3D CNC фрезер по дереву

Современные деревообрабатывающие станки со встроенным блоком ЧПУ представляют собой высокотехнологичное оборудование, с помощью которого можно выполнять множество операций. Однако даже автономные центры имеют ряд ограничений и особенностей эксплуатации, о которых нужно узнать подробнее.

Область назначения

Фрезерный станок для обработки деревянных заготовок с ЧПУ может иметь различную конструкцию. Но принцип работы у всех одинаков – режущий инструмент устанавливается на вращающийся вал. Перемещение фрезы по поверхности заготовки происходит при ее смещении или изменении положения инструмента. В последнем случае применяется движущаяся каретка, которая имеет три степени свободы.

Конструктивно фрезерные станки с ЧПУ для работы по дереву или аналогичных материалах имеют схожую конструкцию. Они состоят из силового агрегата, от которого вращательный момент передается на шпиндельную бабку. В моделях класса «Хобби» эту функцию может выполнять ручной инструмент, интегрированный в оборудование. Для изменения положения режущего инструмента относительно детали может выполняться по двум схемам – смещение заготовки или блока с фрезой. При этом учитывается количество задействованных координат.

Управление функциями осуществляется с помощью встроенного блока ЧПУ (CNC), который осуществляет смещение заготовки (инструмента) по заданной программе. Для этого в конструкции числового программного управления предусмотрена система ввода данных, а также интерфейс, на котором указывается текущий прогресс выполнения программы.

С помощью станков с ЧПУ для обработки дерева в 3D режиме можно выполнять следующие операции:

• концевая обработка. Она заключается в формировании пазов, в том числе и сквозных, канавок, окон;
• торцевое фрезерование. Этот метод необходим для обработки больших поверхностей;
• фасонная обработка. Предназначена для изготовления профильных выемок сложной формы. Область применения – мебельные и оконные производства;
• отрезные операции. Для этого применяются дисковые фрезы. Причем торец заготовки зачастую не ровный, а имеет определенную конфигурацию.

Для выполнения этих функций необходимо не только правильно подобрать оборудование, но и установить соответствующую фрезу. В большинстве моделей по дереву с ЧПУ для изготовления 3d выемок применяется несколько типов режущих инструментов. Это позволит выполнять полный цикл автоматической обработки за короткое время.

При выборе определенной модели CNC учитываются не только ее эксплуатационные качества, но и свойства материала обработки – плотность древесины, наличие допустимых дефектов. Важно, чтобы во время работы привод станка не испытывал перегрузок.

Основные технические характеристики

Станки по дереву с блоком ЧПУ для обработки заготовок, в том числе с функцией формирования 3D моделей, обладают эксплуатационными ограничениями. Они влияют на скорость обработки, требования к параметрам заготовки и на перечень выполняемых операций.

Область применения этого типа оборудования широка. Обрабатывающие центры могут устанавливаться на серийных производствах различной производительности, ремонтных мастерских, цехах по изготовлению рекламной продукции. Последний вариант предусматривает возможность формирования 3D форм из деревянных заготовок.

Для выбора подходящей модели рекомендуется обращать внимание на следующие характеристики оборудования:

• габариты заготовок. Обрабатываемая деталь должна полностью помещаться на рабочей поверхности стола. В противном случае после выполнения цикла фрезерных операций в одной части необходимо будет вручную смещать ее относительно режущего инструмента. Также при превышении размеров заготовки нередко требуется перенастраивать параметры оборудования;
• особенности конструкции. Прежде всего следует обратить внимание на материал изготовления и конфигурацию портала. На него устанавливаются деревянные заготовки. Эта часть оборудования должна не только выдерживать максимально допустимый вес, но и максимально гасить возникающие вибрации. Помимо максимальных показаний смещения шпиндельной головки по осям координат учитывается величина смещения фрезы по оси Z;
• тип шпинделя. Для фрезерования 3D моделей необходимы специальные шпиндельные головки. Зачастую они имеют жидкостную систему охлаждения. В этом случае следует обращать внимание на марку производителя, а также принцип работы устройства;
• типы двигателей. Для точной обработки рекомендуется использовать сервоприводы. Если же точность не является определяющим параметром – можно выбрать модели с шаговыми электродвигателями;
• возможность установки нескольких фрез. Это напрямую влияет на производительность оборудования. Важно учесть посадочные размеры инструмента, а также способ их крепления в шпиндельную головку.

Для настройки оборудования используется специальное программное обеспечение. Зачастую оно поставляется вместе со станком по дереву с блоком CNC. Лучше всего выбирать варианты с русифицированным интерфейсом. При изготовлении 3D моделей необходимо проверить возможность создания программы для ее реализации.

При длительной эксплуатации шлифованные направляющие необходимо смазывать. Для этого лучше всего использовать встроенную систему подачи СОЖ или установить отдельный блок для выполнения этой функции.

Консольные фрезерные станки

Этот тип оборудования является наиболее популярным в настоящее время. Конструктивно он состоит из неподвижной платформы (консоли), на которую устанавливается обрабатываемая деталь. Шпиндельная головка с фрезой располагается на движущейся каретке.

Деталь крепится на поверхности рабочего стола. После ввода программы и установки фрезы нужной конфигурации каретка смещается относительно заготовки. С помощью приводов шпинельная головка опускается для обработки материала, согласно введенной программе.

Особенности конструкции и эксплуатации консольных фрезерных станков с ЧПУ по дереву:

• тип рабочего стола. Он может быть неподвижный или подвижный. Для обработки больших листовых материалов чаще всего используется конструкция первого типа.
• устройства цифровой индикации. Они необходимы для передачи данных в блок управления о текущем расположении фрезы и заготовки. Таким образом происходит согласование выполнения операций. Для оптимальной работы достаточно 3 прибора цифровой индикации;
• поворотная ось. С ее помощью выполняется обработка объемных фигур из дерева. Чаще всего подобное устройство является дополнительным компонентом. Возможность ее установки на оборудование проверяется еще на стадии приобретения.

Консольные фрезерные станки являются оптимальным вариантом для обработки листового материала. К ним можно отнести так называемые гравировальные модели 3D, которые предназначены для формирования объемного рисунка на поверхности заготовки.

Копировальный блок консольного центра необходим для сканирования оригинала и дальнейшего изготовления ее копии. Однако такое устройство чаще всего применяется для создания художественных скульптур и элементов интерьера.

Токарно-фрезерный станок

Это одна из разновидностей фрезерного CNC оборудования, предназначенная для изготовления балясин, фигурных стоек и подобных им элементов. Конструктивно напоминает стандартный токарный станок, но с некоторыми отличиями.

Вместо резцедержателя и резца в конструкции уставлен блок c фрезой. Крепление заготовки происходит классическим способом – между передней и задней бабкой. Заданная программа определяет скорость вращения и время остановки детали для формирования пазов и канавок нужной формы.

Технические параметры CNC станка с функцией 3D обработки, особенности его компоновки:

• размеры заготовок. Они ограничены расстояниями от пинолей задней и передней бабки. Также учитывается максимально допустимый диаметр деревянной детали;
• изменение скорости вращения. Происходит за счет коробки скоростей или корректировки параметров асинхронного двигателя. Последний вариант является распространенным для небольших установок;
• возможность применения резца для выполнения токарных операций. Это повышает функциональность оборудования, но напрямую сказывается на его стоимости.

Зачастую такие деревообрабатывающие станции делают в настольном исполнении. Это объясняется относительно небольшими размерами заготовок и требуемой компактностью оборудования.

Большинство заводских моделей рассчитано для подключения к электросети 380 В, в то время как полупрофессиональное и любительское оборудование может работать от стандартной однофазной сети 220 В.

Фрезерные станки класса «Хобби»

Помимо профессионального CNC оборудования в последнее время широкое распространение получили станки класса «Хобби».  Их особенностью являются относительно небольшие размеры, невысокий показатель производительности и простота обслуживания. Но наряду с этими факторами следует учитывать их доступную стоимость и возможность самостоятельного изготовления.

Чаще всего встречаются модели консольного типа. Это обусловлено простотой их конструкции и возможностью улучшения текущих параметров без глобального изменения конструкции. Подобное оборудование применяется в домашних мастерских или небольших частных производствах в качестве дополнительной оснастки.

К особенностям эксплуатации и проектированию подобных установок по дереву можно отнести следующие факторы:

• небольшие габариты и потребляемая мощность. Это является одним из факторов популярности подобных моделей среди любителей столярного дела. Но вместе с этим стоит отметить упрощенный набор функций и невозможность обработки заготовок средних и больших размеров;
• изготовление своими руками. Для этого применяются подручные материалы и комплектующие. В качестве основных компонентов рекомендуется использовать заводские элементы – шаговые двигатели, червячные пары для смещения каретки и т.д.;
• мобильность. Бытовой фрезерный станок с функциями 3D обработки можно не только самостоятельно переставлять в удобное место в мастерской, но и перевозить его.

Для самостоятельного изготовления рекомендуется применять готовые схемы блоками CNC, так как это облегчит дальнейшую настройку оборудования. В качестве программного обеспечения лучше всего использовать лицензированные вычислительные комплексы с открытым кодом. При наличии навыков программирования это позволит самостоятельно создать уникальную программу обработки деревянной заготовки.

Особое внимание следует уделить обслуживанию фрезерных станций по дереву с 3D обработкой и со встроенным блоком ЧПУ. В первую очередь это относится к проверке текущих параметров оборудования – корректному размещению шаговых двигателей, кареток и т.д. Также периодически проводится очистка компонентов от древесной пыли и стружки. В профессиональных моделях для минимизации выхода из строя дорогого оборудования установлены вытяжные системы.

В видеоматериале показан пример описания станка с ЧПУ: