Область применения и классификация станков с ЧПУ

Сегодня среди первой группы способов формообразования, основанных на удалении излишнего материала заготовки, наиболее производительными являются выполняемые на станках с числовым программным управлением (ЧПУ). Использование станков с ЧПУ, например, при изготовлении изделий из древесины позволяет автоматизировать технологический процесс, существенно сократить трудоемкость обработки в сравнении с ручной резьбой и обработкой на универсальных и специализированных деревообрабатывающих станках, сократить сроки выполнения заказов и себестоимость серийных изделий обеспечивая высокий уровень точности и эстетической ценности.

Сопоставление области эффективного использования различных способов обработки применительно к скульптурным изделиям из древесины представлено на рисунке 3. Верхняя граница области 1 и нижняя граница области 4 приведены по данным работы [3], верхняя граница области 4 – в соответствии с работой [4].

Рисунок 3. Область эффективного использования способов обработки: 1 – ручной резьбы; 2 – обработки на универсальных станках; 3 – обработки на универсальных станках, оснащенных дополнительными приспособлениями [6, 7]; 4 – обработки на станках с ЧПУ

Станки с ЧПУ классифицируют по обрабатываемым материалам, уровню автоматизации, операциям обработки (технологическому назначению) и способу смены и закрепления инструмента.

По обрабатываемому материалу различают станки

- для обработки материалов с высокой прочностью (сталей, чугунов и др.);

- для обработки материалов с низкой прочностью (древесины, пластмасс, некоторых сплавов и цветных металлов).

По уровню автоматизации выделяют станки

- с низким уровнем автоматизации, обеспечивающим только перемещение исполнительных органов станка;

- со средним уровнем автоматизации, обеспечивающим выполнение большого числа технологических команд, переработку которых осуществляют путем дешифровки;

- с высоким уровнем автоматизации, обеспечивающим автоматическую переработку технологических команд.

По способу смены и закрепления инструмента применяют станки

- с ручной сменой и закреплением инструмента;

- с ручной сменой и автоматическим закреплением инструмента;

- с автоматическими сменой и закреплением инструмента.

По технологическому назначению станки подразделяют на

- фрезерные;

- токарные;

- токарно-фрезерные;

- гравировальные.

В ряде случаев гравирование выполняют на фрезерных станках, такие станки могут называться фрезерно-гравировальными.

Станки, классифицируемые по назначению, подразделяют по дополнительным признакам, которые могут зависеть от вида операции, числу управляемых координат, компоновке, расположению шпинделя, числу используемых инструментов и др.

Так фрезерные станки, имеющие в производстве ХПИ наиболее широкое применение из перечисленных, по числу одновременно управляемых координат разделяют на:

- двухкоординатные (2D) с управляемыми по программе продольной и поперечной подачами;

- 2,5-координатные с раздельным управлением по программе либо движением фрезы в направлении оси Z, либо движениями (одновременными) продольной и поперечной подач, в плоскости оси XY;

- трехкоординатные (3D) с управлением по программе одновременными движениями подачи фрезы по трем направлениям X, Y, Z; станки этой группы позволяют получать большой класс изделий и широко применяются;

- трехкоординатные (3D) вертикально-фрезерные станки с установленной дополнительной поворотной осью (обычно в направлении оси X), в этом случае отключается одна из линейных осей (обычно Y) и вместо нее управление выполняется поворотной осью;

- четырехкоординатные (4D) станки с одновременным перемещением фрезы по трем координатам и поворотом вокруг одной оси;

- пятикоординатные (5D) с независимым перемещением фрезы по трем направлениям и возможностью наклона инструмента в двух взаимноперпендикулярных плоскостях.

Двухкоординатные фрезерные станки используются только для контурной обработки и гравирования плоских изделий; 2,5 D станки позволяют обрабатывать более сложные изделия, выполнять вертикальное врезание и оформлять внутренние контуры, окна, углубления. Трехкоординатные станки обеспечивают возможность изготовления сложных пространственных (барельефных и горельефных) изделий; трехкоординатные станки с добавленной поворотной осью применяются для изготовления тел вращения и гравирования на таких изделиях; четырехкоординатные – для изготовления сложных изделий типа фигурных мебельных ножек, ручек, элементов перил; пятикоординатные – для наиболее сложных пространственных изделий, имеющих поднутрения, углубления на отвесных стенках.