Как устроены мини станки с чпу для дома?

Какими возможностями обладают мини станки с ЧПУ для дома?

Мини станки фрезерные с ЧПУ – оборудование, необходимое для открытия малого бизнеса. Благодаря компактности мини- станков, можно организовать рабочее место в гараже, даже на балконе! У многих есть своя домашняя мастерская, это идеальный вариант для размещения такого полезного оборудования. Таким станкам специального рабочего стола для установки или бетонного основания помещения не потребуется.

С помощью настольного станка можно выполнить фигурную резку, гравировку, изготовить мелкие высокоточные детали сложной криволинейной формы.

Настольные фрезеры с ЧПУ могут обрабатывать любые популярные материалы:

• древесину, акрил и пластик, гипс и воск;
• цветные металлы, такие, как медь, алюминий, латунь.

Критерии выбора

Фрезерные станки подбираются под виды операций, которые они будут производить, размерам деталей и мощности. Обрабатывать дома древесину для поделок, гравировать и копировать изображения подойдут агрегаты с легкой рамой из алюминия и плоским столом.

Изготавливать мебель, работать постоянно в течение смены, выдержат напольные станки с ЧПУ промышленного типа. Они должны иметь прочную стойку из профиля, стол с пазами крепить детали и рабочие узлы, способные долго работать.

Тип шпинделя

Шпиндели различаются по типу охлаждения:

• воздушное – для непродолжительных нагрузок в домашних мастерских;
• водяное дорогое и сложное, позволяет непрерывно работать на станке с ЧПУ более 10 часов.

Мощность шпинделя зависит от типа обработки. Фрезеровать и обтачивать древесину за один проход на глубину до 7 мм подойдут узлы мощностью 1,6-2,3 кВт. Фанера требует шпиндель от 2,9 кВт. На нем можно фрезеровать цельное дерево с глубиной прохода более 7 мм. К характеристикам шпинделя относится частота вращения, способ регулировки оборотов и плавность разгона.

Важно!
При обработке древесины выделяется много пыли. Вместе с воздушным потоком, охлаждающим шпиндель, она попадает в рабочие узлы и приводит к их поломке

Необходимо постоянно очищать щели для забора воздуха и рабочие детали от грязи.

Конструкция портала

От жесткости и конструкции портала зависит:

• точность обработки;
• допустимые нагрузки;
• количество выполняемых операций;
• твердость обрабатываемых материалов.

Выполнять обработку дерева периодически, с небольшими нагрузками, подойдут легкие станки с роликовыми направляющими. Для ежедневной работы не менее 8 часов, следует выбрать неподвижный стол с профильными направляющими рельсового типа. Они долговечные, укрепляют основание, не дают прогибов при перемещении по ним портала.

Цилиндрические направляющие типа длинного вала выдерживают большие нагрузки и могут устанавливаться на станках со столом более 1000 мм без потери точности и параллельности. Перемещение портала по ним происходит с высокой точностью. Обеспечить жесткость крепление каретки и точность перемещений может портал с трапециевидными стойками, основание которых скользит по направляющим. В верхней, узкой части монтирована поперечина с направляющими под каретку шпиндельного узла.

Тип электродвигателя

Длительную работу шпинделя и необходимую частоту оборотов обеспечивает асинхронный двигатель. Установив на станок головку электродрели и фрезера, после нескольких минут работы надо давать станку отдохнуть времени в 2–3 раза больше.

Режущих элементов

При обработке цилиндрических поверхностей деревянных заготовок используют проходные токарные резцы с острым углом заточки. Отверстия выполняются сверлами. Для большинства операций используют фрезы:

• торцевые;
• концевые;
• дисковые;
• шпоночные;
• цилиндрические;
• фасонные;
• гравировальные.

Инструмент выбирается по типу проводимой операции, размеру отверстия и выборки, конфигурации обрабатываемой кромки.

Важно!
Гравировальные фрезы, похожие на сверло с острыми режущими кромками на конусе, используют для нанесения плоского и объемного изображения.

Вариации размеров деталей

Большая часть настольного оборудования для домашних мастерских обрабатывает заготовки 200×300 мм. аналогичные фрезерные станки, используемые в мастерских и на предприятиях, могут изготовить детали 300×600 мм и длинные типа вал длиной до 800 мм. Промышленное оборудование с ЧПУ производит на универсальных станках объемную обработку заготовок 300×1200 мм. Стол гравировального оборудования помещает листы под раскрой до 1500×2400 мм.

Типы оборудования

Существует несколько основных типов ЧПУ фрезерных станков:

• Вертикальные фрезерные станки имеют вертикальный шпиндель, похожий на сверлильный пресс, но с X-Y столом, который позволяет автоматически позиционировать обрабатываемый материал.
• Горизонтальные фрезерные станки также имеют X-Y стол для позиционирования изделия; Однако, фрезы устанавливаются на горизонтальной оправке поперек стола.
• Универсальный фрезерный автомат может использоваться для вертикального или горизонтального фрезерования. Головка шпинделя прикреплена шарнирным соединением, чтобы был возможен любой из типов фрезерования.
• Портальные фрезерные станки ЧПУ используются с большими заготовками. Они позволяют добавлять шпиндель по мере необходимости для пятиосевых и шестиосевых фрезерных станков.
• Фрезерный обрабатывающий центр с ЧПУ – это агрегат, который используются для автоматического повторения операций. Большинство обрабатывающих центров имеют числовое программное управление (ЧПУ).
• Фрезерные станки с ЧПУ запрограммированы набором команд, называемых G-кодами, и используют инструменты CAT (с V-образным фланцем), BT или HSK.

Дополнительные функции

Рассмотрим некоторые из отдельных функций, доступных в фрезерных (CNC) станках:

• Программа обработки детали может быть введена в контроллер через клавиатуру или при помощи сканирования перфорированной ленты считывающим устройством в блоке управления.
• Программа обработки детали, однажды введенная в память компьютера, может использоваться и повторяться множество раз.
• Программа обработки детали может редактироваться и оптимизироваться непосредственно на станке. Если есть какие-либо изменения в дизайне изделия, программа без труда может быть изменена в соответствии с требованиями.
• Ввод информации может быть в значительной степени упрощен за счет использования специальных подпрограмм, разработанных для повторяющихся последовательностей обработки. Для обычных операций, таких как сверление отверстий по кругу (при использовании сверлильно фрезерного станка с ЧПУ), могут быть созданы и сохранены специальные программные циклы в памяти компьютера. Эти программы или подпрограммы могут быть извлечены и использованы любое количество раз; При этом необходимо указать только определенные параметры, и компьютерное управление выполнит автоматически необходимые вычисления и последующие действия.
• У станков с ЧПУ имеется средство для проверки программы обработки детали без фактического ее запуска на станке. Система управления проверяет программу обработки детали, и движение режущего инструмента в каждой операции, с отображением на экране монитора (блок видеодисплея). Форма компонента, которая будет получена после обработки, также отображается на экране без фактической обработки. Обычно такой функцией оснащен фрезерный центр с ЧПУ.
• Блок управления с ЧПУ позволяет компенсировать любые изменения в размерах режущего инструмента. Когда написана программа обработки детали, оператор станка проставляет конкретный тип и размер режущего инструмента, например, если это гравер. Но в действительности использование программы обработки на станке может быть недоступно для конкретной фрезы. Система управления ЧПУ позволяет компенсировать разницу между запрограммированным инструментом и используемым.
• С системами управления ЧПУ можно получить информацию об использовании оборудования, которая будет очень полезна для контроля производства. Система может предоставлять такую информацию, ​​как количество произведенных компонентов, время на компонент, время для установки задания, время, в течение которого используется конкретный инструмент, время, в течение которого машина не работает, диагностика неисправностей и многое другое.

Популярные модели

В данном обзоре популярных фрезерных станков было выделено топ-3 модели, наиболее обширно использующиеся в России.

«Вихрь» ФМ-1900

Эта модель наиболее доступна для среднестатистического пользователя. Российская торговая марка «Вихрь» представляет изделия для сада и различных строительных работ. Электроинструменты данного бренда выпускаются на китайском производстве. Этот недорогой, но надежный фрезер обладает высокой мощностью и достаточно универсален для того, чтобы использовать его и на профессиональном уровне, и в домашней мастерской.

Технические характеристики:

• тип – вертикальный;
• мощность – 1900 Вт;
• вращение – 8000-23000 об/мин;
• ход фрезы – 50 мм.

Главный недостаток модели – это ее шумность и крупные габариты.

Bosch POF 1200 AE

Данный бренд, лидирующий на рынке уже много лет и заслуживший доверие покупателей, производит одни из лучших фрезерных станков по всему миру. Главный минус модели в том, что она доступна далеко не для всех, но при этом ее цена вполне оправдана.

Основные параметры:

• тип – вертикальный;
• мощность – 1200 Вт;
• вращение – 11000-28000 об/мин;
• ход фрезы – 55 мм.

Благодаря высокой мощности этому станку подвластно дерево любой плотности.

Hammer FRZ 710 Premium

Эта модель признана по истине универсальной. Она крайне удобна в использовании за счет своего небольшого веса и специально выполнена таким образом, что ее комфортно держать в руках.

Характеристики:

• тип – кромочный;
• мощность – 710 Вт;
• вращение – 10000-30000 об/мин;
• ход фрезы – 30 мм.

Мотор у этой модели работает плавно, а за счет алюминиевой подошвы она обладает хорошей устойчивостью.

Чем смазывать?

Чаще всего для смазывания нагруженных трением механизмов применяют машинное масло для швейных машинок и дверных замков. Можно попробовать летнее или зимнее автомасло – от компаний Castrol, StatoilHydro, Mobil-1 или отечественный «Лукойл». Температурный диапазон указан на фляге или канистре. Например, в межсезонье или зимой, если станок стоит во дворе, в подсобке, имеет смысл применить масло с вязкостью 5W-30 от суббренда Castrol Edge.

Некоторые пользователи в труднодоступных местах, например, на подшипниках двигателя, используют солидол, «Литол-24» от «Газпрома» или графитовую смазку. Чем гуще смазка (она не является маслом), тем дольше её слой прослужит.

Виды

Фрезеры с ЧПУ делятся по видам работ:

станки для работы по дереву и пиломатериалам;

Станки для резки металла – прочные и наиболее долговечные устройства. Для распиливания и гравировки, к примеру, легированных сталей требуется мощность до нескольких киловатт. Для уменьшения износа и исключения застревания резака в устройстве есть подача охлаждающей жидкости непосредственно к месту контакта резака с обрабатываемыми поверхностями. Для охлаждения применяется вода или индустриальное масло.

Для устранения сточенного материала, принявшего вид порошка, станки оснащаются дополнительными вакуумными насосами. Если в самом станке нет встроенного пылесоса, то используют отдельный стройпылесос, воронка которого направлена непосредственно в область стачивания обрезаемого материала.

Настольный домашний станок, обрабатывающий металлические детали, работая по 5-осевой системе (пятикоординатный фрезер), способен решать задачи по машиностроительному моделированию.

Консольные

Одноколонные или консольные станки с ЧПУ обладают характерной особенностью – невозможно с их помощью выточить и отшлифовать деталь габаритами более 3-х метров в длину. Масса изготавливаемых деталей не превышает нескольких тонн. В консольных станках рабочий стол может перемещаться во всех трёх измерениях.

Портальные

Портальный фрезер лишён недостатков, присущих консольному. Портал такого станка включает в себя не одну, а две колонны, к которым прикреплены концы горизонтальных балок. По направляющим балок движется шпиндельный механизм вертикального действия. Помимо вертикального хода (по оси ординат), шпиндель поворачивается вокруг этой оси либо отклоняется в одной-двух вертикально расположенных плоскостях. В портальном станке нередко применяются 2-3 шпинделя, а не один-единственный.

Виды станков

Важные параметры, на которые следует ориентироваться при выборе станка: форма, размеры заготовки. Можно выбрать агрегат с жестким фиксатором обрабатываемой детали, позволяющим ее перемещение в плоскостях.

Типы:

• Консольные. Рабочий стол перемещается в двух направлениях: продольном, поперечном, — при этом фрезерный блок остается неподвижным. Образцы редко используются для работы с деревом: выдвигаются строгие требования на габариты заготовки. На них удобно работать со стальными деталями.
• Бесконсольные. Фреза перемещается при помощи каретки, укомплектованной продольными и поперечными направляющими. Числовой программный блок может располагаться вертикально и горизонтально. Универсальные образцы позволяют при необходимости изменять эти параметры.

Числовые блоки бывают:

• Позиционными. Фреза устанавливается на поверхности обрабатываемой детали на заданную позицию.
• Контурными. Предусматривают передвижение рабочего инструмента по необходимой траектории.
• Универсальными. Сочетают функции других вариантов. В некоторых моделях допускается контроль над позицией фрезы, режимом выполняемого процесса.

После смены числового блока, при обновлении программного обеспечения характеристики станка с ЧПУ могут быть изменены. При переустановке блока ЧПУ нужно удостовериться в его совместимости с узлами, агрегатами оборудования, иначе невозможно будет обеспечить правильное выполнение поставленных задач.

Основные технические характеристики

При выборе станка необходимо обращать внимание на:

• допустимые габариты обрабатываемой детали;
• число оборотов головки;
• скорость перемещения фрезы при холостом ходе;
• точность установки резца;
• параметры охладительной системы (при наличии этой функции);
• тип, возможность смены ЧПУ.

Некоторые модели могут иметь дополнительные функции. Так, на гравировальных станках гравировка изделия возможна под заданным углом. Это достигается путем установки поворотной головки.

Мощность мотора, корректировка числа его оборотов должна регулироваться ЧПУ. Так обеспечивается более точное выполнение заданных процедур.

Особенности эксплуатации

Функции и выгоды использования фрезерного станка с числовым программным управлением могут заинтересовать предпринимателей, чей бизнес основан на изготовлении деревянной мебели и прессованных стружечных изделий для строительства. С помощью этих станков можно воплощать в жизнь самые различные идеи – они годятся для создания 3D-узоров, рекламных надписей на изделиях, декоративных мебельных деталей. Используя их, можно даже создать демомакет архитектурного проекта для демонстрации.

Существует модель универсального станка, возможности которого почти не имеют границ. Используя его, можно делать даже резные элементы мебели и части лестниц. Также существуют настольные модели для создания сувенирных и ювелирных изделий.

Фрезерование дерева с использованием ЧПУ почти не требует участия человека и происходит на высокой скорости, так как оборудование обладает высокой производительностью. Оператору необходимо лишь установить заготовку и запустить необходимую программу.

Производитель составляет список обязательных правил и основных требований эксплуатации, а пользователю следует их придерживаться. Главное, что следует исполнять – это проводить проверки системы охлаждения, если она является частью конструкции, осуществлять замену режущего инструмента при его износе и не допускать превышения максимальных нагрузок на электродвигатели.

Подробнее про фрезерные станки по дереву с ЧПУ смотрите в видео ниже.

Плюсы и минусы

Фрезерователь для домашне-гаражного применения успешно решает задачи гравировки. Более крупные в размере промстанки применяют для решения куда более серьёзных задач. Домашний станок гораздо более прост в обслуживании, работает от простой сети с напряжением 220 вольт, трёхфазная линия ему не нужна. Он потребляет значительно меньше электричества, отнимает небольшую площадь (даже весь верстак он не займёт). Он не издаёт повышенный шум во время работы, обладает всем необходимым для простого потребителя функционалом защиты от нештатных ситуаций.

Управление станком осуществляется на основе программных решений Makerspaces, FabLabs и Education, где неважен постоянный контроль процесса. Небольшой вес станка позволяет переместить его в другое помещение. Не самая высокая стоимость делает его доступным многим пользователям – благодаря такому решению эти же потребители могут заняться малым бизнесом.

Основные виды оборудования

При фрезеровании обработка производится по 3 и более осям с одной установки. ЧПУ направляет инструмент в строго заданном направлении, оптимальном для выполнения заданной работы. Деревообрабатывающие фрезерные станки с ЧПУ различают по конструкции консоли, размеру, способности выполнять операции станков других видов. Различают основные типы фрезерных станков:

• универсальный;
• копировальный;
• настольный;
• мини фрезер;
• токарный;
• сверлильный;
• расточной;
• гравировальный.

У 3D гравировального станка по дереву на стол устанавливается шпиндель. Он вращается от отдельного привода по единой с инструментом программе, и позволяет обрабатывать длинные детали типа вал со всех сторон за одну установку.

Универсальный фрезерный станок с ЧПУ относится к промышленным. Он крупногабаритный и способен произвести множество операций, включая:

• расточку;
• сверление;
• торцевую фрезеровку;
• зенкование;
• отрезку.

За одну установку делается грубая и чистовая обработка. Инструмент меняется автоматически. Оборудование рассчитано на непрерывную работу в течение 8- 16 часов. Выгодно приобретать аналогичное оборудование для изготовления больших и средних партий деталей. В процессе работы станочник может изменить в программе отдельные параметры.

На станке фрезерно гравировальном с ЧПУ по дереву создают резные панели и другие уникальные элементы. Программой задается объемная финальная картинка, и фреза скользит по оптимальному маршруту для быстрого и точного выполнения работы. Особенность гравировального оборудования с ЧПУ – относительно небольшая глубина обработки.

В домашней мастерской большой перечень работ выполняет настольный фрезерный станок с ЧПУ. В зависимости от установленной программы, он способен самостоятельно обрабатывать небольшие партии и единичные детали.

По конструкции станины и принципу работы различают станки:

• одностоечные – вертикальные;
• двухстоечные – портальные или консольные.

Одностоечные фрезерные станки имеют подвижный стол, обеспечивающий перемещение детали по 2 осям. Они малогабаритные и предназначены для изготовления небольших деталей. В деревообработке применяются редко, в основном рассчитаны на фрезеровку металла.

Двухколонные крупные промышленные агрегаты и небольшие настольные имеют подвижный стол и перемещающуюся по поперечинам шпиндельную головку. На крупных агрегатах она способна вращаться и менять угол наклона. В результате инструмент обрабатывает и боковые стороны деталей, торцы.

У наиболее крупных станков с ЧПУ, обрабатывающих детали до 3 м, стол для прочности неподвижен. При работе перемещается вдоль заготовки консоль с работающей по программе фрезой. Чаще всего такие станки используют для раскроя листов ДВП и ДСП с мебельной и строительной промышленности.

Механический копировально-фрезерный станок изготавливает деталь по образцу. В программу закладывается трехмерное изображение с готового предмета. Датчики определяют размеры заготовки, и фреза повторяет заданные конфигурации. Программа определяет оптимальный режим резания и кратчайшую траекторию. Изменить параметры в программе нельзя. Надо переделывать образец и снова закладывать его в программу.

При работе с копиром по образцу скользит датчик, и фреза повторяет его движения.

Лучшие модели

Китайские и российские бренды таких типов, как центровальный, гравировально-фрезерный и пильно-сверлильный станки, должны отличаться по качеству. В Китае, к примеру, марка Syil, в частности, линейки моделей x3, x4 и x5 поставлены на поток. Качество недорогих китайских станков, к сожалению, оставляет желать лучшего: максимальный срок их службы – не более 3-х лет. Российские станки, к примеру, марки «Калибр» этого же ценового диапазона проработали бы не менее 5 лет.

Нижний ценовой диапазон – станки со стоимостью до 65 тыс. руб. Цены до 500 тыс. руб. относятся к средним расценкам. Эти изделия, в свою очередь, могут проработать до 20 лет, так как рассчитаны в основном на крупносерийное производство – все детали изготовлены из высококачественной инструментальной и быстрорежущей стали высокого качества.

Большинство новичков берёт наиболее дешёвые станки. Когда точность выделки достигает 0,1% от любых размеров и габаритов вытачиваемой детали в любой из проекций, то станок считается малопригодным для дальнейшего использования. Распространены случаи, когда малый предприниматель заказал станок за 150 тыс. руб., окупил его раз 10 – и не жалко выбросить, ибо затраты на устройство давно покрыты.

Ассортимент российских или китайских магазинов ориентирован больше на китайские модели. Дело в том, что даже такой именитый бренд, как «Калибр», давно переехал как завод в Китай.

Достоинства

Главными преимуществами станка, контролируемого компьютерной программой, являются точность и скорость деревообработки, которые дают возможность производить обработку как плоских деталей (2d) так и объемных (3d), имеющих самые разнообразные по размеру и сложности элементы. Сам процесс полностью автоматизирован, что полностью исключает человеческий фактор из процесса фрезерования.

Также неоспоримым плюсом можно назвать визуализацию, которая позволяет увидеть готовое изделие на мониторе компьютера еще до начала фрезеровки. Благодаря этому можно быть полностью уверенным в том, что на выходе получится именно то изделие, которое вы видели на экране.

Конструкционные особенности

Основа агрегатов — рабочая консоль. Она укомплектована автоматизированной системой (блок CNC), регулирующей перемещение головки фрезера по горизонтали и вертикали. На оборудовании также выполняют расточку деталей, формируют пазы, технологические отверстия. Некоторые модели позволяют осуществлять гравировку. Сверхточная работа фрезы обеспечивает более качественную резку материала.

Как использовать оборудование

Резьба по дереву на станках с ЧПУ начинается с программирования, составления алгоритма задач, которые будут возложены на ПО. Учитываются размеры заготовки, технические характеристики станка: размер резака, обороты и прочее. Деталь размещается на рабочей поверхности устройства. После этого вводится программа, осуществляется тестовый запуск системы. Затем в автоматическом или полуавтоматическом режиме делается заготовка. Управление зависит от типа агрегата. При необходимости программу можно откорректировать.

Участие оператора в процессе минимально. Требуется только контроль над текущими параметрами станка, предотвращение выхода агрегата из строя при возникновении сбоев. Древесную пыль и стружку удаляют при помощи воздушной системы. Эта мера исключает засорение узлов, механизмов оборудования.