Все о ЧПУ-станках по дереву

Станки с ЧПУ по дереву – это технические устройства, работающие с помощью числового программного управления. Если назвать их роботами, ошибки не будет, ведь это, действительно, автоматизированная роботизированная техника. И она очень упростила жизнь тем, кто привык работать с деревом и достигать в этом совершенства.

Главное отличие станков с ЧПУ от станков без такого управления – они могут делать операции без участия работника. То есть он, конечно, сначала задает эти операции, но далее машина «думает» и делает сама. Для современной автоматизации подобные агрегаты незаменимы. А все, чтобы производство было рентабельным, предприятия получали прибыль, качество и скорость производства оставались конкурентными. Итак, ЧПУ-станок по дереву – серьезная система программно-аппаратного типа, способная к преобразованию блока сырья в деталь, чтобы потом использовать ее в механизме покрупнее. Таков общий принцип работы техники.

А если все упростить, то станок с ЧПУ – это техника на компьютерном управлении. И зависим процесс обработки от двух важных составляющих, CAD и CAM. Первое означает автоматизированное проектирование, а второе – автопроизводство. Мастер, пользующийся CAD-программой, создает дизайн объекта в трехмерном измерении, и это объект должен сделать агрегат. А вот CAM-программа позволяет превратить виртуальную модель, созданную на первом этапе, в реальный объект.

Что это за станки – их огромное количество, сюда входят и лазерные резаки, и фрезеры, и токарные станки, и водорезы, и плазмотроны, и граверы. Даже 3D-принтер можно включить в этот список, хоть и условно, все же различия в аддиктивном и экстрактивном производстве существенны. Станок ЧПУ – это настоящий робот, он именно так и работает: ему представляют инструкции, а он их анализирует и, собственно, делает.

Грузится код, оператор машины проходит тест (это нужно, чтобы исключить ошибки в коде). Когда отладка завершится, программа войдет в постпроцессор, и он преобразит ее в еще один код, но уже понятный машине. Это называется G-код. Он-то и есть тот управленец, который руководит всеми параметрами операции начиная от координации и заканчивая скоростными показателями работы инструмента.

А теперь конкретнее о том, какие станки, вообще, бывают. Только для начала можно сделать разбивку на две большие группы.

Они могут быть консольными и бесконсольными. Консольные означают возможность перемещения стола в двух проекциях – продольной и поперечной. Причем фрезерный блок остается недвижим. Но такие образцы нельзя назвать популярными именно в работе с деревом, они больше подойдут для стальных деталей.

У бесконсольных деревообрабатывающих станков фреза перемещается с кареткой, которая включает поперечные и продольные направляющие. А тот самый программный блок располагаться может вертикально и горизонтально.

К слову, сами числовые блоки могут быть:

• позиционными – фреза фиксируется на поверхности детали, которую обрабатывают, на четкую позицию;
• контурными – значит, рабочий инструмент может передвигаться по заданной траектории;
• универсальными – это совмещение функционала других вариантов, некоторые модели также предусматривают контроль позиции фрезы.

По виду управления станки делают с разомкнутой системой и с замкнутой. В первом случае инструкции программы подаются в блок управления через УВД. А потом блок превратит их в электроимпульсы и отправит в сервоусилитель. В таких станках, увы, нет системы обратной связи, а ведь она может проверять точность и скорость агрегата. В станках же с замкнутой системой такая обратная связь есть, и она контролирует фактическую производительность и исправляет при необходимости расхождения в данных.

Характер выполняемых работ выходит на первый план. Уже не так важны габариты (мини-станок или большая машина), настольный он или нет, важно именно то, для чего он предназначен. Вот какие виды предусмотрены здесь.

• Фрезерные станки. С их помощью можно качественно обрабатывать корпусные детали. А также выполнять развертывание – нарезать и сверлить, растачивать резьбу, делать фрезерование разных видов: и контурное, и ступенчатое, и плоское.

• Лазерные. Предназначены для лазерной резки, они во многом выигрывают у механических устройств. Лазерный луч очень мощный и очень точный, а потому контур резки либо гравировки у него практически идеален. Да и потеря материала на таком станке сводится к минимуму. И скорость работ огромная, потому для дома это, может быть, и дорогой агрегат, а вот для деревообрабатывающей мастерской, для производства – лучше не найти.

• Многофункциональные. Название говорит за себя. Они могут делать почти все, выполнять функционал фрезерных и расточных станков, токарных и тех, что нарезают резьбу. И главное, что одна и та же деталь проходит цикл обработки без перемещения со станка на станок. А это влияет и на точность обработки, и на скорость, и на отсутствие ошибок (так называемого человеческого фактора).

• Токарные. Это профессиональные устройства, созданные для механической обработки деталей во вращательном процессе. Так создают конические, цилиндрические и сферические заготовки. Токарно-винторезный подвид таких станков, наверное, самый популярный.

• В этом списке обязательно окажутся такие станки как SteepLine – они способны изготавливать сложные деревянные детали, а еще готовы работать на мебельное производство, на изготовление предметов декора и архитектурных элементов.

• Замечательным выбором богатого на возможности ЧПУ-станка будет модель SolidCraft CNC 3040: производит двухмерные и трехмерные деревянные изделия, создает удивительную многомерную резьбу, способен вырезать клише, фоторамки, слова и отдельные буквы. Очень удобен в использовании, эргономичен, разобраться в устройстве несложно.

• В топе часто рекомендуемых станков будет и устройство JET – настольный сверлильный станок с несколькими функциями.

В основной комплект всегда входят ходовая часть, направляющие, плата, драйверы, приводы, рабочий шпиндель и обвес. Самостоятельно же мастер может собрать станину, портал, может подключить электронику и сделать, наконец, первый запуск станка. Какие-то базовые комплектующие вполне можно заказывать с китайских сайтов (тот же пылесос), и собирать машину мечты.

Например, первым станком, бюджетным, но производительным, может стать машина, собранная из: направляющих (рельсы с каретками), приводных винтов, двигателей (пример – Nema 23) с муфтами, специального драйвера, подключаемого к плате либо же пульту управления.

Выбрать станок, значит, в первую очередь учесть теххарактеристики агрегата. На такие факторы стоит обратить внимание.

• Скорость работы, мощность двигателя – скорость шпинделя 4000-8000 оборотов в минуту считается стандартной. Но все зависит от запроса – так, для лазерной резки на профессиональном производстве скорость нужна только высокая. Зависит этот критерий и от типа привода. В бюджетных устройствах обычно поставлены шаговые двигатели, и с подъемом скорости они иногда пропускают шаг, то есть станок уже не высокоточный. А вот серводвигатели куда точнее, погрешность в их работе просто исключается.
• Показатели рабочей поверхности. Нужно выбирать такую рабочую поверхность, что по габаритам будет немногим больше, чем обрабатываемая заготовка. Плюс место для фиксации зажима. То есть этот фактор определяется размером пространства обработки.
• Мощность. Если взять станок со слабым шпинделем, резка прочных материалов оборачивается падением скорости и производительности. Да и деформация самого станка не исключена. В современных маленьких и средних ЧПУ-станках механическое переключение шпинделя встречается редко, а вот двигатель с регуляцией скорости тока – куда чаще.
• Точность. Для описываемых устройств контрольных критериев точности – не менее двух десятков, а то и все три. Но главные из них – осевая точность позиционирования, а еще точность повторного позиционирования (по одной оси), а также округлость образца-пробы.
• Тип управления. Управление может осуществляться с помощью компьютера либо специализированной автономной стойки. Компьютер хорош тем, что оператор может взять программу моделирования, и даже графически отображать весь рабочий процесс на дисплее. Автономная стойка на большом производстве встречается чаще, и она эффективно работает за счет лучшей интеграции и стабильности (путем подсоединения к управляющей плате станка).

Ручной труд почти исключается при появлении такого оборудования. А высокие скорости процесса помогают использовать станки на производстве, которое рассчитано на высокие темпы поставки готовых изделий. Если же говорить о домашних станках, они отлично справляются с гравировкой, выжиганием, резкой по дереву, с нанесением на него различных узоров. Но для выжигания, например, в устройстве должен быть лазер.

Так, можно начать с малого и прийти к производству дверей, мелкой мебели или интерьерных аксессуаров, поделок и декора. Можно сделать то, что пользуется активным спросом именно сейчас: необходимые для обустройства дома вещи – от изящных вешалок и ключниц до кофейных столиков и полок на кухню под старину. А также такие станки помогают создавать погонные изделия – плинтусы и даже половые доски. Они активно применяются в создании рекламного материала, декоративных изображений, цифр и букв. С их помощью делают резные перегородки, шахматы, сувенирную посуду и многое другое.

Оператор, работающий за станком, проходит полный медосмотр. Он же должен сдать экзамен на владение оборудованием, знание инструкции, техники безопасности и много другого. И это должно быть задокументировано. Присвоенный оператору разряд указывается в специальном удостоверении. Что важно помнить:

• приводы оборудования отключают каждый раз, когда изделие снимается или заготовка устанавливается;
• приводы отключают и при необходимости удаления стружки, смены инструмента, замеров;
• стружку никогда не сдувают ртом, для этого есть щетки/крючки;
• перед началом работы оператор проверяет надежность ограждения инструмента, заземление, работоспособность, функционирование на холостом ходу;
• ничего на вибрирующие поверхности в процессе работы не кладут;
• привод отключают, если обнаруживаются поломки, если замечены сбои в сети, а также во время смазки аппарата и во время перерыва.

Станки с ЧПУ – это современная техника с огромными возможностями, которая предлагает, по сути, каждому иметь свой производственный участок. А уже использовать его для обслуживания собственных задач или коммерциализировать процесс – вопрос выбора.