Как работают координатно-сверлильные станки с ЧПУ? Сверлильный станок с чпу Сверлильный станок чпу по металлу

Сверлильные станки выполняют задачи по сверлению разнообразных деталей, которые затем пойдут на сборку более крупных механизмов.

Обрабатывать детали сверлильные станки позволяют очень легко. В современном мире можно встретить координатно-расточные, радиально-вертикальные, радиально-пазовальный и множество других разновидностей станков.

1.1 Особенности станков с ЧПУ

Помимо большого количества достоинств у стандартных сверлильных станков, есть у них и свои недостатки. В первую очередь они касаются того, что это оборудование является довольно-таки громоздким, и управлять его передвижением крайне сложно.

Большинство шпинделей, если речь идет про самодельный горизонтально-сверлильный, пазовальный или самодельный радиально-сверлильный станок, находится либо в полностью неподвижном, либо в частично-подвижном положении.

То есть их можно контролировать только отчасти. Все же перемещения деталей осуществляются вручную, за счет вращения стола, если такая характеристика на нем присутствует, или перемещения самих фиксирующих элементов.

При этом если вами не используется координатно-ориентированный стол, работать придется практически на глаз, а это тоже отнимает время, особенно у новичков.

Такая слабая функциональность в плане эффективного перемещения деталей не могла быть не замечена, что и привело к появлению станков с ЧПУ.

В настоящее время ЧПУ расшифровывается, как «числовое программное управление». Это специальный модуль, который способен считывать команды и передавать их на рабочее оборудование.

При этом существуют разные модели ЧПУ. Некоторые модели предназначаются для широкого применения (например сверления по дереву), другие же идеально подходят, когда человеку нужна обработка деталей на станке.

Установленный на настольный станок ЧПУ позволяет настраивать перемещение его элементов. Сами перемещения осуществляются за счет движимых планок, валовых винтов и т.д.

Разные модели такого оборудования перемещаются по-разному. Расточные станки с ЧПУ перемещают только заготовку и сам шпиндель, но только в одной плоскости. Впрочем, большего расточные станки и не должны предоставлять, ведь их задачи довольно тривиальны.

Пазовальный горизонтальный станок с ЧПУ, хотя такие модели встречаются довольно редко, больше функций для перемещения отдает на поддерживающий стол.

Радиально-сверлильные модели станков, в частности 2Р135Ф2, а также другие их радиально-вертикальные подобия с ЧПУ раскрываются в полной мере. В таком оборудовании движению предаются практически все элементы.

Если расточные станки с ЧПУ способны управлять своими деталями в почти что одной плоскости, то радиально-сверлильные уже могут менять положение шпинделя, стола, его элементов и т.д. Конечно, перемещение абсолютно всех деталей вовсе не требуется.

Например, если радиально-сверлильный станок может перемещать стол по оси X и Y, то ему остается только отрегулировать высоту шпинделя, но в самом его перемещении уже необходимости нет.

Как вы сами понимаете, горизонтальный настольный станок с ЧПУ в наше время практически не встретить, а создать самодельный прототип такого оборудования своими руками крайне сложно. Однако это вполне нормально, ведь оборудование, которым ведется высокоточная обработка по металлу и не может иметь простую конструкцию.

Та же модель станка 2Р135Ф2 состоит из огромного количества деталей, а ведь это относительно простой, если сравнивать с современными координатно-сверлильными моделями механизм.

2 Принцип действия оборудования с ЧПУ

Алгоритм действия станка с ЧПУ можно описать несколькими простыми предложениями.

В его работе заложены принципы вычисления координат в заданной плоскости. Устаревшие ЧПУ, типа тех что установлены на станке 2Р135Ф2, не отличаются особой сложностью.

Это скорее вычислительные машины, чем компьютеры. Оно либо не снабжены процессорами и мощным вычислительным оборудованием, либо оборудованы ими только частично.

Впрочем, и этого более чем достаточно. Для считки информации в устаревших моделях чаще всего используется перфолента. Например, восьмирядная перфолента на станке 2Р135Ф2. Сейчас же такое оборудование преимущественно считывает цифровые носители.

Алгоритм функционирования:

1. Рабочий определяет координаты расположения детали.
2. Производится ввод данных в ЧПУ. Данные вводят последовательно, точка за точкой.
3. Запускается процесс обсчета траектории движения, работы.
4. Настраиваются все необходимые элементы на станке, фиксируются рабочие сверла.
5. Включается работа станка.
6. За счет перемещения шпинделя или стола рабочий элемент передвигается на нужную точку и выполняет свою задачу.
7. После завершения ЧПУ переходит в режим ожидания, запрашивая алгоритм своих последующих действий.

Специфика работы разных моделей станков будет отличаться. Те же расточные образцы по своему типу перемещения и манипуляций с рабочими инструментами будут серьезно различаться, но общий принцип действия остается все тем же.

Перемещение элементов происходит механически, за счет манипуляций с рейками, винтами и т.д. Но команды на них подаются электронные, а весь обсчет ведется вычислительными приборами.

2.1 Создание самодельного станка с ЧПУ

Руки умельцев не зря прозвали золотыми, ведь многие изобретатели научились создавать своими руками станки, что работают точно так же, как современные агрегаты с ЧПУ.

Конечно, самодельный механизм такого типа будет уступать заводскому. И характеристика его действий будет далека от идеальной, но такие сборные станки все же можно использовать для работы по металлу, дереву и т.д.

Больше всего мороки при сборке самодельного станка появляется, когда необходимо создать замену базовым ЧПУ, а также манипуляционным планкам, что движут горизонтальный инструмент в связке с вычислителями.

Для этих целей используют:

• Современные компьютеры;
• Специальное программное обеспечение;
• Небольшие процессоры для задания простейших команд;
• Специальные планки и переводчики, снятые с принтеров.

На компьютере задается программа, и она же обсчитывает весь процесс работы. Затем его подключают к системе, с уже заранее установленными параметрами. Причем нужно также будет разметить координаты на столе.

За счет прямой или непрямой передачи команд осуществляется манипуляция движением рабочего элемента. А сам элемент движется на рейках, что дает ему возможность перемещаться в трех плоскостях.

Рейки и движок для перемещения можно собрать самостоятельно (это крайне сложно, но возможно), а можно снять с принтеров или другой подобной техники, приспособив для личных нужд.

2.2 Создание самодельного станка с ЧПУ (видео)

Сверлильные станки с блоком ЧПУ предназначены для автоматизации процесса формирования сквозных и глухих отверстий, зенкования, развертки. Они отличаются от аналогичного оборудования высокой скоростью выполнения операций, а также возможностью оперативной переналадки для обработки деталей различной конфигурации.

Виды станков и их конструктивные особенности

Наличие цифрового программного управления в оборудовании вносит коррективы в конструкцию и компоновку. Сверлильные станки этого типа имеют дополнительный функционал и могут использоваться для поточного производства.

Главным отличием является подвижный рабочий стол. С помощью системы подач он может изменять свое положение в горизонтальной (продольной и поперечном направлении) и вертикальной плоскости. Это осуществляется с помощью шаговых двигателей или сервоприводов, соединенных с электронным блоком управления. Таким образом достигается максимальный показатель автоматизации работы сверлильного оборудования с ЧПУ.

Существуют следующие конструктивные особенности, характерные для этого типа оборудования:

• расположение шпинделя – вертикальное или радиальное. Чаще всего встречаются модели с вертикальным шпинделем и возможностью поворота рабочего головки;
• исполнение – настольное или напольное. Для обработки массивных заготовок с большими габаритами необходим хороший показатель устойчивости. Его могут обеспечить только напольные модели;
• револьверные головки. Они дают возможность применять несколько типов сверл без смены каждой. Изменение положения конкретного сверла происходит за счет смещения головки;
• количество шпинделей. Для одновременной обработки заготовки в сложных станках предусмотрены несколько шпинделей.

Функционирование рабочей головки и координатного стола выполняется с помощью блока ЧПУ, установленного в оборудование. Современные модели имеют электронный блок управления с возможностью подключения к компьютеру. Это дает возможность оперативно составлять программы для обработки без промежуточного задействования станка. В дальнейшем достаточно загрузить ПК в блок управления и протестировать ее.

Аналогом револьверной головки является инструментальный магазин. Этот блок предназначен для атомической смены режущего инструмента в процессе обработки материалов.

Основанные технические характеристики

Определяющими характеристиками сверлильных станков с ЧПУ являются набор функций, параметры электронного блока управления и требования к заготовкам. Для ознакомления с ними необходимо изучить паспорт оборудования.

В зависимости от материалов обработки сверлильные станки с ЧПУ могут выполнять формирование отверстий в деревянных или металлических заготовках. Для выполнения этих операций в оборудовании предусмотрены дополнительные узлы. Для металлообработки есть блок подачи охлаждающей жидкости и емкость для сбора металлической стружки и пыли. Во время сверления деревянных изделий побочные продукты удаляются с помощью воздушной вентиляции.

Но несмотря на эти отличия оборудование этого класса имеет ряд общих технических параметров:

• параметры подач рабочего стола – максимальные показатели перемещения и скорость выполнения этих операций;
• частоты вращения шпиндельной головки;
• номинальная мощность силовой установки главного привода;
• допустимые габариты и вес обрабатываемой детали;
• конструкция головки для установки сверла — классическая, револьверная или инструментальная;
• способ подачи СОЖ. Для металлообрабатывающего оборудования оптимальным вариантом является подача охлаждающей жидкости через сверлильный инструмент;
• точность позиционирования. Для повышения этого параметра в оборудовании применяются гидравлические цилиндры. С их помощью выполняется надежная фиксация детали на рабочем столе;
• размеры рабочего стола и возможность установки дополнительной конструкции для обработки больших заготовок;
• параметры ЧПУ – тип управления, способы ввода информации, приборы индикации.

Оборудование этого типа может работать в автоматическом или полуавтоматическом режимах. В первом случае операции выполняются без участия работника. Во втором – после каждого цикла необходимо ввести подвергающую команду для продолжения обработки.

В видеоматериале можно посмотреть пример работы многофункционального оборудования:

Оборудование применяются для изготовления отверстий (как глухих, так и сквозных) и фрезеровки. Совмещая данные операции, наиболее востребованные в металлообработке, станки позволяют экономить производственные площади. Станки с ЧПУ подразделяются на следующие виды: вертикально-фрезерные, консольно-фрезерные, продольно-фрезерные, широкоуниверсальные.

По исполнению они могут быть напольными и настольными. Последние отличаются небольшими размерами и сферой применения.

Функции сверлильно фрезерного станка с чпу

• фрезерование,
• растачивание,
• сверление,
• нарезание резьб,
• зенкерование и т.д.

Оснащение ЧПУ делает оборудование более производительным. Детали на станке обрабатываются сверлами и фрезами.

Классификация сверлильных фрезерных станков с чпу

Признаки, по которым классифицируется оборудование:

• ось шпинделя может быть расположена горизонтально или вертикально;
• количество координатных передвижений фрезерной бабки и стола;
• количество применяемых инструментов (бывают как одноинструментными, так и многоинструментными);
• ручная или автоматическая установка инструмента в шпиндель.

Конструкция

Оборудование состоит из:

• основания;
• перемещаемого в разных направлениях стола;
• стальной колонны (полой);
• сверлильно-фрезерной головки, в шпинделе которой закрепляется режущий инструмент;
• двигателя;
• коробки скоростей (в шпиндельной головке).

Жесткость конструкции станков обеспечивается, в том числе, и отсутствием консоли. Сверлильно-фрезерная головка (она является коробкой скоростей) может обрабатывать наклонные поверхности и сверление под углом.

Преимущества сверлильно-фрезерных станков с чпу

• скорость,
• бесперебойная работа (обработка наклонных, вертикальных и горизонтальных поверхностей),
• простое управление,
• точность,
• низкий уровень шума,
• отсутствие вибрации,
• экономия рабочего пространства.

Как выбрать и купить сверлильно фрезерный станок с чпу

Подбирая сверлильно-фрезерный станок, стоит обратить внимание на нижеперечисленные характеристики:

• мощность,
• величина рабочего стола,
• оси для перемещения стола,
• максимальный диаметр сверления,
• частота вращения шпинделя,
• вес станка.

Сверлильно-фрезерные станки с ЧПУ находят применение в крупно- и мелкосерийных производствах (в зависимости от мощности и назначения).

Вы можете приобрести сверлильно фрезерный станок с чпу очень легко и быстро. Достаточно положить товар в корзину, оформить заказ и оплатить любым удобным способом.

Портальный сверлильно-фрезерный станок с ЧПУ применяется для сверления, нарезания резьбы и фрезерования. Оснащён как внешней подачей смазывающе-охлаждающей жидкости, так и подачей СОЖ через инструмент. Используется, в основном, для обработки фланцев, теплообменников и трубных досок. может использоваться в массовом производстве различных деталей.

Конструкция

Координатно-сверлильный станок с ЧПУ состоит из станины с продольными направляющими, по которым перемещается портал с суппортом, на котором закреплена вертикальная сверлильная шпиндельная головка. Станок оснащён основным и вспомогательным рабочим столом, трёхкулачковым гидравлическим зажимом, конвейером для стружки, гидравлической системой, системой подачи СОЖ, централизованной системой смазки, системой управления с осевыми приводами, пневматической системой и т. д. В базовой версии координатно-сверлильный станок с ЧПУ оснащается одним сверлильным шпинделем. По заказу на станок устанавливается до 4-х вертикальных сверлильных шпинделей для увеличения производительности.

Преимущества

Координатно-сверлильный станок с ЧПУ с неподвижным столом и подвижным порталом значительно экономит место по сравнению с машинами с подвижным столом. Станина станка сварная. Благодаря применению технологии искусственного старения сварной станины обеспечивается стабильность и точность работы машины. Усиленный портал значительно повышает жесткость всей системы, обеспечивая значительные скорости резания. Рабочий стол оснащен поперечными Т-образными пазами для фиксации зажимных инструментов и заготовок.

Шпиндель

Координатно-сверлильный станок с ЧПУ оснащён шпинделем с двигателем мощностью 37 кВт. По заказу можно установить шпиндель мощностью до 56 кВт и дополнительные - до 4-х штук - шпиндели. Прецизионный шпиндель ВТ50 с внутренним охлаждением вращается со скоростью от 30 до 3000 мин-1.

Пульт управления с маховичком

Пульт управления с маховичком позволяет вручную установить положение шпинделя для сверлении первого отверстия. Это ускоряет всю процедуру для отверстий одинакового диаметра. Это экономит много времени, повышая эффективность производства. Кроме того, при помощи пульта с маховичком можно осуществлять следующие функции: с его помощью можно ломать стружку, он позволяет удалять стружку, делать паузу в обработке и предотвращает поломку сверла.

Оптическое устройство поиска края заготовки

Координатно-сверлильный станок с ЧПУ оснащён оптическим устройством поиска края заготовки, которое позволяет легко определять положение края детали в автоматическом режиме.

Система ЧПУ SIEMENS 808D

На портальную сверлильную машину устанавливается система ЧПУ SIMENS 808D (Германия) с ЖК-экраном и интерфейсом RS232. Координаты сверления могут задаваться прямым преобразованием CAD / CAM или при помощи диалогового интерфейса. Система ЧПУ позволяет компенсировать ошибки, обладает функцией автоматической сигнализации и т.д. Отверстия в заготовке могут автоматически повторяться. Благодаря функции предварительного просмотра и повторной проверки положения отверстия перед сверлением машиной управлять очень просто.

Лучшие комплектующие

Для гарантирования точной и стабильной работы все важные комплектующие портальной сверлильной машины, такие как точный шпиндель, ШВП, роликовые линейные направляющие, система ЧПУ и сервопривода, гидравлический насос, клапана и т. д., используются только от лучших известных мировых брендов.

Востребованный на многих предприятиях вертикально сверлильный станок ЧПУ, подразделяется на разные виды и классы сложности. Такие станки применяют, чтобы выполнять работы по сверлению различных отверстий в заготовках; заниматься зенкерованием, рассверливанием.

Для этих операций, а также для нарезания резьбы внутри детали, пользуются свёрлами с хвостовиками цилиндрической или конической формы, резьбонарезными головками, развёртками, зенкерами, метчиками, прочим инструментом.

Преимущества

Главный параметр сверлильного оборудования – идеально точные отверстия. Достижению этой цели служат возможности таких сверлильных станков:

• настольных и на колонне;
• тех, у которых шпиндель подается автоматически;
• вертикальных – с одним и несколькими шпинделями;
• агрегатных и специализированных;
• горизонтально-центровальных, радиальных и резьбонарезных.

Учитывая особенности выпускаемой продукции, производственные объёмы, хорошо иметь в технической базе предприятия стационарное оборудование всех типов, чтобы выполнять сверление на оптимальных в данном случае станках.

Сферы применения оборудования

Основная сфера применения сверлильных станков – операции по металлообработке. Закрепление инструментов в шпинделях – вертикальное, а заготовки, подлежащие обработке, закрепляют на рабочем столе. Весьма сложно, перемещая детали, на глаз совместить ось её будущего отверстия с осью сверла. Поэтому этот процесс автоматизирован, чтобы ориентировать заготовку, получить отверстие с нужным диаметром.

Каталог оборудования с программным управлением включает следующие позиции востребованных станков:

• настольный – с одним шпинделем, используемый для сверления небольших отверстий – до 12 мм;
• радиально-сверлильный – со своей сферой применения, обрабатывающий крупные тяжёлые заготовки и высверливающий отверстия, которые надо расположить по дуге;
• горизонтально-сверлильный – для выполнения глубоких отверстий в узлах для стрелкового, артиллерийского оружия;
• центровальный – с его участием в торцах заготовок высверливают центровые отверстия;
• многошпиндельный – эффективен, если нужно одновременно просверлить несколько отверстий;
• с поворотным шпинделем – способен работать одновременно в двух плоскостях;
• агрегатный – имеет несколько силовых головок, действующих самостоятельно;
• спецстанок ограничивается набором определенных функций.

Создано оборудование, выполняющее комбинированную обработку заготовок: со сверлильной и расточной функциями одновременно, для сверления и нарезных работ (многошпиндельный вариант) и автоматические центры сверлильного профиля.

Что касается работы с древесиной, то популярны вертикальные, обрабатывающие с одной или двух сторон; выполняющие сверление вместе с фрезерными и долбёжными работами, они же предназначены для изготовления пазов, гнёзд и удаления сучков.

Станки вертикального типа

Отличительная особенность таких станков в том, что расположение режущего инструмента на стойке – вертикальное, он начинает движение благодаря мощному электродвигателю. А подвижная балка, перемещающаяся по стойке, – место для расположения основных узлов, которые обеспечивают технологический процесс.

Тип управления у большинства вертикальных станков – ручной или полуавтоматический.

Но когда нужна эффективная работа для налаживания массового производства, предпочитают вертикально-сверлильный станок с чпу. Он может быть радиальным (обычным или скоростным); с колонной коробчатого сечения, консольным или с магнитной подушкой.

Долгожитель серийного производства

Среди станков для сверления вертикального типа, есть модель2р135ф2. Ее серийный выпуск начался еще в 1979 году. Этот отечественный агрегат, вместе с другими востребованными моделями, выпускают на Стерлитамакском станкостроительном заводе. Помимо сверлильного металлообрабатывающего оборудования, предприятие производит разнообразие хонинговальных станков – шлифовально-притирочных, применяемых для валиков, плунжеров, втулок, концентрических отверстий в деталях. С заводского конвейера сходят десятки моделей металлообрабатывающего оборудования и режущего инструмента.

Если говорить конкретно о модели 2р135ф2, то она принадлежит к особо функциональным. У этого вертикального сверлильного станка с ЧПУ в револьверной головке – шесть шпинделей, стол координатный, называющийся еще и крестовым. Именно он способствует максимальной жесткости, высокой точности, обеспечивает удобную установку и смену инструмента.

На нем выполняют работы по:

• зенкованию, сверлению, рассверливанию и развертыванию;
• фрезерованию заготовок в технологическом процессе;
• обработке деталей, обходясь без предварительной разметки;
• нарезке резьбы;
• координатной обработке заготовок.

У данного вида оборудования много достоинств. Достаточно назвать лишь 5 главных:

1. Работает с большим диапазоном частоты вращения шпинделя и подач.
2. Автономно выбирает нормативный режим обработки заготовок из разного материала.
3. Достигается точность расстояний между осями у обрабатываемых отверстий.
4. Реально, включив автоматический режим, поворачивать револьверные головки.
5. Выполняет автоматически многооперационную работу с большим количеством отверстий.

По конструкции станок – предельно прост. Его основание соединено с колонной, а по вертикальным направляющим движется суппорт. На колонне произведен жесткий монтаж редуктора подач и коробки скоростей. На основании координатного стола перемещаются салазки. Они и передвигают рабочий стол в поперечном направлении. С помощью редуктора, стол может перемещаться и в другом направлении.

Модели 2Р135Ф2 было присвоено категорию качества высшего порядка, а числовое программное управление одновременно обеспечивает движение рабочего стола по двум осям – с точным позиционированием до 0,05 мм.

Оборудование новых моделей

Востребованы предприятиями и модели с ЧПУ – F6, F8, F10. Они служат для того, чтобы с высокой точностью сверлить сквозные и глухие отверстия в плоскостях и торцах мебельных щитов, заготовках из бруса. Они затем идут на изготовление корпусной мебели.

Такое оборудование нашло применение на мебельных фабриках, занимающихся массовым или серийным выпуском продукции. У станков немало преимуществ:

• за один проход заготовки обеспечивается процесс сверления всех карт присадки;
• простота в работе: нет необходимости перенастраивать станок на каждую деталь, выбирается нужная программа и устанавливается заготовка нового типа;
• легкость программирования: программа оптимизации сама выбирает вариант присадки (максимально быстрый при данном инструменте);
• возможен проходной режим работы (станок обслуживают два ) или режим возврата панели на загрузку (при работе одного оператора);
• надежная фиксация заготовок обеспечивается пневматическими тормозами;
• оборудованием можно управлять, пользуясь эргономичным пультом с отображением всех совершаемых операций.

У станочников есть возможность регулировать длину, ширину и толщину материала, а в работе участвуют вертикальные шпиндели (их 7) и 1-2 горизонтальных.

Центры сверления горизонтального типа

Сверлильные станки с чпу горизонтального расположения удобны, чтобы выполнять обработку массивных заготовок за краткое время, шпиндель с режущим инструментом – большим сверлом у них расположен в горизонтальной плоскости. На многих моделях заготовка устанавливается неподвижно. Сами же инструменты, благодаря наличию вращающегося барабана (на нем несколько подвижных шпиндельных головок), приближаются к заготовкам, безошибочно находя точки сверления.

Спектр современного сверлильного оборудования, помимо станков, которые можно встретить в гаражах, авторемонтных мастерских, мебельном производстве, в авиапромышленности и приборостроении; представлен надежными и максимально точными сверлильными центрами высокой мощности с числовым управлением, гарантирующими высочайшее качество.

Заключение

Сверлильное оборудование с возможностями числового программного управления востребовано в сфере промышленного производства, особенно вертикальный тип станков. Приобретая его, многие ориентируются на марку или руководствуются финансовыми соображениями, выбирая технику отечественного выпуска или же произведенную за рубежом. Главное, чтобы станок имел заводскую гарантию от производителя, соответствовал своему предназначению и чётко выполнял свои функции.