CC BY
24
КОМПОНОВКА ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКОВ С ЧПУ
А.М. Дожделев, канд. техн. наук, доцент А.Ю. Лаврентьев, канд. техн. наук, доцент Д.Д. Какорин, аспирант И.П. Туляев, студент
Тверской государственный технический университет (Россия, г. Тверь)
DOI:10.24412/2500-1000-2022-12-2-126-129
Аннотация. В данной статье рассмотрены основные конструктивные решения, применяемые при проектировании фрезерных станков с ЧПУ. Приведено их краткое описание, назначение, ключевые отличия и области применения, а также достоинства и недостатки. Авторами предлагается разработка нового фрезерного станка с ЧПУ, оснащенного подъемным столом и на котором будет реализована возможность смены рабочих органов, позволяющих вести на нем не только механическую обработки, но и 3D печать.
Ключевые слова: фрезерные станки, ЧПУ, компоновка, степени свободы.
В данной статье мы рассмотрим различные конструкции современных фрезерных станков, оснащенных системой ЧПУ.
Гравировальные фрезерные станки с ЧПУ. Предназначены для фрезеровки на небольшую глубину. В зависимости от
компоновки на таких станках возможно производить как 2ё, так и 3ё гравировку. Помимо дерева и металла можно гравировать на камне, граните и т.п. Работу выполняет резец, который фактически "выцарапывает" рисунок на камне (рис. 1).
а) б)
Рис. 1. Гравировальные фрезерные станки с ЧПУ в процессе гравировки: а) на дереве, б)
на камне
Трёхкоординатные фрезерные станки с ЧПУ. Фрезерные станки с ЧПУ такой конструкции получил широкое распространение в металло- и деревообработке. Помимо этого, обработка по трем координатам позволяет работать с нестандартными контурами, а также изготавливать печатные платы (рис. 2). К преимуществам фрезерных станков с ЧПУ такой компоновки можно отнести: надёжность, большие га-
бариты рабочего поля, высокий уровень производительности, возможность модернизации, в том числе и добавление дополнительных степеней свобод, доступность комплектующих и простота ремонта. К недостаткам в большинстве случаев можно отнести сложность обработки изделий сложной формы и дороговизну некоторых моделей станков. К станкам данной конструкции также можно отнести миниа-
тюрные фрезерный станки с ЧПУ настольного типа. Отличаются своей компактностью и простотой устройства, а также от-
носительно невысокой ценой. Из минусов можно выделить небольшое рабочее поле [1].
а) б)
Рис. 2. Трехкоординатный фрезерные станки с ЧПУ: а) напольного типа; б) настольного типа.
Четырёх- и пятикоординатные фрезерные станки с ЧПУ. По сути это многоцелевые фрезерные станки с вертикальным расположением шпинделя и наклонно-поворотным столом. Фрезерные ЧПУ-станки с 4 и 5-ю степенями свобод помимо трех основных направлений (х,у,7,) дают возможность обеспечивать наклон и/или поворот заготовки или инструмента. Подобная компоновка позволяет изготавливать изделия более сложной формы, нежели трёхкоординатные фрезерные станки
(рис. 3). К преимуществам 4 и 5-ти осевых фрезерных станков можно отнести возможность изготавливать более сложные изделия, а также увеличение срока службы инструмента и станка за счет оптимизации взаимного положения инструмента и заготовки в процессе фрезерования. К минусам можно отнести сложность наладки, дороговизна обслуживания, необходимость регулярного проведения мероприятий, связанных с повышением квалификации персонала.
а) б)
Рис. 3. Разновидности фрезерные станков с ЧПУ: а) четырёх-координатный; б) пяти-координатный
Обрабатывающий фрезерный центр с ЧПУ. Это высокопроизводительный свер-лильно-фрезерный центр с ЧПУ. Станок такой компоновкой предназначен для об-
работки заготовок со всех сторон кроме примыкающей к станочному приспособлению. Стол оснащён вакуумными модулями для фиксации заготовок. Эти модули
свободно перемещаются по направляющим станка (см. рис. 4 а). К плюсам можно отнести классическую портальную систему, возможность интегрирования станка в автоматизированную линию, обработку деталей в маятниковом режиме и компактный размер. К недостаткам относятся высокая стоимость и сложность наладки/ремонта [2].
Токарно-фрезерн ые обрабатывающие центры с ЧПУ совмещают в себе сразу 2
станка. Подобная компоновка значительно расширяет возможности подобного универсального оборудования (рис. 4 б). К плюсам можно отнести широчайшие возможности обработки, использование стандартного токарного и фрезерного инструмента, повышенная производительность. К минусам можно отнести сложность наладки, необходимость наличия в штате высококлассных специалистов наладчиков [3].
а) б)
Рис. 4. Фрезерные станки с ЧПУ: а) обрабатывающий фрезерный центр с ЧПУ; б) токар-но-фрезерные обрабатывающие центры с ЧПУ
Исходя из вышеизложенного, разработка принципиально нового фрезерного станка с ЧПУ является крайне сложной задачей. Однако для выполнения узкоспециализированных задач допустимо разработать нестандартное решение. Авторами стать предлагается компоновка фрезерного станка с ЧПУ с картезианской схемой: оси Х и У перемещают рабочий орган, а ось Z осуществляет подъем и опускание стола. Применение такой конструкции позволит снабдить станок сменными головками, позволяющими не только осуществлять
3Д печать. Комбинируя сменные головки, можно вести постобработку напечатанных заготовок не снимая изделие с рабочего стола. Кроме того, конструкцию стола можно реализовать по схеме дельта-принтера, только в отличие от него наклоны и перемещения будут осуществляться не экструдером, а соплом. Это позволит добавить станку две дополнительные степени свободы, расширяющие его возможности. Обрабатывать на данном оборудовании предполагается немассивные заготовки из неметаллических материалов.
операции механической обработки, но и
Библиографический список
1. Байтураев Э.Б. Конструктивные особенности фрезерных станков/ Э.Б. Байтураев, О.Г. Худасова // Инновационная наука. - 2021. - №7. - С. 39-40.
2. Сова А.Н. Результаты оценки технического уровня и тенденций развития современных фрезерных станков при изготовлении транспортных средств специального назначения / А.Н. Сова, Г.С. Мазлумян, Р.В. Ющук, С.А. Ерусланкин // СТИН - Станки Инструмент - научно-технический журнал. - 2021. - №12. - С. 2-5.
3. Обрабатывающие центры с ЧПУ. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://nanxing.ru/catalog/obrabatyvayushchie-tsentry-s-chpu/.
TYPES OF KINEMATICS OF CNC MILLING MACHINES
A.M. Dozhdelev, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor
A.Yu. Lavrentiev, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor
D.D. Kakorin, Post-graduate Student
I.P. Tulyaev, Student
Tver State Technical University
(Russia, Tver)
Abstract. This article discusses the main design solutions used in the design of CNC milling machines. Their brief description, purpose, key differences and areas of application, as well as advantages and disadvantages are given. The authors propose the development of a new CNC milling machine equipped with a lifting table and on which the possibility of changing working bodies will be realized, allowing not only machining, but also 3D printing.
Keywords: milling machines, CNC, layout, degrees of freedom.
