Станина гравировально фрезерного станка с ЧПУ

Очень большая, а точнее сказать, фундаментальная роль в конструкции гравировально фрезерного станка с числовым программным управлением отводится станине (или несущей раме). От жесткости станины станка напрямую зависит качество обработки поверхностей деталей, срок службы как самой станины, так и всех других узлов оборудования, а также его производительность.

Конструкции станины бывают нескольких видов:

• цельно литые;
• сборные(болтовое или клепочное соединение);
• цельно варенные.

Наиболее жесткие из вышеперечисленных – это цельно литые, однако, они обладают некоторыми значительными недостатками, такими как высокая стоимость и значительная масса. Несущая рама сборного типа, гораздо дешевле и легче, но такие рамы не долговечны и относительно часто нуждаются в сервисе(перетяжка болтов, клепок).

Наиболее оптимальным является третий вариант. Цельно варенная станина имеет сравнительно приемлиемый вес, а так же обладает достаточной, для выполняемых станком ЧПУ задач, жесткостью. Цельно варенная станина используется при изготовлении большинства современных станков ЧПУ.

Габаритные размеры несущей рамы – это, фактически, высота стола и размеры рабочего поля. Эти размеры зависят от предпочтений производителя. Сейчас можно встретить станки как сравнительно небольших размеров(метр на метр и меньше), так и гигантов с площадью обработки 13 на 3 м. В основном производитель старается привязать размеры рабочего поля к определенным, стандартным размерам обрабатываемого листового материала.

Рабочая площадь

Рабочей плоскостью станка принято считать узел станка, на который крепится заготовка. Эта поверхность выполняет опорную роль, а также строго фиксирует деталь в вертикальной плоскости. Даже при относительно небольшой погрешности в 0.1 мм серьезно страдает качество обработки. Учитывая это можно себе представить требования к точности изготовления элементов рабочего стола станка ЧПУ, стабильности геометрических параметров, вне зависимости от температурных условий, срока эксплуатации и нагрузок.

Каретка

Каретка – это движущийся элемент станка, на котором обрабатывающий инструмент либо какая-то другая оснастка перемещается по оси X. К выбору оснастки для станочного оборудования следует подходить с особым вниманием. К примеру, современная инструмент и оснастка Links - Russia - это качественная и надежная продукция. Движение каретки осуществляется с помощью специальных направляющих вдоль рабочего поля, которые обычно крепятся к несущей раме(станине). В движение каретка приводится посредством приводного двигателя(обычно шаговый или серво) через передачи(шарико-виновые или система рейка шестерня). Каретка имеет в своем оснащении систему позиционирования суппорта, который несет на себе шпиндели или какие либо другие обрабатывающие инструменты.

Система позиционирования

Система позиционирования – это один из важнейших узлов систем с ЧПУ. На большинстве станочного оборудования данная система реализована следующим образом:

1. Вдоль рабочей плоскости по оси X.
2. В поперечном направлении относительно рабочей плоскости по оси Y.
3. Подъем опускание инструмента по оси Z.

По каждому из этих направлений направлений система позиционирования имеет приводной двигатель, опорно-направляющую группу и систему передачи.

Приводные двигателя бывают двух видов: шаговые и серводвигателя. И те и другие имеют свои преимущества и недостатки.

Среди преимуществ шаговых двигателей стоит отметить:

• Ниже стоимость в сравнении с серводвигателями.
• Простота подключения и дальнейшего обслуживания.

Недостатки:

• Ограничение по скорости (максимум 1000 об/мин);
• Возможность потери шагов при критических нагрузках.

Преимущества серво двигателей:

• Сравнительно с шаговыми двигателями, более высокая скорость вращения(4000 об/мин).
• Более высокая мощность.
• Благодаря обратной связи, предусмотренной в серво двигателях позиция инструмента всегда известна и доступна для корректировки.

Минусы серводвигателей:

• Достаточно высокая стоимость;
• Необходимость более квалифицированного обслуживания;
• Сложная система подключения.

Что бы преобразовать вращательное движение привода в поступательное движение движимых узлов станка, применяются передачи. На современных станках ЧПУ встречаются передачи двух видов:

1. Шарико-винтовая пара(ШВП);
2. Передача типа рейка шестерня.

Передача типа рейка шестерня более дешевый и достаточно точный вариант(погрешность до 50 микрон). Шарико-винтовая пара вариант более дорогой, но практичный. Ее плюсы – это еще более высокая точность(до 5 микрон), возможность перемещать инструменты и оснастку для станков на более высоких скоростях.

Одним из главных элементов гравировально фрезерных станков ЧПУ являются опорно-направляющие группы. Эти группы станка непосредственно не участвуют в передаче момента движения другим узлам станка, однако от качества изготовления и геометрической целостности опорно-направляющих групп напрямую зависит точность позиционирования по всем трем осям. На качественных станках устанавливаются направляющие изготовленные с помощью высокоточного оборудования из высоколегированной стали. При непосредственном креплении направляющих на определенные узлы станка должна исключаться тепловая деформация устанавливаемых направляющих.

Обрабатывающий инструмент

Под обрабатывающим инструментом мы понимаем узел станка, который непосредственно контактирует с обрабатываемой деталью. Таким инструментом может быть фреза, закрепленная в шпинделе, плазменный резак, лазерный луч, или плоттерный нож.

Система автоматической смены инструмента

В некоторые гравировально фрезерные станки встроена система автоматической замены инструмента. Подобная система способна обеспечить более быстрый и точный процесс обработки детали. Так же среди плюсов следует отметить исключение из процесса смены инструмента человеческого фактора.

Вакуумный стол

Или иначе система вакуумного прижима считается самым прогрессивным способом крепления обрабатываемой заготовки к рабочей плоскости фрезерно-гравировальных станков. Работает эта систем следующим образом: Рабочий стол имеет на своей поверхности специальные отверстия, через которые осуществляется постоянный отсос воздуха. Деталь, которая находится на столе, перекрывает эти отверстия и из-за возникающего разрежения воздуха, жестко фиксируется на рабочей поверхности станка.

Ну и напоследок видео об устройстве графировально фрезерных станков с числовым программным управлением