Особенности устройства и эксплуатации 3Д фрезеров

Фрезерное оборудование давно перестало быть узкоспециализированной техникой, выполняющее узкий ряд технологических операций. Распространенные на сегодняшний день широкоуниверсальные 3Д фрезеры с ЧПУ способны в полной мере заменить долбежный, сверлильный, обточный и гравировальный станок, что делает их крайне востребованы во всех сферах промышленности.

Настольный 3Д фрезер

В данной статье мы рассмотрим фрезерные 3Д станки, изучим их устройство, функциональные возможности и принцип действия, а также приведем рекомендации по выбору и эксплуатации такого оборудования.

1 3Д фрезер — что это и как работает?

Фрезерный станок с ЧПУ — техника, используемая для обработки точением разнообразных листовых материалов (сталь, графит, алюминий, медь, дерево и пластик). Основным исполнительным инструментом такого оборудования являются фрезы.

Фреза — зубчатый режущий инструмент из твердосплавной стали либо минералокерамики, который в зависимости от формы может быть:

• торцевым;
• концевым;
• коническим;
• цилиндрическим.

Читайте также: что такое цанга для фрезерного станка, и какой она бывает?

Фрезы крепятся на цанге шпинделя станка, который сообщает режущему инструменту вращение от двигателя. В процессе вращения фреза врезается в обрабатываемый материал и производит его стачивание, высверливание либо гравировку.  Удерживающий фрезу шпиндель фиксируется на портале — направляющей балке, по которой шпиндель перемещается в пределах рабочей зоны.

Трехмерный фрезерный станок в работе

Ключевым отличием 3D  фрезеров от других типов станков является то, что они производят обработку заготовки в 3-ех плоскостях, тогда как в обычных агрегатах шпиндель движется лишь в горизонтальной либо вертикальной плоскости.  3D  фрезеры комплектуются сразу тремя электроприводами, каждый из которых двигает шпиндель по порталу в одной из 3-ех плоскостей.

Современные 3D фрезеры промышленного класса оснащаются системами числово-программного управления — ЧПУ. Оборудование с ЧПУ выполняет фрезеровальные операции полностью в автоматическом режиме, задачей оператора является лишь загрузка векторного изображения детали, которую необходимо получить на выходе, в программу. Далее изображение переводится в G-код, в котором содержатся алгоритмы работы электроприводов, управляющих перемещением шпинделя.

Ключевым навыком, которым должен обладать оператор 3D фрезера с ЧПУ — умение работать в редакторах 3D  графики. В промышленности практикуется использование таких программ как Corel Draw и Auto Cad. Перед оператором стоит задача разработать трехмерный график детали, на основе которого будет работать фрезерный станок.
к меню ↑

1.1 Трехмерный фрезерный станок в работе (видео)

к меню ↑

1.2 Применение и возможности 3D фрезеров

Сложное конструктивное устройство фрезерных станков дает возможность выполнять на таком оборудовании обширный спектр технологических операций:

• фрезерование;
• нарезка резьбы;
• сверление;
• гравировка;
• растачивание отверстий;
• раскройка листовых материалов;
• создание объемных конструкций.

Основным преимуществом фрезеров с ЧПУ перед другими видами металлообрабатывающего оборудования является возможность замены исполнительного инструмента (фрезы), изменение угла и скорости ее подачи в рамках одного цикла обработки. Это позволяет выполнять на одном и том же оборудовании как грубую нарезку толстых стальных плит, так и тончайшую обработку миниатюрных деталей.

Сувенир сделанный на 3Д фрезере

Современные 3D фрезеры распространились далеко за пределы металлообрабатывающей промышленности. Такое оборудование повсеместно используется при производстве мебели, фрезеры позволяют вытачивать декоративные изделия, делать двери с вычурными орнаментами, создавать сувенирную продукцию.

Поскольку модели станков с ЧПУ управляются посредством компьютера, влияние человеческого фактора на обработку сведено к минимуму. ЧПУ значительно расширяет сферу применения станков, поскольку благодаря ему нет необходимости иметь специальное образование для работы с фрезером.
к меню ↑

2 Производители и обзор популярных моделей

На общемировом рынке ведущими компаниями по производству 3Д фрезеров являются фирмы Advercut, Roland, Twitter и DMG Mori, стоимость продукции которых варьируется в диапазоне от 100 тыс. до 2 млн. рублей, в зависимости от функциональных возможностей конкретной модели.

Производством фрезерного 3D оборудования в России занимается пензенский завод «СтанкоМашСтрой». С конвейеров данного предприятия сходят модели средней ценовой категории, по функциональности не уступающие более дорогим зарубежным аналогам.

Хорошо зарекомендовали себя следующие модели оборудования:

• VTM13L;
• VTM6L.

VTM13L

VTM2317 — это крупногабаритный промышленный фрезер, обладающей рабочим полем 230*160*80 см. Модель предназначена для эксплуатации в условиях серийного производства металлических изделий. Ключевыми отличиями VTM2317 от аналогов является расширенная поперечная балка, которая обеспечивает повышенную точность обработки благодаря снижению вибраций, использование роликовых направляющих вместо обычных подшипников и наличие на оси Z системы гидравлической балансировки.

VTM2317 оснащен шпинделем мощностью 11 кВт с максимальной частотой вращения 8000 об/мин. Модель развивает скорость резания от 1 до 12000 мм/мин. Точность позиционирования шпинделя составляет 0.004/300, размеры станка -300*22*256 см, вес — 7,5 тонн.

В качестве более компактной альтернативы можно рассматривать модель VTM6L весом в 3.5 тонн, выполненную в квадратном корпусе. Разница между фрезерами заключается в сниженной мощности двигателя -7.5 кВт и частоте оборотов — 10000 об/мин. Ключевое отличие — меньший размер рабочей зоны, который составляет 60*40*45 см, что не позволяет обрабатывать на VTM6L крупногабаритные заготовки.

Настольный фрезер Tiemme

Если вам необходим настольный 3Д фрезер, рекомендуем обратить внимание на модель Twitte 707-1, которую можно приобрести за 70-80 тысяч. Для своих габаритов Twitte 707-1 имеет достаточное крупное рабочее поле, размеры которого составляют 40*40*50 мм. Данная модель пригодна для обработки изделий из дерева, пластика, мягких металлов и оргстекла.

Частота вращения шпинделя в Twitte 707-1 доходит до 24000 об/мин, мощность подачи — 0.8 кВт. Станина станка выполнена из листового металла толщиной 10 мм, ширина портала — 140 мм. За свои деньги это оптимальный выбор для производства мебели, декоративных элементов интерьера, рам для окон и картин.
к меню ↑

2.1 Как выбрать 3-ехосевой фрезер для дома?

Представленная на рынке категория станков любительского класса, предназначенных для домашней эксплуатации, достаточно обширна. В нее входят недорогие агрегаты (цены в районе тысячи долларов) для работы с деревом, пластиком, текстолитом и цветными металлами.

Представляем вашему вниманию рекомендации по выбору такого оборудования:

1. Для бытовой эксплуатации нормальной является мощность шпинделя 700-800 Вт, которой будет достаточно для обработки дерева и пластика. Множество бюджетных агрегатов комплектуются шпинделями серии Kress, рекомендуем их избегать из-за проблем с точностью и высоким уровнем шума при обработке.
2. Никогда не покупайте безрамные станки, в которых функцию длинной несущей оси выполняет опорная поверхность.
3. Для несложных условий использования достаточно будет направляющих толщиной 16-21 мм, все что меньше менее надежно.
4. Если вы планируете обрабатывать изделия из цветных металлов выбирайте станки с шестеренной или шарико-винтовой передачей. Ременная передача не обеспечивает достаточной жесткости, что выливается в биение оси при работе.
5. Не стоит боятся шаговых двигателей, за своей простоты они снижают общую стоимость оборудования, но при этом их мощности для любительских задач вполне хватает.

Изделия сделанные на бытовом 3Д фрезере

При покупке трехмерного фрезера также позаботьтесь о наличии хорошего стола, на котором он будет располагаться. Учитывайте, что точность обработки непосредственно зависит от жесткости всей конструкции, поэтому станок на столе необходимо фиксировать с помощью болтов, а сам стол при этом должен быть достаточно тяжелым, что позволит избежать возникновения вибраций.