программном обеспечении CAD (компьютерное проектирование), и генерирует машиночитаемые инструкции, обычно в формате G-кода.
Новички и любители DIY могут рассмотреть Shapeoko, который подходит для небольших проектов из дерева и пенопласта. Пользователям, которым требуется крупномасштабное промышленное производство, рекомендуется ELECNC 2130, который имеет функции автоматической загрузки, замены инструментов и маркировки компонентов, подходящие для эффективных производственных нужд.
Фрезерный станок с ЧПУ — это целый станок, который перемещает режущий инструмент по материалам, а шпиндель — это конкретная часть, которая вращает режущий инструмент для операций резки. Недорогие фрезерные станки с ЧПУ часто используют стандартные готовые фрезерные станки в качестве шпинделей для снижения затрат.
Маршрутизация с ЧПУ возникла после Второй мировой войны, когда Джон Т. Парсонс и Фрэнк Л. Стулен разработали первую систему числового управления в Массачусетском технологическом институте. Это нововведение превратилось из моделей на перфоленте в сложные машины с компьютерным управлением. Ричард Дж. Кегг еще больше усовершенствовал эту технологию, сделав фрезерную обработку с ЧПУ широко доступной в производстве.
Продолжительность фрезерования на станках с ЧПУ варьируется в широких пределах: от нескольких минут для простых резов до нескольких часов для сложных конструкций. Факторы, влияющие на время, включают сложность конструкции, используемый материал, тип фрезерного станка с ЧПУ, глубину резания, необходимость смены инструмента и оптимизацию траектории движения инструмента.
Стоимость фрезерования с ЧПУ сильно различается. Машины варьируются от 5,000 долларов за модели для хобби до более 150,000 XNUMX долларов за промышленные модели. Сложность проекта, тип материала, инструменты и труд также влияют на общую стоимость.
Каталог: Руководство по обработке с ЧПУ
Статья написана инженерами из команды BOYI TECHNOLOGY. Фуцюань Чен — профессиональный инженер и технический эксперт с 20-летним опытом работы в сфере быстрого прототипирования, производства металлических и пластиковых деталей.
