Как выбрать фрезерный станок (фрезер) с ЧПУ по дереву своими руками

Фрезерные станки с ЧПУ выполняют резьбу по дереву в 3D при производстве элементов декора и интерьера, рекламной продукции, сувениров. Раскраивают криволинейные детали мебели и фасадов из натуральной древесины, выполняют рельефные работы (гравировка). Кроме дерева, обработке поддаются акрил, фанера, МДФ, гипс, мягкие металлические сплавы.

Процесс обработки материала происходит под контролем электроники по заранее подготовленной программе. Такое производство отличается быстротой и высокой точностью выполнения работ.

Классификация фрезеров с ЧПУ

Фрезерное оборудование с ЧПУ различается по технологическим возможностям: скорости обработки и величине заготовок.

Бытовые фрезеры с числовым управлением выполняют гравировку достаточно медленно, оснащаются слабыми электромоторами. При этом они небольшого размера, легкие. Созданы специально для обработки дерева в домашних мастерских. Станок размещается на столе или верстаке и предназначен для выполнения небольших деталей. Эксплуатировать его может начинающий мастер в качестве учебного пособия или для изготовления небольших единичных заказов.

Промышленные фрезеры с числовым управлением рассчитаны на долгую работу под контролем автоматики. На них устанавливают мощные электродвигатели, прочные механические узлы и обязательно увеличенную поверхность резки. Оборудование используется при производственных процессах, требующих высокой скорости обработки и максимальной точности, например, при раскрое крупных листов МДФ, ДСП.

Промышленные фрезерные линии работают в полностью автоматическом режиме. Станок самостоятельно заменяет заготовки и фрезы, обрабатывает детали с пяти сторон. Автоматическая замена резаков производится Системой автоматической смены инструмента, которая бывает рядной или карусельной. Линии оснащаются самыми качественными механизмами и сложными программами.

В зависимости от расположения фрезы станки могут быть:

• вертикально-фрезерными;
• горизонтально-фрезерными.

В промышленности шире применяются вертикально-фрезерные, более точно проводящие обработку и обеспечивающие жесткую фиксацию заготовки. Такой фрезер может обработать и детали под наклоном, независимо от их габаритов.

Различаются станки и количеством шпинделей: 2-шпиндельные, 3-шпиндельные и 4-шпиндельные модели. С увеличением числа шпинделей повышается производительность.

Устройство и комплектация фрезеров с ЧПУ

Принцип работы фрезеров с ЧПУ основан на системе позиционирования по координатам трех осей: X, Y, Z. Все передвижения каретки с резаком производятся под руководством ЧПУ по осям. Как правило, система реализуется таким образом:

• Y-ось — вдоль плоскости рабочего стола;
• X-ось — поперек плоскости рабочего стола;
• Z-ось — в вертикальной плоскости.

Система позиционирования по каждой оси состоит из:

• электромотора;
• системы приводов;
• опорно-направляющих устройств.

От свойств опор и направляющих зависит точность позиционирования и качество конечной продукции. Направляющие должны быть выполнены из высоколегированной стали и могут быть с прямоугольным или круглым сечением.

Устанавливаются направляющие следующим образом:

• по Х-оси для движения портала с двух концов стола;
• по Y-оси на портале для передвижения каретки с фрезой;
• по Z-оси на каретке для передвижения самой фрезы.

Кроме перечисленных деталей в конструкции присутствуют:

• суппортное устройство;
• валовый механизм;
• рабочий стол;
• станина;
• набор режущих инструментов (ножи, фрезы);
• струбцины для крепления деталей.

Резаки прикрепляются на вал с помощью конусного или цангового патрона, идущего в комплектацию.

Электродвигатель передает движение суппортам, балкам (порталам) и шпинделям посредством зубчатой или винтовой передачи. Шпиндель оснащается воздушным или водяным охлаждением.

Для осуществления прямолинейного фрезерования дополнительно используют линейное направляющее устройство, снабженное прижимными механизмами.

Тип электродвигателя

На фрезерах с ЧПУ по дереву устанавливаются электромоторы:

• шагового типа;
• с обратной связью (серводвигатели).

Тип электромотора зависит от планируемых задач и мощности станка.

Шаговый электромотор трансформирует импульсы электросигналов в механическое движение ротора с остановкой в нужном положении. Такой тип электродвигателя обеспечивает точный контроль над скоростью и позиционирование без использования контроллера обратной связи. Он очень прост в обслуживании и обходится сравнительно недорого. При этом скорость двигателя не превышает 1000 оборотов в минуту, а при максимальных нагрузках существует вероятность потери шага.

Серводвигатели в отличие от шаговых не крутятся постоянно, а получив сигнал, совершают движение и останавливаются до следующего сигнала. Сервоприводы обладают механизмом обратной связи, который позволяет исправлять ошибки. Это означает, что если надавить на привод, он будет сопротивляться, пытаясь вернуться в нужную точку.

Серводвигатели вращаются быстрее, они мощнее и точнее. Но значительно удорожают стоимость фрезера. Обслуживание их требует специальных навыков, поэтому доверяется квалифицированным кадрам. Управлять серводвигателями также сложнее.

Фрезер с сервоприводом необходим для высокоскоростной обработки материалов (чаще раскроя листов) или при изготовлении матриц высокой точности.

Дополнительные приспособления

По специальному заказу фрезер с ЧПУ комплектуется дополнительными устройствами, расширяющими функционал:

• четвертая поворотная ось: позволяет изготавливать детали сферической, конической или цилиндрической формы, украшенные резьбой. Например, колонны, столбики, балясины, ножки для мебели сложной формы;

• вакуумная столешница: необходима при частом выкраивании листов ДСП, МДФ, фанеры на элементы сложной формы. Стол с вакуумной помпой плотно удерживает вырезанные заготовки без использования механики.

Выбор фрезера с ЧПУ

Подбирая фрезерное оборудование с ЧПУ по дереву, следует учесть важнейшие характеристики.

Размеры рабочей столешницы

Они определяют размер заготовки, которую можно будет фрезеровать на этом ЧПУ станке. Размер столешницы должен быть чуть больше, чем планируемые габариты заготовок, поэтому предварительно нужно определиться со сферой применения станка:

• если планируется выполнять накладную резьбу, достаточно 90 х 60 см;
• для панно, картин и мебельных фасадов — 120 х 120 см;
• для фрезерования дверных полотен — 130 х 250 см;
• для изготовления мелких изделий, сувениров — от 30 х 30 см.

Тип и мощность шпинделя

Для работы с небольшими элементами достаточно мощности шпинделя от 1500 до 2200 Вт. Если планируется фрезерование материала глубже 80 мм, раскрой толстой фанеры, дерева, МДФ — необходим шпиндель мощностью от 3000 Вт. Для обработки деталей из фторопласта подойдет маломощный 1500 Вт. Промышленные станки ЧПУ с автоматической сменой резаков оборудуются шпинделями мощностью от 4000 Вт.

Второе отличие шпинделей — система охлаждения, она может быть водяной или воздушной. При обработке дерева достаточно более дешевой и простой водяной системы охлаждения.

Высота фрезеруемой детали

Толщина или высота детали зависит от координаты Z. Максимальное значение координаты соответствует расстоянию от портала до столешницы и подбирается так:.

• для работы с большими изделиями из дерева (столбами, кронштейнами) необходимо оборудование высотой от 20 см;
• для раскроя, выполнения рекламных заказов и небольших изделий достаточно 15 см.

Тип управления

Есть три варианта: отдельная стойка или пульт, компьютер и плата, компьютер и ЛПТ. Последний не подойдет для профессиональных работ.

Второй вариант удобен тем, что на мониторе компьютера отображается весь ход работы. Он требует приобретения компьютера, который используется на весь технологический процесс.

Пульт-стойка хорош тем, что система управления полностью интегрирована с фрезером. Например, при отключении электричества станок фиксирует позицию и запустится с этой точки. Пульт прост в управлении, защищен от запыления. Управляющая программа пишется на компьютере.

Управление станками по дереву с системой смены инструмента, поворотными осями или несколькими шпинделями эффективнее и проще с помощью пульта-стойки.

Надежность

О ней в первую очередь говорит вес оборудования. Если станок с габаритами 120 х 120 см весит всего 250 кг, он выполнен из легких, некачественных материалов. Надежное оборудование должно весить не менее 400 кг.

Фрезеры с ЧПУ по дереву производятся в тяжелой, средней или легкой категориях. Подбирается категория в зависимости от обрабатываемых материалов. Категории отличаются между собой материалами и устройством основания, величиной сечения металлоконструкций, массой и ценой.

В видеоролике представлена работа 4-осевого фрезерного станка по дереву: