Станки с ЧПУ: определение, основные типы, применение и цена

Что означает ЧПУ?

ЧПУ расшифровывается как компьютерное числовое управление, компьютеризированный производственный процесс, использующий программное обеспечение и код для управления движениями различных типов оборудования с ЧПУ. С помощью этой технологии машинисты и другие квалифицированные рабочие используют механический дизайн, чертежи, математику и навыки компьютерного программирования для производства деталей. Например, программисты и операторы ЧПУ могут взять металлическую заготовку и создать важнейший аэрокосмический или автомобильный компонент. Многие современные станки объединяют несколько инструментов в один, оптимизируя процесс обработки с ЧПУ.

В чем заключается функция ЧПУ?

Основная функция ЧПУ — управление движениями станка. Оцифрованные данные, компьютер и программа автоматизированного производства (CAM) работают вместе, чтобы управлять, автоматизировать и контролировать движения инструментов с ЧПУ. В крупных промышленных станках компьютер обычно встроен в бортовой контроллер, в то время как в небольших моделях для любителей используется внешний компьютер.

Контроллер ЧПУ работает с несколькими двигателями и приводными компонентами для выполнения и контроля запрограммированных движений. Система обратной связи постоянно контролирует и регулирует скорость, скорость подачи и положение фрезы на более сложных станках.

Что является примером станка с ЧПУ?

Фрезерный станок, вероятно, является самым популярным примером станка с ЧПУ. Тем не менее, существует и ряд других, включая токарные станки, электроэрозионные станки (EDM), шлифовальные станки, лазерные резаки, плазменные резаки, водометы, маршрутизаторы с ЧПУ и 3D-принтеры. И хотя процесс обработки на каждом из них в той или иной степени отличается, основные принципы процесса обработки остаются одинаковыми для всех.

Давайте рассмотрим эти машины по отдельности, чтобы определить, в чем уникальность каждой из них.

Фрезерные станки с ЧПУ

Как работает фрезерный станок с ЧПУ?

Процесс фрезерования на станке с ЧПУ начинается с проектирования детали в программе автоматизированного проектирования (CAD), после чего она преобразуется в формат, который может быть воспринят фрезерным станком с ЧПУ. Программа автоматизированного производства (CAM) экспортирует эту информацию в программу станка с ЧПУ, обычно в формате G-кода. Станок считывает закодированные инструкции и вводит их в действие, управляя каждым движением станка. Этот процесс дублирует проект CAD в соответствующем материале с точностью, высокой производительностью, меньшими трудозатратами и повторяемостью.

В чем польза фрезерного станка с ЧПУ?

Одним из важнейших преимуществ фрезерного станка с ЧПУ является его универсальность. Фрезерные станки с ЧПУ могут резать материалы — сталь, железо, алюминий, сплавы и т.д. — и изготавливать детали по индивидуальному заказу быстрее, чем традиционные методы обработки. Они могут обрабатывать в вертикальном или горизонтальном положении, фрезеровать плоско или под углом, создавать неровные поверхности или полости.

Станки с ЧПУ идеально подходят для обработки пресс-форм, где необходимо одновременно управлять двумя или тремя осями фрезерного стола для создания полостей и контуров поверхности. Эти станки отлично подходят для изготовления любых деталей — от чугунных литейных форм и стержневых коробок до самых сложных деталей из нержавеющей стали для аэрокосмической, военной и медицинской промышленности.

Что следует учитывать при покупке фрезерного станка с ЧПУ?

• Технические характеристики станка: Соответствие размеров фрезерного станка с ЧПУ типу работ, которые вы будете выполнять.
• Производитель: Как и другие товары, некоторые ведущие бренды фрезерных станков с ЧПУ имеют репутацию производителя.
• Простота программирования: Каждый станок отличается от другого, поэтому убедитесь, что вы сможете создавать программы на этом станке.
• Пространство в вашем цеху: Проверьте габариты станка, чтобы убедиться, что он впишется в имеющееся пространство.
• Сервис: Производитель должен обеспечить доступную поддержку, когда она вам нужна.

Каковы цены на фрезерные станки с ЧПУ?

Настольный фрезерный станок с ЧПУ можно приобрести по цене от $3 500,00, высококачественный вертикальный фрезерный станок с ЧПУ 9″ x 49″ типа Bridgeport — за $12 500,00, 3-осевой вертикальный обрабатывающий центр начального уровня — от $60 000 до $100 000, а серийный 5-осевой фрезерный станок с ЧПУ — от $500 000 и выше.

Токарный станок с ЧПУ

Как работает токарный станок с ЧПУ?

Как и для фрезерного станка с ЧПУ, для токарного станка с ЧПУ требуется автоматизированный проект (CAD-чертеж), который затем преобразуется в формат автоматизированного производства (CAM) и экспортируется в программу станка с ЧПУ с траекторией движения инструмента в формате G-кода.

В токарном станке с ЧПУ заготовка удерживается между двумя центрами, в токарном патроне или цанге. Шпиндель вращается, и режущий инструмент движется в материале, создавая круглые детали и просверленные или расточенные отверстия. В отличие от ручных токарных станков, токарные станки с ЧПУ могут выполнять сложные работы различных размеров и обычно требуют квалифицированного оператора, прошедшего тщательную подготовку.

Каковы области применения токарных станков с ЧПУ?

Токарные станки с ЧПУ имеют вращающийся шпиндель и неподвижный инструмент для изготовления цилиндрических деталей для многих отраслей металлообрабатывающей и деревообрабатывающей промышленности, что делает их почти такими же универсальными, как и фрезерные станки с ЧПУ.

Как производственный станок, конкретные токарные станки с ЧПУ могут производить тысячи обработанных деталей за одну смену. Другие, более компактные станки предназначены для обработки меньшего количества деталей и подходят для ремонтных и подсобных цехов.

Токарные станки с ЧПУ могут снимать материал быстро для деталей, не требующих гладкой отделки, или медленно, когда детали требуют тонкой обработки. Токарные станки с ЧПУ применяются практически во всех отраслях промышленности, включая автомобильную, аэрокосмическую, огнестрельное оружие и электронику.

Вот несколько конкретных примеров:

• Распределительные валы
• Винты
• Коленчатые валы
• Бейсбольные биты
• Ножки столов и стульев
• Стволы ружей
• Музыкальные инструменты

Что вы должны знать, прежде чем выбрать токарный станок с ЧПУ?

• Рассмотрите проекты, за которые вы возьметесь: Какие виды деталей и материалов вы будете производить?
• Сколько осей вам понадобится для этих деталей?
• Совместим ли токарный станок с ЧПУ с существующим программным обеспечением CAM?
• Поместится ли станок в вашем цехе?
• Подойдут ли детали на ваш токарный станок с ЧПУ (длина и диаметр)?
• Обеспечит ли производитель доступное обслуживание и поддержку, когда вам это понадобится?

Сколько стоят токарные станки с ЧПУ?

Вы можете приобрести небольшой токарный станок с ЧПУ по цене около $5 000 или двухкоординатный токарный станок с ЧПУ начального уровня по цене от $15 000 до $50 000. Большой производственный токарный станок может обойтись вам в $300 000.

Проволочный электроэрозионный станок с ЧПУ (EDM)

Как работает проволочно-вырезной электроэрозионный станок?

Электроэрозионная обработка проволоки — это производственный процесс, в котором используется тонкая латунная или медная проволока для резки закаленных заготовок. Проволока выступает в качестве электрода, и материал удаляется с заготовки частыми разрядами тока между двумя электродами (проволокой и заготовкой). Электроды разделены диэлектрической жидкостью (обычно деионизированной водой) и находятся под электрическим напряжением. Проволока непрерывно разматывается с катушки.

Каковы области применения электроэрозионной обработки проволоки?

Проволочная электроэрозионная обработка часто используется в процессах изготовления пресс-форм и штампов, в основном для экструзионных штампов и пуансонов. EDM хорошо подходит для прототипов или полного цикла производства и наиболее эффективна при изготовлении металлических компонентов и инструментов. Автомобильная, аэрокосмическая и электронная промышленность часто используют EDM для изготовления своих деталей.

Что следует учитывать при покупке электроэрозионного станка?

Два наиболее важных фактора (после первоначальной цены) — это текущие расходы на расходные материалы и техническое обслуживание. Другими словами, как быстро этот электроэрозионный станок выпустит ваши детали, используя наименьшее количество проволоки, и сколько простоев вы выдержите из-за технического обслуживания и ремонта? Эти факторы трудно оценить количественно, если у вас нет опыта работы с электроэрозионными станками, поэтому лучше всего провести тщательное исследование и поговорить с несколькими производителями, имеющими опыт работы с электроэрозионными станками.

Сколько стоят электроэрозионные станки?

Стоимость проволочно-вырезных электроэрозионных станков начального уровня может составлять менее $7 000, в то время как стоимость топовых моделей, оснащенных всеми необходимыми функциями, может начинаться от $100 000.

Шлифовальные станки с ЧПУ

Как работает шлифовальный станок с ЧПУ?

Шлифовальные станки с ЧПУ — это станки, которые используют высокоскоростной вращающийся шлифовальный круг для удаления металла с заготовки. Шлифовальный станок с ЧПУ запрограммирован на улучшение качества обработки поверхности и удаление материала при соблюдении соответствующих допусков на заготовке.

Хотя существует несколько типов шлифовальных станков, наиболее часто используются два: плоскошлифовальный и круглошлифовальный. Плоскошлифовальные станки с ЧПУ работают автоматически по программе, создавая тончайшую отделку на плоской поверхности. В отличие от них, круглошлифовальные станки работают с заготовками круглой формы для шлифования наружного (OD) или внутреннего (ID) диаметра в соответствии с точными спецификациями.

Каковы области применения шлифовальных станков?

Шлифование широко распространено во многих отраслях промышленности и для различных целей, в том числе:

• Везде, где важно качество обработки поверхности
• Шлифование различных инструментов и фрез
• Точное внутреннее шлифование конических, прямых и формованных диаметров
• Цилиндрическое шлифование наружных диаметров, таких как валы, поршни, распределительные валы и т.д.
• Операции продольного и поперечного шлифования

Что следует учитывать при покупке шлифовального станка?

После того как вы определили тип шлифовального станка, который вам нужен, исходя из вида работ (плоские или цилиндрические), обратите внимание на технические характеристики шлифовального станка:

• Диаметр и скорость вращения шлифовального круга,
• Мощность машины,
• Частота и номинальное напряжение,
• Потребляемая мощность, необходимая для работы машины при различных операциях,
• Шлифуемый материал,
• Система охлаждения.

Сколько стоят шлифовальные станки?

Цилиндрические шлифовальные станки с ЧПУ стоят от $20 000, в то время как крупный сверхмощный станок может стоить $180 000. Большинство плоскошлифовальных станков с ЧПУ находятся в ценовом диапазоне от $25 000 до $60 000.

Лазерные резаки с ЧПУ

Как работает лазерный резак с ЧПУ?

Лазерная резка с ЧПУ — это бесконтактная термическая обработка, при которой высокоинтенсивный лазерный луч фокусируется на металлической заготовке, плавит и режет ее, создавая нужную форму. В процессе участвует лазерный резак с ЧПУ, оснащенный лазерной головкой с фокусирующей линзой и соплом. Лазеры с ЧПУ используют сжатый газ для охлаждения фокусирующей линзы и удаления испарившегося металла из заготовки, он также проходит через сопло, выбрасывающее лазерный луч.

Плотность тепла в месте соприкосновения луча с заготовкой исключительно высока и приводит к испарению металла. Программирование и технология ЧПУ контролируют движения лазерной головки и луча на рабочей поверхности, формируя индивидуальные формы и конструкции.

Каковы области применения лазерных резаков?

Станки лазерной резки часто используются в машиностроении, где очень важна точная резка компонентов для машин. Лазерные резаки также режут конструкционные и трубопроводные материалы и плоский листовой металл. Технология ЧПУ позволяет изменять настройки и вытравливать или гравировать различные рисунки на металле, дереве и пластике. Размер и мощность лазерного резака определяют тип работ, которые он может выполнять.

Что следует учитывать при покупке лазерного резака?

Существует три основных типа лазерных резаков, из которых можно выбирать:

• Лазерные резаки CO2: Это наиболее популярный и хорошо зарекомендовавший себя тип, поскольку они эффективны и менее дороги. Они лучше всего подходят для резки стекла, пластика, кожи, дерева и акрила.
• Кристаллические лазерные резаки: С меньшей длиной волны и более высокой интенсивностью, чем у CO2-лазеров, кристаллические лазерные резаки могут резать более толстые материалы, такие как металлы, пластмассы и керамика.
• Волоконные лазерные резаки: Также известные как твердотельные лазеры, волоконные лазерные резаки обладают преимуществом резки отражающих и проводящих металлов, в три раза большей эффективностью, чем CO2-лазеры, и отсутствием движущихся частей, что означает меньшую стоимость обслуживания. Они подходят для металлов и органических материалов.

Сколько стоят лазерные резаки с ЧПУ?

Стоимость лазерных резаков варьируется от 8 000 до более 250 000 долларов США, причем более дешевые модели предназначены для небольших проектов с малым объемом производства. Для многих коммерческих применений лазерный резак для металла, вероятно, будет стоить более 20 000 долларов.

Плазменные резаки с ЧПУ

Как работает плазморез?

Плазморезы с ЧПУ — это управляемые компьютером машины, которые перемещают плазменный резак высокой четкости с помощью цифрового кодирования (G-кода), запрограммированного в компьютере. Плазменный резак работает путем подачи газа или сжатого воздуха через сопло на высокой скорости, а затем вводит электрическую дугу в газ, создавая плазму, которая может разрезать металл.

Некоторые из газов, используемых в плазменной резке, включают:

• Кислород: Хорошо подходит для резки низкоуглеродистой стали толщиной до 1-1/4 дюйма.
• Смесь аргона и водорода: Обеспечивает высококачественную, гладкую резку нержавеющей стали и алюминия.
• Сжатый воздух: Лучше всего подходит для слаботочной резки металлов толщиной до 1 дюйма.
• Азот и метан: подходит для тонкой нержавеющей стали.

Каковы области применения плазморезов?

Плазменные резаки можно встретить в мастерских по производству, ремонту и реставрации автомобилей, в строительстве и при проведении спасательных работ. Художники и дизайнеры используют его для создания вывесок, скульптур и декоративных панелей для различных интерьерных проектов.

В идеале плазму можно использовать для резки стали, латуни, меди и других проводящих металлов, хотя она менее эффективна для нержавеющей стали и алюминия. Плазменные резаки лучше всего работают при резке более значительных деталей с небольшими допусками и идеально подходят для общей резки листового металла, поскольку режут быстро и дешевле, чем другие методы резки.

Что следует учитывать при покупке плазмореза?

Плазморезы работают практически с любым типом металла, поэтому при выборе аппарата в первую очередь следует учитывать толщину металла и то, сколько вы планируете резать. Ответьте на следующие вопросы, чтобы подобрать плазморез для вашего типа работ:

• Будете ли вы резать толстый металл?
• Как часто вы будете использовать плазморез?
• Будете ли вы адаптировать свои розетки для нового резака?
• Есть ли у вас генератор, который вы планируете использовать вместе с плазморезом?
• Будет ли колебаться ваш электрический ток?
• Нужен ли вам переносной аппарат?

Сколько стоят плазменные резаки с ЧПУ?

В зависимости от размера и характеристик плазморез с ЧПУ может стоить от $12 000 до $300 000. Поскольку плазменная технология стала дешевле в производстве, цена значительно снизилась за последние пять лет.

Гидроабразивные станки с ЧПУ

Как работает гидроабразивный станок?

Гидроабразивные фрезы — это станки, использующие поток воды под высоким давлением для удаления узкой линии на заготовке. Иногда в гидроабразив добавляют гранулированный абразив для повышения режущей способности. Абразив добавляется в сопло, что позволяет легко переключаться между резкой только водой и резкой абразивом.

Резка происходит, когда вода под давлением подается через рубиновое или алмазное сопло в смесительную камеру, создавая вакуум и втягивая гранатовый песок в струю, где он обжигает материал. Поскольку скорость движения струи в 2,5 раза превышает скорость звука, резка может осуществляться с высокой скоростью подачи, что делает ее эффективным и мощным прецизионным режущим инструментом.

Каковы области применения водоструйных установок?

Гидроабразивная резка используется в многочисленных проектах по производству стекла, включая кухонные заставки, витражи, душевые перегородки и напольные инкрустации. Другие области применения включают:

• Металлы, такие как сталь, алюминий, титан, латунь и никель.
• Камни, включая полы, ступени, бордюрную плитку и столешницы для кухонь и туалетных комнат.
• Мягкие материалы, такие как пенопласт, внутренние автомобильные компоненты, резина, пластмассы и пробка.
• Металлические детали для автомобильной промышленности, включая бамперы, вкладыши для грузовиков, стеклопластиковые детали кузова и отделку.
• Компоненты аэрокосмической промышленности, такие как детали двигателя, панели кабины и алюминиевые детали кузова.
• В электронной промышленности водометы используются для изготовления печатных плат и многих других деталей.

Что следует учитывать при покупке гидроабразивного станка?

• Убедитесь, что вы покупаете гидроабразивный станок, который может справиться с вашими деталями, поставляемыми листами и будущим ростом. Обычно лучше всего подходят машины размером 5′ X 10′ или 6′ X 12′.
• Первоначальная цена и затраты на эксплуатацию и обслуживание систем рециркуляции абразива почти всегда превышают стоимость свежего абразива.
• Выбор насоса сверхвысокого давления не всегда является необходимым. Вариант с более высокой мощностью и отличной репутацией должен работать так же хорошо и сэкономить ваши деньги.
• Если вам нужна система удаления абразива, изучите рынок запасных частей, прежде чем выбрать дорогую специализированную систему в баке.

Сколько стоят гидроабразивные установки с ЧПУ?

Стоимость небольшой системы гидроабразивной резки начинается примерно с 60 000 долларов, в то время как стоимость готовых систем может исчисляться сотнями тысяч.

Маршрутизаторы с ЧПУ

Как работает маршрутизатор с ЧПУ?

Как и другие станки с ЧПУ в этом списке, маршрутизаторы с ЧПУ работают с помощью программ CAM и G-кода для управления движением станка, временем и направлением. Они оснащены шпинделями, которые удерживают режущие инструменты для создания форм из различных материалов на рабочем столе. Режущий инструмент может сверлить отверстия, фрезеровать полости, гравировать и многое другое.

Как и во фрезерном станке, система привода фрезерного станка с ЧПУ направляет шпиндель в трех направлениях по осям X, Y и Z, что позволяет обрабатывать сложные детали и контуры. Хотя между этими двумя станками есть сходство, фрезерные станки с ЧПУ менее надежны, чем фрезерные, и лучше подходят для резки более мягких материалов, таких как дерево.

Каковы области применения маршрутизаторов?

К числу наиболее часто встречающихся областей применения фрезерных станков с ЧПУ относятся:

• Изготовление мебели: Фрезерные станки могут производить различные предметы мебели в больших количествах.
• Изготовление знаков: Маршрутизатор является отличным выбором для создания вывесок благодаря своей универсальности.
• Изготовление шкафов: Фрезеры позволяют изготавливать полки, фасады ящиков, боковые панели и двери на заказ.
• Искусство и ремесла: Рамки для картин, рождественские украшения и плакетки — вот несколько примеров творений, которые можно создать на фрезерном станке с ЧПУ.
• Формы и прототипирование: Фрезерные станки идеально подходят для обработки эпоксидной смолы, пенопласта и глины для создания 3D-моделей, а также для вырезания форм из пенопласта EPS, пенополиуретана, пенопласта EVA и пластика.

Что следует учитывать при покупке маршрутизатора с ЧПУ?

• Какой тип привода? Вы должны выбрать из реечной, винтовой и шарико-винтовой. ШВП — самая дорогая, но позволяет резать большие заготовки с большей точностью и эффективностью.
• Серводвигатели или шаговые двигатели? Шаговые двигатели имеют больше магнитных полюсов, чем серводвигатели, что обеспечивает повышенную точность. Серводвигатели обеспечивают удвоенный номинальный крутящий момент для периодов и обычно имеют более высокую эффективность.
• Вес машины: Как правило, более тяжелые станки более надежны, что означает меньшую вибрацию и более точную резку.
• Программное обеспечение: Не экономьте на программном обеспечении. Ваш фрезерный станок с ЧПУ делает то, что ему говорит программное обеспечение.

Сколько стоят маршрутизаторы с ЧПУ?

Базовые трехосевые модели стоят от $5 000 до $10 000, а станки среднего класса для изготовления больших панелей и вывесок — от $25 000 до $50 000. Высокотехнологичные станки обычно стоят от $50 000 до $150 000.

3D-принтеры

Предыдущие восемь станков являются частью субтрактивного производственного процесса. Другими словами, эти станки удаляют материал различными методами. С другой стороны, 3D-принтеры представляют собой аддитивный производственный процесс, в котором трехмерные твердые объекты создаются из цифрового файла.

В этом аддитивном процессе деталь создается путем укладки последовательных слоев материала, причем каждый слой рассматривается как тонко нарезанное поперечное сечение объекта. 3D-печать является противоположностью субтрактивного производства и представляет собой уникальный и относительно новый процесс, который продолжает развиваться. Поэтому он заслуживает глубокого и детального изучения.

Пока же мы лишь вскользь упомянем об этой интересной технологии.