Фрезерный станок ЧПУ по дереву – конструкция, область применения

Резьба по дереву всегда относилась к особому виду промысла. Это действительно оригинальное произведение искусства, которое выглядит и стоит дорого.
такую красоту можно изготовить только на фрезерном станке с ЧПУ
Однако настоящих мастеров на так много, а спрос значительно превышает предложение. Чтобы внедрить серийное производство резных изделий, был создан фрезерный станок по дереву с числовым программным управлением: ЧПУ.

Управляемый 3Д фрезер, не что иное, как практическое применение пушкинской строки: «Поверил я алгеброй гармонию…». Резец обрабатывает заготовку не хуже, чем рука художника, а процесс выполняется с применением математических формул программного кода.

Что представляет собой фрезерный станок с ЧПУ по дереву?

фрезерный станок с ЧПУ по дереву
Конструктивно, аппарат состоит из двух связанных систем:

Механическая часть

Oбычный фрезерный модуль по дереву с электроприводом, который с помощью шаговых двигателей перемещается в 3D плоскостях. Кроме того, подвижным бывает и стол, на котором закреплена деталь. Это помогает фрезерному станку быстрее выполнять деревообработку.

Вся конструкция закреплена на общей станине (раме), имеет фиксированное геометрическое положение элементов относительно друг друга. Фрезер ЧПУ по дереву – достаточно точный инструмент, механика выполняется из качественного металла с низкой степенью износа.

Электронная начинка

Управляет положением токарно-фрезерного шпинделя, скоростью вращения мотора, силой давления на дерево. Программатор с числовым управлением выбирает оптимальную траекторию фрезерного блока и болванки относительно осей координат.

Деревообрабатывающие центры могут иметь собственный компьютер, либо программироваться сторонней ЭВМ: вплоть до планшетов под управлением Android. Мини фрезерные установки часто оборудуются портом для карты памяти, в которую предварительно загружается программа.

Существуют и чисто механические копировально-фрезерные станки по дереву. При помощи зонда или щупа, оператор приводит в движение координатный механизм фрезера.
копировально-фрезерный станок
Обработка выполняется строго по шаблону, без возможности изменить конфигурацию детали. Фрезерный станок по дереву с модулем ЧПУ работает по виртуальной матрице, которая находится в электронных «мозгах». При этом, у оператора всегда есть возможность откорректировать программу.

Оборудование применяется как в домашней мастерской, так и в деревообрабатывающей промышленности. Например, фрезерный комплекс с ЧПУ «Бивер» (Beaver), получил прописку на крупных мебельных фабриках, по причине удачного сочетания цены и скорости обработки.
фрезерный комплекс с ЧПУ Beaver

Участие оператора минимально: загрузить программу работы, вовремя убирать готовое изделие, и подкладывать на разделочный стол новую деталь. Впрочем, самые продвинутые фрезерные агрегаты могут самостоятельно загружать очередной деревянный массив.

Важно! Главное достоинство автоматического оборудования: не требуется дефицитный и высокооплачиваемый персонал с «золотыми руками». Достаточно квалифицированного художника, имеющего опыт работы в графических редакторах.

Принцип работы фрезера с числовым программным управлением

Основа технологии – соединение точной механики и цифровой математики. Рука мастера направляет резец (или ручной фрезер) в нужное место дерева под точным углом.

Благодаря системе позиционирования, режущая кромка рабочего инструмента всегда оказывается в нужное время, в нужной точке, без непосредственного участия человека.

Причем если художник может ошибиться и допустить огрех, электронный модуль управления всегда точен.
обработка плиты из дерева фрезером ЧПУ

Специальная управляющая программа обрабатывает математическую модель заготовки, и присваивает каждой точке поверхности 3D координаты. Затем просчитывается траектория шпинделя, с учетом конфигурации и размера фрезы. Команда на позиционирование подается на исполнительные механизмы: шаговые двигатели.

Привод устроен следующим образом:
схема устройства фрезерного станка по дереву с ЧПУ
Расположенная поперек стола ферма с кареткой, движется вдоль него (ось «X»). Большое значение имеет механизм перемещения: опорные точки должны двигаться строго параллельно.

По ферме перемещается собственно фрезерный модуль, это ось «Y». Еще одна ось перемещения (мы ведь говорим о 3D): вертикальная ось «Z». Благодаря такой свободе движения, фрезерный шпиндель может оказаться в любой заданной точке трехмерной системы координат.

Более дорогие модели имеют возможность наклона шпинделя: для того, чтобы подобраться к самым отдаленным точкам под правильным углом. На столе может быть установлена подвижная платформа, или сама столешница бывает подвижной. Это не добавляет возможностей, но ускоряет работу.

Важная деталь, незаметная снаружи. Программа управления построена таким образом, что фрезерный модуль на станке движется по оптимальной траектории. То есть, если углубление выбирается в несколько проходов, в дереве остаются временные «мостики», чтобы конструкция не сломалась до окончания обработки.

Система программирования не имеет значения. Она может быть создана на любом языке, оператор не печатает длинные тексты на «Паскаль» или «Бейсик». Задание параметров и управление программой построено на визуальном интерфейсе.
интерфейс управления станком

А создание трехмерных моделей выполняется в привычных графических редакторах. Затем готовый файл просто импортируется в программу фрезерного станка с ЧПУ. Также оператор может вручную задать траекторию фрезы, если этого требует технология или особенности заготовки.
программное задание траектории фрезы

Характеристики оборудования: на что обращать внимание

С конструкцией разобрались. Она может немного отличаться на разных моделях, но принцип действия единый. Теперь поговорим о технических параметрах.

Казалось бы, возможности избыточными быть не могут: чем мощнее (длиннее, маневреннее, быстрее), тем лучше. Однако, станок ЧПУ – изделие высокотехнологичное и дорогое. Поэтому для правильного выбора надо понимать, за что платим.

Размер рабочего стола

От этого параметра зависят две вещи, взаимно исключающие друг друга:

  • чем больше стол – можно обработать более крупное изделие;
  • чем меньше стол – тем проще разметить станок в помещении.

Компактный фрезерный станок может все, кроме выпиливания филенок на полотнах дверей (они просто не поместятся в рампу).
мини фрезерный станок для домашнего использования

Мощность шпинделя

Вопреки распространенному мнению, этот параметр не связан с размером. От него зависит, насколько твердую заготовку вы сможете обработать. На качество фрезеровки напрямую влияет число оборотов вала.

Чем они выше – тем ровнее получается срез. В чем связь с мощностью? При работе с твердым деревом, растет сопротивление. Слабый двигатель начинает терять обороты, и обработка поверхности заготовки будет неравномерной: местами гладко, местами с заусенцами.

От этой характеристики станка зависит еще и скорость работы. Если двигатель работает с нагрузкой 80% — 90%, ему необходимо давать время на остывание. А фрезерный аппарат с 50% запасом мощности, работает на 2/3 номинальной нагрузки, и легко переносит непрерывную работу.

Обратите внимание
Запас мощности — это более высокая стоимость и повышенный расход электроэнергии.

Дополнительные элементы оборудования

  1. Поворотный механизм каретки фрезера. Опция, безусловно, полезная. Она добавляет «трехмерности».  • Поворотный механизм каретки фрезера с ЧПУ Если необходимо обработать заготовку снизу, вам не придется переворачивать изделие на 180°, заново задавать нулевую координату, и запускать процесс повторно. Но такое оборудование увеличивает стоимость.
  2. Встроенный компьютер с экраном и программным обеспечением. Добавляет удобства и оперативности при установке новой визуальной модели.
    компьютер с экраном и программным обеспечением Безусловный плюс – возможность в реальном времени вносить изменения в процесс обработки. Но стоимость этой опции настолько велика, что полноценное рабочее место входит в состав только крупных деревообрабатывающих комплексов для промышленного применения.

    Фрезерные станки для небольших мастерских, и тем более, домашнего использования, вполне обходятся подключением к отдельному компьютеру или ноутбуку.

  3. Возможность установки нескольких фрез. Ни на что другое, кроме как на скорость работы, не влияет. Отличная опция для 3D копировального аппарата: можно изготавливать сразу несколько одинаковых деталей.
    установка нескольких фрез увеличивает производительность станка
    Такая комплектация фрезеров применяется в серийном столярном производстве или для домашней мастерской.
  4. Четвертая координата. Фактически, это поворотный шпиндель (как на токарном станке) вместо крепежного стола. Позволяет обрабатывать деталь, поворачивая ее вокруг собственной оси.
    поворотный шпиндель - удобен для работы по всей площади заготовки
    Основные преимущества – обработка цилиндрических деталей (на трехмерном станке это довольно сложно), использование шпинделя в качестве полноценного токарного станка. То есть, вы получаете два инструмента в одном корпусе.
  5. Вакуумный отвод опилок. Опция, без которой тяжело работать в принципе, а в домашних условиях и вовсе не возможно. Отказываться от подобного оснащения нежелательно, вам все равно впоследствии придется пристраивать шланг от пылесоса.

Классификация фрезеров с ЧПУ

Несмотря на кажущееся разнообразие, основных видов фрезерных аппаратов с ЧПУ всего два:

  1. Консольный: в котором деталь закреплена неподвижно, а шпиндель перемещается в трехмерном пространстве.
  2. Без консольный – всё наоборот. Стол с заготовкой перемещается относительно фрезера.

Остальные подвиды – это модификации базовых конструкций. Например, комбинированный агрегат, в котором подвижна и консоль с мотором, и столешница. Добавление токарного шпинделя – это четвертая координата консольного фрезера.
консольный фрезерный станок по дереву с ЧПУ

Как выбрать фрезер с ЧПУ?

На самом деле, ответ простой. Есть два критерия: что вы собираетесь на нем делать (в каком количестве), и где вы его поставите? Отсюда и характеристики, и стоимость изделия.
Настольная модель для домашнего применения (на которой вы даже балясину не сможете вырезать) стоит до 50000 руб. Места занимает не больше, чем обычный сверлильный станок.
Настольный фрезерный станок для дома
Агрегат для мини мастерской, на котором можно сделать что-то серьезное: ценовой диапазон от 100 до 500 тыс. рублей.
 для мастерской подойдет такой фрезерный станок по дереву с ЧПУ Liga
А промышленное оборудование для серийного производства, верхней ценовой границы не имеет в принципе.

Видео советы мастера со стажем по выбору станка с ЧПУ

Речь пойдет о полупрофессиональных и профессиональных фрезерных станках для дерева с числовым программным управлением. Обзор цен и производителей.

Обучение работе на станке ЧПУ для новичков — видеоурок

Ссылка на основную публикацию