Как выбрать фрезерный станок с ЧПУ? Рекомендации по выбору фрезерного станка с чпу На что стоит обращать внимание выбирая фрезерный станок с ЧПУ

Резьба по дереву всегда относилась к особому виду промысла. Это действительно оригинальное произведение искусства, которое выглядит и стоит дорого.

Однако настоящих мастеров не так много, а спрос значительно превышает предложение. Чтобы внедрить серийное производство резных изделий, был создан фрезерный станок по дереву с числовым программным управлением: ЧПУ.

В настоящее время на рынке конкурируют многие компании, которые занимаются производством станков. Одной из таких является компания MULTICUT, фрезерные станки с ЧПУ по дереву которой известны высоким качеством по всей России. На официальном сайте компании можно посмотреть все модели станков и ознакомиться с их характеристиками.

Управляемый 3Д фрезер, не что иное, как практическое применение пушкинской строки: «Поверил я алгеброй гармонию…». Резец обрабатывает заготовку не хуже, чем рука художника, а процесс выполняется с применением математических формул программного кода.

Что представляет собой фрезерный станок с ЧПУ по дереву?

Конструктивно, аппарат состоит из двух связанных систем:

Механическая часть

Oбычный фрезерный модуль по дереву с электроприводом, который с помощью шаговых двигателей перемещается в 3D плоскостях. Кроме того, подвижным бывает и стол, на котором закреплена деталь. Это помогает фрезерному станку быстрее выполнять деревообработку.

Вся конструкция закреплена на общей станине (раме), имеет фиксированное геометрическое положение элементов относительно друг друга. Фрезер ЧПУ по дереву – достаточно точный инструмент, механика выполняется из качественного металла с низкой степенью износа.

Электронная начинка

Управляет положением токарно-фрезерного шпинделя, скоростью вращения мотора, силой давления на дерево. Программатор с числовым управлением выбирает оптимальную траекторию фрезерного блока и болванки относительно осей координат.

Деревообрабатывающие центры могут иметь собственный компьютер, либо программироваться сторонней ЭВМ: вплоть до планшетов под управлением Android. Мини фрезерные установки часто оборудуются портом для карты памяти, в которую предварительно загружается программа.

Существуют и чисто механические копировально-фрезерные станки по дереву. При помощи зонда или щупа, оператор приводит в движение координатный механизм фрезера.


Обработка выполняется строго по шаблону, без возможности изменить конфигурацию детали. Фрезерный станок по дереву с модулем ЧПУ работает по виртуальной матрице, которая находится в электронных «мозгах». При этом, у оператора всегда есть возможность откорректировать программу.

Оборудование применяется как в домашней мастерской, так и в деревообрабатывающей промышленности. Например, фрезерный комплекс с ЧПУ «Бивер» (Beaver), получил прописку на крупных мебельных фабриках, по причине удачного сочетания цены и скорости обработки.

Если вы только открываете своё дело и не имеете опыта в этой области, выбор ЧПУ может поставить вас в тупик - так велико разнообразие на рынке промышленного инструмента. Только многолетний опыт и специфические знания позволяют специалистам осуществить выбор станков ЧПУ в соответствии с требованиями предъявляемыми к оборудованию. Многие просто теряются в этом обилии, поисковые системы переполнены запросами типа “выбор ”, “фрезерный чпу выбор”, “выбрать фрезерный станок” и “выбор фрезерного станка с чпу”. Это и неудивительно - выбрать лучший ЧПУ-станок бывает сложно даже профессионалам, если они не следят за новинками рынка инструментов, ассортимент которого постоянно расширяется и усовершенствуется.

По каким же критериям лучше всего выбрать ЧПУ станок? Это зависит от того, для чего он будет использоваться. От материалов, профиля работ, необходимой скорости и точности, от требуемого ресурса. Многие значимые характеристики таких станков напрямую зависят от их оснащения - от свойств их комплектующих и расходников, от конструктивных особенностей. Рассмотрим самые основные.

Шпиндель

Шпиндель - одна из главных частей фрезерного станка. Именно от шпинделя зависит то, какие фрезы смогут применяться именно с этим станком, под какими углами их можно будет закрепить и как именно применять. Привод шпинделя обычно вмонтирован - то есть, шпиндель представляет собой мощный компактный электродвигатель с цангой для зажима фрезы.

Многое прямо зависит и от качества шпинделя - хороший шпиндель прослужит долго, постоянно радуя вас качеством работы, плохой же может загубить не только изделие, но и повредить сам станок в случае аварии, а то и травмировать персонал. К выбору шпинделя следует подходить ответственно, всегда чутко прислушиваясь к рекомендациям производителя станка и обращая внимание в первую очередь на продукцию известных и зарекомендовавших себя производителей комплектующих.

Область фрезеровки

Это одна их важнейших характеристик станка ЧПУ - размер области фрезеровки определяет то, какого размера изделия сможет обрабатывать станок. Для каждой узкой области применения существуют свои требования по размерам, более универсальные станки имеют регулируемую область фрезеровки, либо заведомо превышающую требования по большинству часто встречающихся кейсов применения.

Имеет значение и устройство площадки - не должно вызывать затруднений закрепление и чёткое позиционирование детали заготовки, в противном случае возможен серьёзный брак.
Осуществляя выбор фрезерного станка ЧПУ для работы надо заранее определиться с размерами обрабатываемых деталей, чтоб не попасть впросак.

Виды станков

Все станки ЧПУ разделяются в первую очередь по материалу, который призваны обрабатывать, а так же по области применения. Потом - по конструктивным особенностям и новизне конструкции. Разделение довольно несложное и, при должном старании и желании, проштудировав несколько профильных ресурсов и определившись с бюджетом, выбрать станок ЧПУ не составит труда.

Металлообрабатывающие ЧПУ станки отличаются от прочих прежде всего прочностью и мощностью конструкции, которые позволяют им работать как с металлом, так и с большинством других материалов.

Для уменьшения износа и избегания заклинивания фрезы они часто оснащены подачей охлаждающей жидкости на фрезу, обычно - воды или масла, прямо в область рабочего контакта, а многие из них оборудованы мощным отсосом воздуха - конструктивно предусмотренным креплением раструба промышленного пылесоса, для автоматического устранения стружки с обрабатываемой поверхности.

ЧПУ станки для работы с деревом, а также композитами и пластиком, конструктивно мало отличается от станков для работы по металлу, но имеет чуть более простую конструкцию и меньшие требования по мощности и прочностным характеристикам, что естественным образом обусловлено спецификой материала.

Охлаждение фрезы в них встречается воздушное, а чаще и вовсе отсутствует, так как его наличие не критично. Устранение стружки тоже обычно не предусмотрено и осуществляется оператором вручную. Соответственно, и стоимость таких станков обычно несколько ниже, и обслуживание их проще и дешевле, а распространённость - больше.

Оборудование для производства корпусной мебели

Станки ЧПУ предназначенные для производства корпусной мебели имеют свои особенности - в частности, размеры области фрезеровки в них превышают таковые у других ЧПУ фрезерных станков, так как детали для обработки могут отличаться большей площадью, по сравнению с другими областями применения ЧПУ.

Соответственно, мебельный ЧПУ станок будет иметь большие размеры по всем измерениям, а также большую сложность и стоимость рамы и направляющих, чем аналогичный станок для работы с менее крупными объектами. В остальном они мало отличаются от станков для обработки дерева, пластика и композитных материалов.

Стеклообрабатывающие станки

Стеклообрабатывающие фрезерные ЧПУ станки станки отличаются от станков для обработки металла в основном тем, что фрезы в них применяются специальные, с твердосплавными, алмазными и корундовыми рабочими поверхностями. Фрезы бывают как со специальным покрытием, так и цельноспечённые - такие комплектующие создаются путём запекания алмазной крошки при высоких температурах и большом давлении, что даёт необычайно прочный и долговечный инструмент. Также, в станках обрабатывающих стекло, подача рабочей жидкости в область контакта фрезы с материалом обязательна - это обусловлено не только необходимостью охлаждения фрезы при работе с таким твёрдым материалом как стекло, но и обязательностью немедленного устранения отработанных фрагментов материала - чтобы они не мешали дальнейшей работе и не портили деталь попадая снова в место контакта фрезы с заготовкой, с одной стороны, и чтобы они не попали в воздух, которым дышит оператор станка.Помимо стекла такие станки могут обрабатывать поликарбонат, оргстекло различного состава и другие твёрдые материалы, а также металлические заготовки.

Выбрать станок ЧПУ для работы по стеклу можно исходя из его соответствия этим обязательным критериям.

Камнеобрабатывающее оборудование

Фрезерные ЧПУ станки для работы по камню предназначены для гравировки и выполнения сложных объёмных барельефов на таких твёрдых материалах, как природный камень различной породы - гранит, мрамор, песчаник, а также на искусственных каменных плитах из гранитной крошки с полимером. Специфика работы по камню предполагает одновременно и большие площади обработки, и высокую твёрдость материала, и повышенный вес заготовок. Также, камень характерен тем, что, при работе с ним существует необходимость одновременно и в постоянной циркуляции воды в рабочей зоне, и в устранении крошки и пыли пылесосом - сама по себе вода не спасает от пыли крупной фракции, характерной для минеральных материалов.
Такие станки могут с лёгкостью справляться и с другими материалами - от дерева и ПВХ, до, зачастую, даже стекла и металла, а потому пригодятся не только изготовителям изделий из камня, но и тем, чьи профессиональные интересы значительно шире.

Это самое совершенное, пожалуй, оборудование для фрезеровки с программным управлением, которое может в этой области производства почти всё, однако - излишне мощное, громоздкое и дорогое для большинства работ не связанных прямо с его предназначением.

Как бы ни был велик соблазн получить поистине универсальный фрезерный ЧПУ станок, если среди ваших задач нет обработки камня - подумайте над приобретением чего-то более специализированного, из перечисленного выше.

Это, пожалуй, самые основные моменты, о которых надо быть в курсе при выборе фрезерного ЧПУ станка. И пусть сначала кажется, что при необходимости купить фрезерный ЧПУ выбор непрост, всё не так страшно. В других статьях мы подробнее расскажем о специфике работы с каждой разновидностью фрезерных ЧПУ станков и их устройстве, это тоже может помочь с выбором, так что - не пропустите новые публикации.

Широко используются для производства мебели и прочих сопутствующих изделий. В настоящий момент данная группа оборудования является одной из самых востребованных, без нее не обходится ни одно предприятие деревообрабатывающей отрасли, а так же некоторые организации смежных отраслей.

На что стоит обращать внимание выбирая фрезерный станок с ЧПУ?

1. Определить задачи, которые предстоит решать с помощью данного оборудования с оглядкой на перспективу.
2. Выбирать фрезерный станок нужно исходя из максимального размера заготовок, так будет легче определиться с тем, какая рабочая зона должна быть у станка.
3. Немаловажное значение имеет и портал. В идеале для его изготовления должна использоваться толстолистовая сталь, она будет служить гарантом жесткости и виброустойчивости станка. У более дешевых станков конструкция алюминиевая. Узнав величину хода шпинделя по оси Z, можно узнать толщину заготовки, которую сможет обработать данный станок.
4. Важнейшей и дорогостоящей частью станка является шпиндель. К его выбору стоит отнестись очень ответственно и по возможности избегать производителей с неизвестными названиями. Качественный шпиндель при должном уходе способен прослужить не менее 5 лет, при этом в нашей стране существуют официальные сервисные центры, в которых ремонтируют и обслуживают данную деталь станка. Показатели мощности шпинделя обязательно должны соответствовать уровню нагрузки на оборудование, причем с некоторым запасом.
5. Очень важный момент: какой используется двигатель перемещения - шаговый или серводвигатель? К самым последним современным моделям относятся серводвигатели, они обладают большей скоростью и точностью, т.е. погрешность во время обработки равна нулю. Им не знакомо такое понятие, как пропуск шага, которое свойственно шаговым двигателям. Лучше отдавать предпочтение серводвигателям проверенных производителей, к коим относятся Delta, Yaskava, Panasonic. Так можно быть уверенным в том, что данное оборудование надежно прослужит в течение всего срока эксплуатации.
6. Уже перед покупкой фрезерного станка нужно определить, какое количество инструмента будет задействовано в процессе изготовления детали. В случае, если понадобится более трех инструментов и к тому же их необходимо будет часто менять, то в целях экономии денежных средств лучше приобретать станок с автоматической сменой инструмента. В нашем ассортименте представлены станки с автоматической сменой инструмента - это Excitech SHMS 1325-C и Excitech SHMS 2040-C.
7. Стойка управления станком должна быть изучена. Очень распространены DSP контроллеры (пульт дистанционного управления), но самым современным вариантом для фрезерных станков с ЧПУ считается стойка производства Тайвань Syntec. Она уже полноценная сама по себе, ее не нужно подключать к персональному компьютеру чтобы осуществлять управление.
8. Необходимо уделить внимание программному обеспечению, которое предлагается вместе со станком. Обычно в комплекте идут программы, к примеру, Type 3 , которые очень удобно использовать.

Выбор оборудования для организации производства – это непростая задача, требующая специальных инженерных знаний и профессиональной подготовки. Каждый вид оборудования подбирается, исходя из конкретных нужд и задач производства. При грамотной организации производства составляется технологическая карта операций, где расписано:

• Какие необходимо выполнить операции
• Какова последовательность выполнения операций
• Какова периодичность выполнения повторяющихся операций
• Сколько времени необходимо на выполнение каждой из операций
• Какие материалы и какое оборудование необходимо для выполнения операций.

Развитие производства ставило разные задачи по обработке заготовок, потому конструкции фрезерных станков также менялись и развивались, что привело к огромному количеству типов и моделей данного вида оборудования. Фрезерные станки бывают горизонтальными, вертикальными, консольными и бесконсольными, продольными, универсальными и т. п. Название станка, как правило, отображает расположение шпиндельной оси или способ фрезерования деталей.

На фрезерных станках можно использовать различные типы фрез в зависимости от поставленной производственной задачи. Существует несколько типов фрез:

• шпоночные,
• фасонные,
• цилиндрические,
• концевые,
• торцевые,
• дисковые.

Фрезы имеют одну или несколько режущих поверхностей. Каждый тип предназначен для выполнения конкретной операции. Шпоночные фрезы, например, выбирают паз под шпонку, цилиндрические - обрабатывают плоскости, отрезные - прорезают канавки и пазы и т. д.

Критерии выбора фрезерного станка с ЧПУ

При выборе типа станка необходимо определить те задачи, которые способен выполнить приобретаемый станок. Критериями при выборе фрезерного станка с ЧПУ могут быть следующие:

1. Способы управления станком
2. Характеристики шпинделя
3. Комплектация станка

Высота портала и размеры рабочей зоны

Важным критерием при выборе фрезерного станка является высота портала и размер рабочей зоны. Малогабаритные изделия можно обрабатывать на малогабаритном станке, а для обработки крупногабаритных заготовок необходим полноразмерный станок. Рабочая площадь станка в любом случае должна быть больше габаритов заготовки для того, чтобы была возможность заготовку закрепить струбцинами. Если станок имеет вакуумный стол, то необходимость в закреплении заготовки отпадает, размеры рабочей зоны станка могут быть одинаковыми с размерами заготовки.

Высота портала зависит от толщины заготовки и от необходимости устанавливать поворотную ось. Высота измеряется от рабочего стола до цанги. Так если высота портала 100 мм, а фреза из цанги выступает на 30 мм, то толщина заготовки не может быть больше 70 мм. Чем больше высота портала и диапазон движения шпинделя, тем лучше, т.к. со временем небольшая высота портала может стать непреодолимым препятствием в использовании станка.

Способы управления станком

Фрезерные станки могут управляться различными способами:

1. С помощью персонального компьютера, когда станок подключается к компьютеру при помощи специальной платы. При этом на компьютер устанавливается управляющие программы, в которых задаются частота вращения шпинделя и скорость подачи заготовки. Такой способ управления идеален для индивидуального производства, так как управлять станком и создавать управляющие программы можно, пользуясь одним ПК.
2. С помощью DSP контроллера – небольшого пульта, управляющего станком. Такое управление удобно для серийного производства большого ассортимента стандартных деталей. Управляющие программы вводятся в контроллер с флэш-носителя. Это удобно при серийном производстве тем, что управляющие программы не меняются так долго, пока есть спрос на серию выпускаемых деталей.
3. С помощью специальных систем управления станком, позволяющих управлять сменой инструмента в автоматическом режиме, программно корректировать длину инструмента, обеспечивать обратную связь с серводвигателями и многое другое.

При выборе фрезерного станка(CNC Router) с чпу определитесь:

1. с каким материалом Вы собираетесь работать. От этого зависят требования к жесткости конструкции фрезерного станка и её типу.

Например, ЧПУ станок из фанеры позволит обрабатывать лишь дерево(в том числе фанеру) и пластики(в том числе композитные материалы - пластик с фольгой).

На фрезерном станке из алюминия можно обрабатывать уже и заготовки цветных металлов, при этом увеличится и скорость обработки изделий из дерева.

Для обработки стали фрезерные станки из алюминия не пригодны, здесь уже нужны массивные станки с литой станиной из чугуна, при этом и обработка цветных металлов на таких фрезерных станках будет с большей эффективностью.

2. с размером заготовок и размером рабочего поля фрезерного станка. Это определяет требования к механике станка с ЧПУ.

При выборе станка уделите внимание изучению механики станка, от её выбора зависят возможности станка, а заменить её без существенной переделки конструкции невозможно!

Механика фрезерного ЧПУ станка из фанеры и алюминия зачастую одинаковая. Подробнее ниже по тексту.

Но чем больше размер рабочего поля станка тем более жесткие и дорогие направляющие линейного перемещения потребуются для его сборки.

При выборе станков для решения задач изготовления высоких деталей, с большими перепадами высот, существует распространенное заблуждение в том, что достаточно выбрать станок с большим рабочим ходом по оси Z. Но даже при большом ходе по оси Z, невозможно изготовить деталь с крутыми склонами, если высота детали больше рабочей длины фрезы, то есть более 50мм.

Рассмотрим устройство фрезерного станка и варианты выбора на примере станков с чпу серии Моделист.

A) Выбор конструкции CNC станка

Существует два варианта построения CNC станков:

1) конструкции с подвижным столом , рисунок 1.
2) конструкция с подвижным порталом , рисунок 2.

Рисунок 1 Фрезерный станок с подвижным столом

Преимущества конструкции станка с подвижным столом - это простота реализации, большая жесткость станка ввиду того, что портал неподвижен и закреплен к раме (основанию) станка.

Недостаток - большие размеры, по сравнению с конструкцией с подвижным порталом, и невозможность обработки тяжелых деталей в связи с тем, что подвижный стол несет на себе деталь. Данная конструкция вполне подходит для обработки дерева и пластиков, то есть легких материалов.

рисунок 2 Фрезерный станок с подвижным порталом(портальный станок)

Преимущества конструкциифрезерного станка с подвижным порталом:

Жесткий стол, выдерживающий большой вес заготовки,

Неограниченная длина заготовки,

Компактность,

Возможность исполнения станка без стола (например, для установки поворотной оси).

Недостатки:

Меньшая жесткость конструкции.

Необходимость применения более жестких (и дорогих) направляющих (ввиду того, что портал "висит" на направляющих, а не закреплен на жесткой станине станка, как в конструкции с подвижным столом).

B) Выбор механики Фрезерного станка с ЧПУ

Механика представлена (см. цифры на рис.1, рис.2 и рис.3):

3 - держателями направляющих

4 - линейными подшипниками или втулками скольжения

5 - опорными подшипниками (для крепления ходовых винтов)

6 - ходовыми винтами

10 - муфтой соединения вала ходового винта с валом шаговых двигателей (ШД)

12 - ходовой гайкой

рисунок 3

Выбор системы линейного перемещения фрезерного станка (направляющие - линейные подшипники, ходовой винт - ходовая гайка).

В качестве направляющих могут использоваться:

1) роликовые направляющие качения , рисунок 4,5

Рисунок 4

Рисунок 5

Этот тип направляющих попал в конструкции любительских лазеров и станков из мебельной промышленности,рисунок 6

Недостаток - низкая нагрузочная способность и низкий ресурс, поскольку изначально не предназначены для использования в станках с большим количеством перемещений и высокими нагрузками, невысокая прочность алюминиевого профиля направляющих приводит к развалу, рисунок 5 и как следствие неустранимый люфт, что делает непригодным дальнейшей использование станка.

Ещё один вариант роликовых направляющих, рисунок 7, также не пригодный для высоких нагрузок и потому используется только в лазерных станках.

Рисунок 7

2) круглые направляющие , представляют собой стальной вал изготовленный из высококачественной износоустойчивой подшипниковой стали со шлифованной поверхностью, с поверхностной закалкой и жестким хромированием, показаны под цифрой 2 на рисунке 2.

Это оптимальное решение для любительских конструкций, т.к. цилиндрические направляющие имеют достаточную жесткость для обработки мягких материалов при небольших размерах станка с чпу при относительно низкой стоимости. Ниже представлена таблица выбора диаметра цилиндрических направляющих в зависимости от максимальной длины и минимальной величины прогиба.

Некоторые китайские производители дешёвых станков устанавливаю направляющие не достаточного диаметра, что ведет к снижению точности, например, при использовании на станке из алюминия на рабочей длине 400мм направляющих диаметром 16мм приведет к прогибу в центре под собственным весом на 0,3..0,5мм(зависит от веса портала).

При правильном выборе диаметра вала, конструкция станков с их использованием получается достаточно прочная, большой вес валов придает конструкции хорошую устойчивость, общую жесткость конструкции. На станках размером более метра применение круглых направляющих требует значительного увеличения диаметра для сохранения минимального прогиба, что делает применение круглых направляющих неоправданно дорогим и тяжелым решением.

Длина по оси	Станок из фанеры	Станок из алюминия для работ по дереву	Станок из алюминия для работ по алюминию
200мм	12	12	16	12
300мм	16	16	20	16
400мм	16	20	20	16
600мм	20	25	30	16
900мм	25	30	35	16

3) профильные рельсовые направляющие
На смену полированным валам на станках большого габарита приходят профильные направляющие. Использование опоры по всей длине направляющей позволяет использовать направляющие значительно меньших диаметров. Но использование данного вида направляющих накладывает высокие требования к жесткости несущей рамы станка, поскольку станины из листового дюраля или листовой стали сами по себе не являются жесткими. Малый диаметр рельсовых направляющих требует использования в конструкции станка толстостенной стальной проф трубы или конструкционного алюминиевого профиля большого сечения для получения необходимой жесткости и несущей способности рамы станка.
Использование особой формы профильного рельса позволяет получить лучшую износоустойчивость в сравнении с другими типами направляющих.

Рисунок 8

4) Цилиндрические направляющие на опоре
Цилиндрические направляющие на опоре являются более дешевым аналогом профильных направляющих.
Также как и профильные требуют использования в раме станка не листовых материалов, а проф трубы большого сечения.

Преимущества - отсутствие прогиба и отсутствие эффекта рессор. Цена вдвое выше, чем у цилиндрических направляющих. Их использование оправдано при длине перемещения выше 500мм.

рисунок 9 Цилиндрические направляющие на опоре

Перемещение можно выполнить как на втулках (трение скольжения) - рис.10 слева, так и с использованием линейных подшипников (трение качения) - рис. 10 справа.

рисунок 10 Втулки и линейные подшипники

Недостаток втулок скольжения - износ втулок, приводящий к появлению люфтов, и повышенное усилие на преодоление трения скольжения, требующее применения более мощных и дорогих шаговых двигателей (ШД). Их преимущество - низкая цена.

В последнее время цена на линейные подшипники настолько снизилась, что их выбор экономически целесообразен даже в недорогих хоббийных конструкциях. Преимущество линейных подшипников в меньшем коэффициенте трения по сравнению с втулками скольжения, а, соответственно, большая часть мощности шаговых моторов идет на полезные перемещения, а не на борьбу с трением, что делает возможным применение моторов меньшей мощности.

Для преобразования вращательного движения в поступательное на ЧПУ станке необходимо применение винтовой передачи (ходового винта ). За счет вращения винта, гайка движется поступательно. В фрезерно-гравировальных станках может применяться винтовые передачи скольжения и винтовые передачи качения .

Недостаток винтовой передачи скольжения - довольно большое трение, ограничивающее её использование при больших оборотах и приводящее к износу гайки.

Винтовые передачи скольжения:

1) метрический винт. Достоинство метрического винта - низкая цена. Недостатки - низкая точность, малый шаг и низкая скорость перемещения. Максимальная скорость перемещения винта (velocity mm`s per min) исходя из максимальных оборотов ШД (600об/мин). Лучшие драйвера сохранят момент вплоть до 900об/м. При такой скорости вращения можно получить линейное перемещение:

Для винта М8 (шаг резьбы 1,25мм) - не более 750мм/мин,

Для винта М10 (шаг резьбы 1,5мм) - 900мм/мин,

Для винта М12 (шаг резьбы 1,75мм) - 1050мм/мин,

Для винта М14 (шаг резьбы 2,00мм) - 1200мм/мин.

При максимальных оборотах у мотора останется порядка 30-40% от его первоначально указанного момента, и данный режим используется исключительно для холостых перемещений.

При работе на такой низкой подаче повышенные расход на фрезы, уже через несколько часов работы на фрезах образуется нагар.

2) трапецеидальный винт . В двадцатом веке занимал лидирующее положение в станках для металлообработки, до появления ШВП. Достоинство - высокая точность, большой шаг резьбы, а следовательно, и высокая скорость перемещения. Следует обращать на вид обработки, чем более гладкая и ровная поверхность винта тем больший срок службы у передачи винт-гайка. Катанные винты имеют преимущество перед нарезными винтами. Недостатки трапецеидальной передачи винт-гайка - достаточно высокая цена в сравнении с метрическим винтом, трение скольжение требует применения шаговых двигателей достаточно большой мощности. Основное распространение получили винты TR10x2 (диаметр 10мм, шаг резьбы 2мм), TR12x3 (диаметр 12мм, шаг резьбы 3мм) и TR16x4 (диаметр 16мм, шаг резьбы 4мм). В станках маркировка такой передачи TR10x2,TR12x3,TR12x4,TR16x4

Винтовые передачи качения:

Шарико-винтовая передача (ШВП). В Шарико-винтовой передаче трение скольжения заменено на трение качения. Для достижения этого в ШВП винт и гайка разделены шариками, которые катаются в углублениях резьбы винта. Рециркуляция шариков обеспечена с помощью возвратных каналов, которые идут параллельно оси винта.

Рисунок 12

ШВП обеспечивает возможность работы при больших нагрузках, хорошую плавность хода, значительно увеличенный ресурс(долговечность) за счет уменьшения трения и смазки, увеличенный коэффициент полезного действия(до 90%) за счет меньшего трения. Она способна работать на больших скоростях, обеспечивает выокую точность позиционирования, высокую жёсткость и отсутствие люфта. То есть станки с использованием ШВП обладают значительно большим ресурсом, но имеют более высокую цену. В станках имеют маркировку SFU1605, SFU1610, SFU2005, SFU2010, где SFU -одинарная гайка, DFU - двойная гайка, первые две цифры - диаметр винта, вторые две - шаг резьбы.

Ходовой винт фрезерного станка может крепиться следующим образом:

1) Конструкция с одним опорным подшипником. Крепление осуществляется с одной стороны винта гайкой к опорному подшипнику. Вторая сторона винта через жесткую муфту крепится к валу шагового двигателя. Достоинства - простота конструкции, недостаток - повышенная нагрузка на подшипник шагового двигателя.

2) Конструкция с двумя опорными подшипниками в распор. В конструкции используется два опорных подшипника во внутренних сторонах портала. Недостаток конструкции - более сложная реализация по сравнению с вариантом 1). Достоинство - меньшие вибрации, если винт не идеально ровный.

3) Конструкция с двумя опорными подшипниками в натяг. В конструкции используется два опорных подшипника на внешних сторонах портала. Достоинства - не деформируется винт, в отличие от второго варианта. Недостаток - более сложная реализация конструкции, по сравнению с первым и вторым вариантом.

Ходовые гайки бывают:

Бронзовые безлюфтовые. Достоинство таких гаек - долговечность. Недостатки - сложны в изготовлении (как следствие - высокая цена) и имеют большой коэффициент трения в сравнении с с гайками из капролона.

Капролоновые безлюфтовые. В настоящее время капролон получил широкое распространение и все чаще заменяет метал в профессиональных конструкциях. Ходовая гайка из графитонаполненного капролона имеет значительно меньший коэффициент трения по сравнению с той же бронзой.

рисунок 14 Ходовая гайка из графитонаполненного капролона

В гайке шарико-винтовой пары (ШВП) трение скольжения заменено на трение качения. Достоинства - низкое трение, возможность работы на высоких скоростях вращения. Недостаток - высокая цена.

Выбор соединительной муфты

1) соединение с использованием жесткой муфты. Достоинства: жесткие муфты передают больший крутящий момент с вала на вал, нет люфта при больших нагрузках. Недостатки: требуют точной установки, так как эта муфта не компенсирует несоосность и перекос валов.

2) соединение с использованием сильфонной (разрезной) муфты. Преимуществом использование сильфонной муфты является то, что ее использование позволяет компенсировать несоосность установки ходового вала и оси шагового двигателя до 0,2мм и перекос до 2,5 градусов, в следствии чего меньшая нагрузка на подшипник шагового двигателя и больший ресурс шагового двигателя. Она также позволяет гасить возникающие вибрации.

3) соединение с использованием кулачковой муфты. Достоинства: позволяет гасить возникающие вибрации, передают больший крутящий момент с вала на вал, в сравнении с разрезной. Недостатки: меньшая компенсация несоосности, несоосность установки ходового вала и оси шагового двигателя до 0,1мм и перекос до 1,0 градуса.

C) Выбор электроники

Электроника представлена (см. рис. 1 и 2):

7 - контроллером шаговых двигателей

8 - блоком питания контроллера ШД

11 - шаговыми двигателями

Существуют 4х-проводные, 6-ти проводные и 8-ми проводные шаговые двигатели . Всех их можно использовать. В большинстве современных контролеров подключение осуществляется по четырех проводной схеме. Остальные проводники не используются.

При выборе станка важно чтоб шаговый двигатель был достаточной мощности для перемещения рабочего инструмента без потери шагов, то есть без пропусков. Чем больше шаг резьбы винта тем более мощные потребуются моторы. Обычно чем больше ток двигателя тем больше и его крутящий момент(мощность).

Многие моторы имеют 8 выводов для каждой полуобмотки в отдельности - это позволяет подключить мотор с последовательно соединенными обмотками либо параллельно. При параллельно соединенных обмотках вам потребуется драйвер на в два раза больший ток, чем при последовательно соединенных обмотках, но при этом будет достаточно в два раза меньшего напряжения.

При последовательном наоборот - для достижения номинального момента потребуется в два раза меньший ток, но для достижения максимальных оборотов - в два раза большее напряжение.

Величина перемещения за один шаг, обычно, 1,8 градуса.

Для 1,8 получается 200 шагов на один полный оборот. Соответственно для вычисления величины количество шагов на мм («Шагов на мм» (Step per mm) ) пользуемся формулой: кол-во шагов на оборот / шаг винта. Для винта с шагом 2мм получим: 200/2=100 шагов/мм.

Выбор контроллера

1) DSP контроллеры. Достоинства - возможность выбора портов (LPT , USB, Ethernet) и независимость частот сигналов STEP и DIR от работы операционной системы. Недостатки - высокая цена (от 10 000 руб.).

2) Контроллеры от китайских производителей для любительских станков. Достоинства - низкая цена (от 2500 руб.). Недостаток - повышенные требования к стабильности работы операционной системы, требует соблюдения определенных правил настройки, предпочтительно использование выделенного компьютера, доступны только версии LPT.

3) Любительские конструкции контроллеров на дискретных элементах. Низкая цена китайских контроллеров вытесняет любительские конструкции.

Наибольшее распространение в любительских конструкциях станков получили китайские контроллеры.

Выбор блока питания

Для двигателей Nema17 необходим блок питания не менее 150Вт

Для двигателей Nema23 необходим блок питания не менее 200Вт