Деревообработка: современные станки с ЧПУ

В настоящее время деревообрабатывающая промышленность шагнула далеко вперед. Это произошло после того, как мастера взяли на вооружение станки с ЧПУ для деревообработки. Сейчас это непросто станина с точной механикой, а высокоточные автоматы или даже комплексы, они в десятки раз превышают по производительности, точности и качеству обработки изделий своих предшественников.

Станки с ЧПУ по обработке древесины нашли свое применение в мебельной промышленности, деревообрабатывающих предприятиях, литейной промышленности (для изготовления литейных моделей и стержней), а также во многих конструкторских центрах.

Конструктивные особенности оборудования

В большинстве случаев, конструкция оборудования этого вида состоит из следующих комплектующих:

станина – рама (опора), она является фундаментом;
рабочий стол, на него устанавливается заготовка, происходит процесс изготовления модели;
фрезерная головка – выполняет операции по обработке древесины;
набор фрез различной конфигурации;
система транспортирования фрезерной головки – позволяет совершать движения как по горизонтали, так и по вертикали;
блок системы управления (CNC) – является независимой системой и осуществляет управление рабочими органами станка в трех координатах. Включает в себя блок интерфейса, три блока контроллеров (X, Y, Z – оси станка), преобразователь сигналов USB в LPT и блок питания. Этот блок позволяет полностью автоматизировать процесс;
система коммуникаций (кабеля, провода, шлейфы).

Основные узлы станка

Станки такого профиля позволяют осуществить операции по переработке древесины:

фрезеровка;
расточка;
зенкование;
гравировка.

Кроме того, на них легко выполнять ювелирные работы по дереву благодаря высокой точности станков и качественному программному обеспечению.

Разновидность оборудования

Современные модели станков с ЧПУ для работы с деревом имеют множество модификаций и разновидностей. Их отличие заключается в комплектации и технических характеристиках.

Критериями при выборе оборудования служат габариты и форма обрабатываемых заготовок, а также их положение во время работы станка. Поэтому оборудование бывает с жесткой установкой заготовки и с возможностью горизонтально или вертикально закрепить обрабатываемую деталь.

Фрезерный станок с жесткой установкой

На этот момент, среди разновидностей оборудования такого типа следует выделить 2 основных вида станков с ЧПУ для деревообработки:

Консольные станки – конструкция станков такого типа подразумевает, что фрезерная головка жестко закреплена и не имеет возможности перемещаться. Но, в компенсацию этого, перемещается рабочий стол. Он легко двигается как в продольном, так и в поперечном направлении. Однако, эта конструкция имеет существенный недостаток – это ограниченные габариты обрабатываемых заготовок.
Бесконсольные станки – фрезерная головка закреплена на каретке, перемещающейся во всех направлениях. Движение осуществляется по продольным и поперечным направляющим. Кроме того, движение осуществляется и по вертикали, в зависимости от типа заготовки.

На что способны деревообрабатывающие станки с ЧПУ

Блок управления CNC

Отдельного внимания заслуживает блок управления CNC. Он осуществляет передачу показателей от управляющего органа к исполняющему органу станка.

В зависимости от количества функций числового управления, которые необходимо выполнить, следует выделить следующие категории блока управления:

контурный алгоритм – осуществляет перемещение фрезерной головки согласно заданной траектории;
позиционный алгоритм – предусматривает установку фрезерной головки в заданной точке на заготовке;
универсальный алгоритм – включает в себя контурный и позиционный. Осуществляет контроль положения фрезы, а также параметры обработки в реальном времени.

Эти характеристики могут изменяться при установке нового блока CNC.

Блок CNC

Важно: при замене нового блока, необходимо обязательно проверить совместимость блока с исполняющими органами во избежание сбоев при работе оборудования.

Технические показатели оборудования

Следует внимательно отнестись к выбору оборудования такого типа. Чтобы предотвратить сбои в работе станка или некорректную сборку, а это является следствием неправильного подбора компонентов или последующей замене компонентов, необходимо тщательно изучить и ознакомиться с характеристиками комплектующих.

Основные технические характеристики, которые необходимо учесть при выборе станков с ЧПУ для обработки деревянных заготовок:

габариты рабочего стола;
положение заготовки во время обработки;
скорость перемещения на холостом ходу;
точность перемещения фрезерной головки;
количество оборотов фрезы;
тип блока управления;
параметры вентиляции и удаления стружки;
охлаждение шпинделя;
присутствие поворотной головки.

Но для возможности изменения параметров обработки заготовок, мощность двигателя и частота оборотов фрезерной головки обязана корректироваться с помощью блока управления ЧПУ.

Система ЧПУ

Принцип работы оборудования

Сначала необходимо составить программу, по ней будет работать станок. Составляется программа в специальном пакете программного обеспечения. Алгоритм операций обязан учитывать габариты заготовки, способы перемещения фрезерной головки, частоту оборотов шпинделя, размеры используемого инструмента и другие, необходимые для работы параметры.

Затем устанавливается и закрепляется заготовка. Осуществляется ввод программы и распознание ее оборудованием. Включается станок и задается пробный режим работы.

Если нет никаких сбоев в работе, запускается процесс обработки деревянной заготовки в автоматическом или полуавтоматическом режиме, согласно составленной программе. Режимы выбираются в зависимости от параметров обработки, программу следует корректировать при необходимости.

Стоит отметить, что автоматизация процесса подразумевает минимальное участие человека. Его задачей является контроль технологического процесса обработки, корректировки процесса при необходимости и соответствующие действия при выходе из строя компонентов оборудования.

Образовавшаяся стружка и пыль удаляется системой вентиляции, она контролируется блоком управления.

Используемый рабочий инструмент

Особое внимание необходимо уделить выбору фрез. Параметры инструмента для обработки влияют на качество и точность обрабатываемой детали. В основном на этом оборудовании применяются концевые фрезы.

Наибольшее распространение получил однозаходный инструмент, он дешевый. Используется часто для мягкого материала и для деталей, не требующих высокой точности обработки.

Специальные инструменты для обработки древесины:

Двухзаходные – рабочая часть выполнена в виде сферы, применяются для получения гладкой поверхности и высокой точности.
Спиральные – используются для конечной обработки детали. При работе этой фрезы образуется мелкая древесная пыль, а не стружка. Это обусловлено присутствием мелких зубьев на рабочей части.
Фрезы в стиле «рыбий хвост» – позволяют выполнять фрезеровку с обеих сторон, за счет этого исключается появление трещин, сколов и заусеницы во время обработки.
Граверный конус – фрезы такого типа применяются для ювелирных работ по дереву. Обеспечивают высокую точность исполнения узоров различной сложности.

А также в зависимости от параметров обработки и используемой заготовки иногда применяется индивидуально разработанный инструмент.

Станки с ЧПУ для деревообработки – это высокоточное, автоматизированное оборудование. Его возможности позволяют создавать не только простые детали из дерева, но и самые сложные, с тонкой, ювелирной обработкой.