Технологические возможности фрезерных станков: Обработка на фрезерных станках. Фрезерные станки и их технологические возможности

Обработка на фрезерных станках. Фрезерные станки и их технологические возможности

4.6. Обработка на фрезерных станках

Фрезерование — один из наиболее распространенных и высокопроизводительных методов лезвийной обработки плоских и фасонных поверхностей деталей. Главное движение резания v при фрезеровании — вращение фрезы, а подача S осуществляется перемещением заготовки (рис. 77).

Рис. 77. Схемы цилиндрического (а) и торцевого (б) фрезерования

Все существующие методы фрезерования можно привести к двум основным видам: цилиндрическому и торцевому.

При цилиндрическом фрезеровании (рис. 77, а) обработка производится зубьями, лежащими на цилиндрической поверхности фрезы, ось которой параллельна обрабатываемой поверхности.

Торцевое фрезерование (рис. 77, б) осуществляемся фрезой, зубья которой расположены на торцевой поверхности. В этом случае ось фрезы перпендикулярна к обрабатываемой поверхности.

Основной отличительной особенностью процесса фрезерования является прерывистый характер резания. При этом толщина слоя, срезаемого каждым зубом фрезы, переменна, так как изменяется от некоторого минимума до максимума; на дуге резания одновременно работает несколько зубьев; режущие зубья работают циклично, с перерывами.

Фрезерование может осуществляться двумя методами: против подачи (встречное фрезерование) и по подаче (попутное фрезерование). При встречном фрезеровании направления векторов скорости и подачи заготовки противоположны, а при попутном — совпадают.

Встречное фрезерование характеризуется тем, что нагрузка на зуб увеличивается от нуля при врезании его в обрабатываемую поверхность до максимума при выходе. Зуб взламывает корку на поверхности заготовки снизу. Фреза стремится оторвать деталь от стола, приподнимая также и стол станка. При больших усилиях резания это приводит к вибрации технологической системы и как следствие, снижению шероховатости обработанной поверхности.

Иная картина наблюдается при попутном фрезеровании. Деталь здесь прижата к столу. Почти с первого момента зуб начинает работать с наибольшей толщиной среза и сразу же подвергается максимальной нагрузке. При наличии корки на заготовке зуб ударяется о нее, а высокая твердость и загрязненность корки, например, формовочной смесью, снижают стойкость фрезы. Поэтому при наличии корки рекомендуется применять встречное фрезерование.

При чистовом фрезеровании лучше применять попутное фрезерование. Однако положительные свойства его можно получить лишь при хорошем состоянии станка.

К элементам процесса резания при фрезеровании относятся: скорость резания, подача, глубина резания, ширина фрезерования.

Фрезерные станки и их технологические возможности.

Классификация станков фрезерной группы производится по следующим признакам: положение оси шпинделя, выполняемая работа, конструктивные особенности стола, траверсы, наличие систем ЧПУ и некоторые другие. Кроме того, в зависимости от технологических возможностей, фрезерные станки выпускают общего назначения (универсальные), специализированные и специальные.

К универсальным фрезерным станкам относятся: консольные вертикальные, консольные горизонтальные, непрерывного действия, вертикальные бесконсольные, продольные и широкоуниверсальные. К специализированным — шлицефрезерные и резьбофрезерные, шпоночно-фрезерные и некоторые другие типы. Специальные станки предназначены для обработки деталей определенной конфигурации и размеров. Фрезерные станки общего назначения, как правило, применяются при единичном и серийном типах производства, а специализированные и специальные — в условиях крупносерийного и массового.

Наибольшее распространение на предприятиях ж.д. транспорта получили консольные вертикальные и горизонтальные, а также универсальные станки.

Консольные вертикально-фрезерные станки предназначены для выполнения широкого круга фрезерных работ, в основном, торцевыми и концевыми фрезами. На этих станках обеспечивается возможность обработки крупногабаритных корпусных деталей, изготавливаемых из различных, в том числе и труднообрабатываемых материалов.

Отличительной особенностью консольных вертикально-фрезерных станков является вертикальное расположение оси шпинделя и наличие консоли, на которой располагается стол станка. Частота вращения шпинделя, в котором с помощью различных патронов и оправок закрепляются фрезы, изменяется ступенчато посредством коробки скоростей. Коробка скоростей, размещенная в вертикальной станине, снабжена шпиндельной головкой, имеющей возможность поворачиваться в вертикальной плоскости. Обрабатываемая заготовка устанавливается в тисках или в приспособлении, размещенных на столе. Конструкция направляющих консоли обеспечивает столу движение подачи в трех направлениях: продольном, поперечном и вертикальном. Для обеспечения этих перемещений в консоли размещен привод подач, состоящий из электродвигателя, коробки подач и некоторых других механизмов.

Консольные горизонтально-фрезерные станки строятся обычно на одной базе с вертикально-фрезерными и поэтому имеют много унифицированных деталей и сборочных единиц, хотя в отличие от них имеют горизонтальное расположение оси шпинделя.

Технологические возможности фрезерных ЧПУ станков

Резка листовых материалов — довольно востребованная услуга. Многие предприниматели интересуются возможностями фрезерного станка с ЧПУ. Поскольку такое оборудование имеет много преимуществ, то и пользуется большей популярностью, чем ручная работа. Все станки в основном похожи, но могут отличаться размером и функциональностью.

Интернет-магазин «Многофрез» предлагает широкий выбор оборудования для обработки различных листовых материалов. При выборе товара наши сотрудники ознакомят вас с технологическими возможностями фрезерных станков и помогут определиться с выбором.

Как выбирать станок?

Выбирая оборудование для обработки листовых материалов, специалисты рекомендуют присмотреться к технологическим возможностям фрезерных станков с ЧПУ. Тип устройства и его комплектация полностью зависит от потребностей производства. При выборе обратите внимание на такие характеристики:

Размер оборудования. От этого параметра зависит масштаб выполняемых задач. Если места в помещении немного, проконтролируйте, чтобы станок поместился в вашей мастерской или цеху.
Соответствие новациям. Если вы планируете масштабное производство, то это важный критерий выбора, но при такой характеристике цена может быть завышенной.
Стоимость. Оборудование не достаточно купить, его нужно еще правильно установить. Учитывайте, что придется доплачивать еще и за эту услугу.
Наличие ЧПУ. Такие установки были ранее очень дороги, но в последнее время станки с программным управлением стали более доступными.
Скорость работы. Для домашнего пользования подойдет оборудование с небольшой скоростью. Если вы планируете заполучить большой сегмент рынка в вашем городе или районе, не пожалейте потратиться на более мощное оборудование.

Как классифицируются станки?

Классификация оборудования зависит от возможностей фрезерного станка с ЧПУ. Бывают установки, которые включают функцию замены режущего инструмента без участия оператора. Это позволяет беспрерывно обрабатывать заготовки. Станок без автоматической смены фрезы требует обслуживания со стороны мастера, поэтому процесс обработки замедляется остановкой станка для замены инструмента.

Наличие в установке пылесборной системы делает помещение, где работает станок, чище. В воздухе не летают мелкие частицы пыли, которые пагубно влияют на здоровье обслуживающего персонала.

Высокая скорость работы станка не всегда является достоинством оборудования. При обработке акрила наблюдается обугливание и деформация заготовки. Фрезы при скоростной обработке довольно быстро сгорают.

Компания «Многофрез» поможет вам определиться с выбором оборудования исходя из возможностей фрезерного станка. Обратитесь за консультацией к менеджеру, и он поможет вам определиться.

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ: Фрезеровка печатных плат • Режимы резания ЧПУ станков • Подача на зуб при фрезеровании

Технические возможности фрезерных станков с ЧПУ

Фрезерный станок с ЧПУ — это автоматизированный многофункциональный комплекс для обработки заготовок и получения готовых изделий из дерева, металла, стекла, пластика, камня и пр. Режим работы фрезерного станка зависит от материала заготовки, типа операции (черновое, чистовое резание), используемого инструмента (типа фрезы), вида готового изделия (плоское, цилиндрическое, трёхмерное), а также конструкции самого станка, системы охлаждения, рабочих размеров и высоты портала и т. д.

Параметры обработки

Фрезерование твёрдых материалов (таких как металл, текстолит) осуществляется на сравнительно высоких скоростях — порядка 20-24 тыс. об/мин. Обработка заготовок из дерева может осуществляться при 18 тыс. об/мин. Фрезерование мягких материалов (к примеру, пластика) чаще всего производится при 5-6 тыс. об/мин. Изменение скорости вращения шпинделя осуществляется с помощью инвертора под условия конкретного техпроцесса. Следует учитывать, что чрезмерное снижение частоты вращения крутящий момент на валу шпинделя падает. Компенсация этого (правда, лишь частичная) достигается поддержанием крутящего момента — специальной функцией инвертора.

Дополнительные опции

Современные станки с ЧПУ содержат всевозможные дополнительные устройства для облегчения работы и расширения технологических возможностей оборудования. Так при фрезеровании деревянных заготовок важнейшим моментом является исключение попадания мелкой пыли к ответственным узлам станка. Для обеспечения этого служит система очистки рабочей поверхности, путём всасывания и, таким образом, удаления стружки из зоны резания. Для изготовления сложных, фигурных изделий (например, балясин) фрезерный станок оснащается поворотным устройством, преобразующим координаты продольного перемещения заготовки в её поворот вокруг оси.

При чистовой обработке пластика для получения гладкой поверхности и зеркальных краёв среза фрезерование осуществляется однолезвийными спиральными фрезами с полированной канавкой.

При фрезеровании твёрдых материалов (сталей, камня) необходимо обеспечивать надёжное охлаждение фрезы. Для этого существуют различные системы, такие как охлаждение струёй жидкости под давлением (направленной на саму фрезу или омывающей область резания), или распылённым в виде мельчайших капель «масляным туманом». Ряд жидкостей также способствуют не только снижению температуры, но и уменьшению трения в паре «инструмент-заготовка». В этом случае жидкость носит аббревиатуру СОЖ (смазочно-охлаждающая).

Рабочая площадь и высота портала

выбираются исходя из габаритных размеров обрабатываемой заготовки. Естественно, рабочая площадь станка должна превышать размеры заготовки.

Высота портала (размеры оси Z) — это расстояние от верхней кромки рабочего стола до цанги фрезы на шпинделе. Высота выбирается исходя из максимальной толщины обрабатываемой заготовки. При выборе высоты также следует учесть запас на размер крепёжных механизмов (струбцин), но только если станок не оборудован вакуумным столом. При установке поворотного механизма (так называемой «четвёртой оси») для обработки тел вращения, высота портала должна быть не ниже 220 мм.

Жёсткость станка

Единая система, состоящая из станка, крепёжных элементов, фрезы и заготовки, испытывает деформацию от воздействия сил резания. Особенно опасны такие деформации, которые изменяют рабочий зазор между инструментом и поверхностью. Это снижает точность готовых изделий, а возникающие вибрации дополнительно ухудшают качество обрабатываемой поверхности, увеличивая её шероховатость.

Таким образом, жёсткостью системы станка называется её способность противодействовать деформации.

Необходимая жёсткость системы фрезерного станка является обязательным условием для применения высокоскоростных режимов, получения заданной точности и высокой производительности обработки.

Назначение, классификация, основные движения и технологические возможности фрезерных станков.

Они предназначены для обработки наружных и внутренних, плоских, фасонных поверхностей, уступов, пазов, прямых и винтовых канавок, шлицов на валах, нарезание зубчатых колес и т.д..Выпускают по конструкции универсальные, специализированные и специальные фрезерные станки. Формообразующими движениями являются вращение фрезы (главное движение) и движение подачи которые сообщают заготовке или фрезе. Приводы главного движения и приводы подачи выполнены раздельно. Для станка с ЧПУ по классу точности П установлены следующие допуски (мкм): на тачность линейного одностороннего позиционирования при длине перемещения свыше 400 до 1000 мм – 25; на круглость отверстия, обработанного фрезой при контурном ПУ, — 12; на прямолинейность накругленных граней – 20.

Назначение, схема резания и технологические возможности зубодолбежных станков.

На этих станках нарезают прямозубые колеса наружного и внутреннего зацепления, а при наличии копира и косозубого долбяка – косозубые колеса. Кроме того, на этих станках можно нарезать блоки из нескольких колес. Достоинством этих станков является непрерывность работы без потери времени на подход к заготовке и выход из нее. Настройка станка на нарезание косозубых колес ничем не отличается от обычной. В этом случае устанавливают копиры с винтовыми направляющими, которое сообщают копиру дополнительное вращение. В результате вращательного и возвратно-поступательного движения зубья долбяка будут перемещаться по винтовой линии, угол наклона которой должен быть равен углу наклона винтовой линии зубьев нарезаемого колеса на делительном цилиндре.

Назначение, классификация, основные движения и технологические возможности расточных станков.

Расточные станки предназначены для обработки корпусных детелй. На них можно производить растачивание, сверление, фрезерование, зенкерование, нарезание резьб и т.п. Расточные станки подразделяются на следующие типы: горизонтально-расточные станки; координатно-расточные станки; алмазно-расточные (отделочно-расточные) станки. При использовании дополнительных сменных узлов (фрезерных головок, планшайб) можно проводить фрезерование взаимно перпендикулярных плоскостей, обрабатывать наружные цилиндрические поверхности и т.п. Возможность обработки заготовок с четырех сторон без переустановки. Координатно-расточные станки можно использовать и в качестве измерительных машин для контроля линейных размеров по трем осям, угловых размеров межцентровых расстояний. Можно осуществлять точную маркировку в в идее кернения, а также производить деление и разметку на металлических поверхностях. На отделочных станках достигается высокая точность обработки отверстий – отклонение от круглости 3…5 мкм и шероховатость поверхности R_а = 0,16…0,63 мкм.

Агрегатные станки для обработки корпусных деталей, их технологические возможности и классификация.

Агрегатными называются специальные станки, которые компонуются из функционально самостоятельных нормализованных и частично специальных узлов и деталей. На агрегатных станках производится сверление, растачивание, нарезание резьбы, развертывание отверстий и их зенкование и ценкование, протачивание канавок, подрезка торцев, фрезерование. В таких станках заготовка как правило, неподвижна, что позволяет обрабатывать ее одновременно большим числом инструментов с нескольких сторон. Классификация: 1) в зависимости от габаритов обрабатываемых заготовок АС подразделяются на три группы, отличающиеся размерами, массой и используемыми унифицированными узлами: малогабаритные АС, оснащенные небольшими по размерам пинольными силовыми головками мощностью 0,18…0,75 кВт; АС средних размеров, оснащенные пинольными силовыми головками с плоскокулачковым приводом подачи мощностью 1,1…3 кВт; АС больших размеров, оснащенные гидравлическими или электромеханическими столами, на которых устанавливаются шпиндельные узлы. 2) по отсутсвию или наличию транспортного устройства для периодического перемещения обрабатываемой заготовки АС подразделяется на одно- и многопозиционные.

Возможности фрезерного станка с ЧПУ обновлено 28.05.2020 — MULTICUT

Сфера применения фрезерного станка практически не ограничена, если он оснащен современной системой ЧПУ. Это один из наиболее универсальных видов оборудования для механической обработки.

Современный обрабатывающий центр способен изготавливать детали и изделия высокой сложности и во всем многообразии назначений. Примечательно, что даже разработчик станка может не знать всех его возможностей, а раскрываются они только в «полевых условиях», то есть на производстве.

Предлагаем ознакомиться со сферами применения оборудования и характерными особенностями организации производства изделий на ЧПУ с узкой специализацией и универсальных фрезерных станках.

Применение ЧПУ в разных производственных сферах

Чтобы реализовать весь потенциал имеющегося в наличии оборудования с ЧПУ или, наоборот, укомплектовать линию в соответствии поставленными техническими задачами, нужны не только идеи. Весь потенциал станка раскрывается во взаимодействии оператора, технолога, программиста и руководителя предприятия.

При грамотном подходе мощность шпинделя, размеры рабочего поля, скорости перемещения не являются ограничивающими факторами. Правильный выбор режущего инструмента, последовательности выполнения операций, количества проходов, а также максимальная реализация программных возможностей позволяют значительно расширить ассортимент обрабатываемых материалов и готовых изделий на фрезерных станках с ЧПУ.

Изготовление сувениров

Для многих представителей малого и среднего бизнеса знакомство с возможностями ЧПУ началось с изготовления сувенирной продукции. Чтобы начать зарабатывать, достаточно приобрести небольшую настольную модель и освоить самые азы программирования.

Изготовление поделок на станках с ЧПУ дает следующие преимущества:

Неограниченный размер партии. Благодаря высокой скорости обработки мелкие сувениры буквально «вылетают» из-под фрезы. Вы можете отправить на реализацию одну партию товаров и тут же приступать к производству совершенно других изделий.
Быстрое переформатирование производства. Для производства сувениров обычно используют дерево, акриловый искусственный камень и другие полимеры. Для перехода с одного изделия на другое достаточно загрузить новую программу. Новый режущий инструмент в большинстве случаев покупать не придется.
Достоверная имитация ручной работы. Изготовленные на фрезерно-гравировальных ЧПУ поделки отличаются высокой детализацией, что ставит их в один разряд с хэнд-мэйд продуктами.

Существует огромное количество бесплатного и условно бесплатного софта с дизайнерским уклоном для создания управляющих программ. Магазины сувениров охотно принимают на реализацию изделия, кроме того, их можно продавать через интернет.

Фрезерование печатных плат

Специфическая задача для станков с небольшими размерами рабочего поля может оказаться выгодным бизнесом. Управляющая программа включает в себя всего два вида операций:

Сравнительно недорогое и компактное оборудование может быть размещено в помещении гаража, мастерской, в частном доме. Для крупных производств, занятых изготовлением электроники, переход с электрохимического или химического травления печатных плат на фрезерную обработку дает следующие преимущества:

сокращение количества операций в производственном цикле;
снижение процента брака;
отсутствие затрат на утилизацию гальванических шламов, использованных реагентов.

Мебельное производство

Изготовление корпусной мебели — один из самых перспективных видов малого и среднего бизнеса. В этой сфере применяются станки и обрабатывающие центры портального типа. В ассортимент выпускаемых на таких станках с ЧПУ изделий входят:

детали «коробов» из ДСП и ДВП;
фасады из МДФ;
резные зеркала.

Контурная обработка, сквозное фрезерование, гравировка, сверление отверстий выполняются в одной управляющей программе без смены базы. Производительность установки зависит от размеров рабочего поля, мощности и скорости вращения шпинделя. Существуют многошпиндельные станки, способные работать в режимах копира или последовательной обработки разными фрезами. Для исполнения большинства программ достаточно 3-координатного станка.

Большинство материалов для мебельного производства — композиты. Для их обработки чаще всего применяются фрезы из твердых сплавов или быстрорежущих сталей с керамическим слоем. Для решения специфических задач, таких как, например, обработка высокоабразивных ламинатов, подбирают инструмент с монокристаллическим алмазом или покрытием CVD.

Большое влияние на производительность станка оказывают периферийные устройства. Поскольку станок работает преимущественно с листовыми материалами, для быстрого и надежного закрепления заготовки нужен вакуумный стол. Также нужна надежная система аспирации, которая будет удалять мелкодисперсные опилки.

Деревообработка

Массив древесины — один из востребованных материалов для производства объемных резных изделий высокой сложности: ножек кабриоль, балясин, колонн, заходных столбов.

Часто детали имеют асимметричную форму, и для их обработки нужны 4 и 5-координатные установки. На практике это выглядит следующим образом: на портальный фрезерно-гравировальный станок устанавливается механизм поворота заготовки и / или привод наклона оси шпинделя.

Стоит отметить, что изготовить сложные изделия из дерева на ЧПУ станке с тремя осями тоже возможно. Для этого потребуются опыт в создании управляющих программ и смекалка. Заготовку квадратного сечения можно переворачивать вручную. Для точного позиционирования на стол устанавливают упоры. В 3D редакторе создают 4 проекции объемной модели будущей детали и экспортируют их в CAM систему для написания управляющей программы. Если четырех переворотов недостаточно, берут шестигранную заготовку и создают 6 проекций.

Машиностроение

Все, что можно сделать на фрезерном ЧПУ по металлу, вряд ли вместится в одну статью, поэтому мы ограничимся перечнем основных операций, которые задействуют в цикле обработки:

точение и расточка;
торцевание;
снятие фаски;
сверление отверстий, в том числе сложной формы;
нарезание резьбы;
фрезерование.

Для изготовления новых деталей используются стационарные обрабатывающие центры. Но кроме этого существует еще одна сфера применения ЧПУ — ремонт и восстановление оборудования. Здесь очень часто применяются нестандартные решения и мобильные станки.

В качестве иллюстрации мы опишем конкретную ситуацию на крупном металлургическом предприятии. На конвертере разрушился опорный подшипник со стороны привода, и было повреждено посадочное место. Замена поврежденного вала требовала полной остановки производства на длительный срок. Было принято решение восстановить посадочное место без разборки привода. После наплавки поврежденный участок вала обработали мобильным фрезерным станком с ЧПУ. Была использована многопластинчатая торцовая фреза.

Нестандартность такого решения заключалась в том, что наружная цилиндрическая поверхность обычно обрабатывается точением, но в условиях ограниченного пространства фрезерование оказалось единственным возможным способом восстановления. Деталь оставалась неподвижной, а портал станка вращался вокруг ее оси. Предельные отклонения составили всего 20 мкм при диаметре 1150 мм.

Станки для машиностроения отличаются повышенной точностью, высоким запасом прочности несущих элементов. В них используются мощные шпиндели и приводы перемещения.

Стоматология

Протезирование зубов — одна из тех областей, где сложность форм и точность достигаются вручную (с многократными примерками и промежуточной подгонкой) или на ЧПУ. Для создания коронок и имплантатов используются узкоспециализированные станки и фрезы.

В задачa и оборудования входит сложная фрезеровка материалов твердостью до 60 HRC: пресс-керамики, воска, полиметилакрилата (ПММА), хром-кобальт-молибденовых сплавов, циркония, титана и других биосовместимых металлов. При этом требуемая точность обработки составляет 5-50 мкм.

Чтобы иметь возможность сделать это, стоматологический фрезер с ЧПУ оснащается высокоскоростным (50 тыс. об./мин и выше) шпинделем с пятью управляемыми осями. Возможность расширения спектра обрабатываемых материалов зависит от типа программной архитектуры. С системой «открытого» типа можно перейти на заготовки других производителей, а также предложить клиентам более широкий ассортимент зубных протезов.

На рынке оборудования есть настольные модели для стоматологических кабинетов и напольные установки для крупных центров зубопротезирования.

Производство ювелирных изделий

Фрезеровка модельного воска, изготовление пресс-форм и микрогравировка — далеко не все, что можно сделать станком с ЧПУ. Простые 3-координатные модели часто используются в создании клише, вырубных штампов и другой оснастки для работы с кожей.

Сложные работы с ювелирными материалами требуют использования 4 и 5 управляемых координатных осей. Для повышения точности обработки станины ювелирных ЧПУ изготавливают из чугуна, а в конструкции ШВП используются две гайки с преднатягом.

Станки компании MULTICUT — гибкость комплектации для достижения цели!

Наша компания считается одним из лидеров в производстве координатных установок с числовым программным управлением. Одно из базовых преимуществ нашего оборудования — гибкость комплектации. Заказчик может самостоятельно подобрать мощность шпинделя, конструкцию приводов перемещения, другие опции или поручить это нам. Опытные специалисты укомплектуют станок в соответствии с ассортиментом и объемами производства.

Нами разработано семь серий фрезерно-гравировальных обрабатывающих центров и универсальный шипорезно-долбежный станок для изготовления изделий из дерева с ЧПУ. В пределах серии модели различаются габаритами рабочего поля.

С нашими станками вы решите следующие задачи:

500 — изготовление мелкой сувенирной продукции;
3000 — раскрой, трехмерная обработка и гравировка полимеров, композитов, древесины, цветных металлов и сплавов;
4400 — сложные фрезерно-гравировальные работы в 4 координатах.

Сотрудники проектного отдела компании постоянно работают над совершенствованием технологических и программных возможностей станка. В этом году нами была внедрена собственная система ЧПУ, которая установила новую планку в гибкости управления рабочими органами станка и оптимизации многокоординатной обработки.

Вы можете объективно оценить высокий класс наших станков, протестировав их в демонстрационном зале компании в Москве. Мы с радостью продемонстрируем их возможности.

Получить консультации по любым вопросам, касающимся нашего оборудования, можно по контактным телефонам в рабочее время.

Фрезерные станки

Фрезерные станки представляют собой большой кластер механизированных агрегатов, на которых обрабатываются металлы, дерево, пластмассы. Работа данного вида устройств основана на вращении фрез различной формы, размера, с одним и многими лезвиями, с разным креплением в зажимном патроне. Инструменты снимают с материала обрабатываемой заготовки слой необходимой толщины и формы.

Уникальность фрезерного оборудования состоит в кардинальном отличии от токарного, где вращается заготовка. В фрезерном станке вращается фреза либо другие режущие инструменты: сверла, развертки, зенкеры. Заготовка надежно закреплена в неподвижном положении на рабочем столе.

Разновидности станков

Наиболее популярные группы фрезерных станков:

1. Обрабатывающий центр. Агрегат включает в себя как фрезерные, так и токарные функции. Подобная комбинация универсальных возможностей позволяет в самые минимальные сроки выполнять комплексные токарно-фрезерные мероприятия с заготовками, имеющими сложную геометрическую форму.

2. Шпоночный. Машина оснащена станиной, перемещающейся в продольном направлении и шпинделем, расположенным в вертикальном положении. Две отличительные особенности механизма: станок имеет полностью автоматизированный цикл обработки, шпиндель способен вращаться в трех измерительных плоскостях.

3. Карусельный. Конструктивно данное фрезерное оборудование укомплектовано шпинделями с вертикальным расположением и установленными в них режущими инструментами в зависимости от вида обработки. Круглая станина машины пребывает в постоянном вращении. Встроенный механизм позволяет агрегату обрабатывать заготовки, чередуя режим движения с остановками.

4. Без рабочей консоли. Станки укомплектованы шпинделями с инструментами для осуществления операций резания, перемещающимися лишь вертикально. Рабочая станина при этом двигается в горизонтальной плоскости.

5. Вертикальные. Механизмы станков оснащены вертикальными шпинделями. Они вращаются вокруг своей оси. Консоль перемещается в двух плоскостях: вертикально и под прямым углом к фрезе.

6. Широкоуниверсальные. Стандартные конфигурации, заложенные в конструкцию универсальных фрезерных станков, дополнены шпинделем с выдвижным устройством, который осуществляет вращательное движение вокруг двух осей.

7. Горизонтальные. В агрегатах используется поперечный шпиндель со станиной, которая способна перемещаться под прямым углом к шпинделю в разных направлениях. Эти фрезерные станки используются для обработки средних заготовок с небольшим весом.

8. Универсальные. Машины имеют в своей конструкции жестко зафиксированный поперечный шпиндель и движущуюся поворотную консоль.

9. Копировальные. Современный инновационный бренд фрезерного оборудования. Укомплектованы числовым программным управлением. Все значения скорости движения, параметры траектории элементов конструкции находятся под неусыпным контролем управляющей программы. Прежде, чем скопировать, форма детали пристально изучается специальной копировальной головкой.

10. Продольные. Компания Knuth производит эти станки в моно- и двустоечном исполнении. Устройства оснащены двумя фрезами вертикального перемещения с двумя-тремя горизонтальными инструментами для резания. Станина агрегата перемещается в продольной плоскости, шпиндель двигается поперечно и вертикально.

Сферы промышленного использования

Компания Knuth производит многофункциональные фрезерные агрегаты, шпиндель которых располагается как под прямым углом по отношению к заготовке, так и под различными другими углами. Конструкторы, технологи предприятия разработали многие модификации оборудования, где специально установлены выдвижные шпиндельные головки. Подобная конструкция обеспечивает смену угла наклона фрезы в момент работы станка, расширяя технологические возможности машинной обработки заготовок.

Фрезерная обработка металлов, других твердых материалов нашла широкое применение во всех сферах промышленного производства. Спрос на подобное оборудование неуклонно возрастает, сегмент обрабатываемых деталей постоянно увеличивается. На мировых рынках можно повстречать самые различные модификации фрезерного оборудования, инструмента, технологической оснастки.

Фрезерные станки с ЧПУ предоставляют возможность осуществления полного цикла обработки материалов полностью в режиме автоматического функционирования. Вмешательство человека в производственный процесс необходимо лишь в момент установки заготовки и при снятии готовой детали. Во время обработки также возможна корректировка характеристик резки материала тем или иным инструментом.

Выбор группы станков

Программным обеспечением оснащаются все агрегаты для фрезерования, производимые концерном Knuth, Германия. При этом высвобождается значительное количество персонала, экономится рабочее время, увеличивается производительность труда. Самая высокая степень уникальности среди фрезерного оборудования наблюдается у обрабатывающих центров.

Для выбора наиболее эффективных механизмов с ЧПУ, предназначенных для выполнения фрезерных операций, необходимо ознакомиться с их основными рабочими характеристиками:

габаритные размеры рабочих станин;
объем магазина для закрепления и использования инструмента;
число осей координат;
вертикальное, горизонтальное размещение шпинделя с патроном.

Предприятие выпускает абсолютно любые фрезерные станки с ЧПУ, которые предназначены для всех существующих приемов обработки как металлов, так и всех других материалов. Реализация высокотехнологичного оборудования высокого качества осуществляется по ценам завода-изготовителя.

Ассортимент оборудования

Станки концерна Knuth соответствуют международным стандартам потребительского качества и рассчитаны на максимально широкий диапазон промышленного использования. Технические специалисты предприятия умело сочетают принципы унификации выпускаемой техники с конструктивными особенностями каждой машины в отдельности.

Для выполнения специфических операций по фрезерной обработке различных материалов, компания производит следующие типы станков с ЧПУ:

1. Малогабаритные фрезерные. Предназначены для обработки небольших заготовок. ЧПУ позволяет добиваться максимальной точности резания, значительно сокращая время операций.

2. Фрезерно-гравировальные. Машины обрабатывают листовой металл с любыми прочностными характеристиками. Производится раскрой, гравировка, обрезка, торцевание металла.

3. Гравировально-фрезерные обрабатывающие центры. Сложный универсальный комплекс оборудования, осуществляющий обработку с высокой степенью точности в соответствии с заданной программой. Здесь материал заготовки обрабатывается по 5 осям.

4. Портальные фрезерные центры. Агрегат выполняет обработку деталей с крупными габаритными размерами. За счет программного управления и жесткости привода достигается высокая точность операций резания.

5. Горизонтальные обрабатывающие центры. При использовании механизмов значительно сокращаются периоды, необходимые для обработки заготовок со сложной конфигурацией.

6. Сверлильно-фрезерные. Используя эти технические средства, легко решаются задачи обработки сложных деталей, высверливаются отверстия различных сечений, обрезаются торцы валов, выполняются шпоночные пазы, много других операций.

7. Вертикальные обрабатывающие и сверлильные центры. Позволяют осуществлять процессы оптимизации многочисленных производственных направлений.

8. Горизонтальные и вертикальные фрезерные станки. С помощью данного оборудования ежедневно выполняются огромные объемы фрезерных работ на предприятиях всех сфер промышленности.

9. Вертикальные обрабатывающие центры. Одновременно управляемые 3 оси, встроенный цветной ЖК монитор. Высокоскоростная обработка, простота в управлении и наладке. Управление инструментом, максимальная загрузка, коррекция инструмента для непосредственного ввода чертежей.

Сферы использования

Фрезерные станки с ЧПУ используются во всех без исключения сферах промышленного производства, на заводах, фабриках, в кооперативах, мастерских, гаражах, частном производстве. Особенно оборудование востребовано в машиностроении, нефтегазовом секторе, химической, приборостроительной, металлургической отраслях, пищевой, фармацевтической сфере.

Станки с программным управлением широко представлены в деревообрабатывающей, мебельной, судостроительной промышленности. Большое разнообразие оборудования используется для ремонтных целей на СТО, сервисных центрах. Фрезерная обработка занимает центральное место при производстве станков, автомобилей, бытовых приборов, в строительстве, жилищно-коммунальном хозяйстве.

что это такое, схемы попутной и встречной фрезеровки, методы фрезерования и виды таких работ

23.03.2020

Развитие технологии
Назначение фрезерной обработки
Попутное и встречное фрезерование металла: что это такое
Классификация и виды фрезерных работ
Сложные и простые станки для фрезерной обработки металла
Основные виды фрез
Влияние режимов резания на результаты работ
Технологические этапы процесса
Сопровождающие явления
Защита обрабатываемых изделий и инструмента
Возможности процедуры

Одной из наиболее распространенных и незаменимых процедур по стали является фрезерная обработка металлов – что это, расскажем в статье. Поговорим об истории и особенностях способа металлообработки, разновидностях.

Способ механического резания заготовки с помощью вращения металлических фрез был открыт в 1668 году в Китае. Правда, вместо станины из крепкого материала был оборудован каменный фундамент типа плиты, а электродвигатель заменяли мулы, которые осуществляли движение механизма.

К началу 19 века данный принцип, уже усовершенствованный и оснащенный электрическим приводом, был впервые применен в промышленных целях. Эли Уитни (англ. Eli Whitney) установил станок на оружейной фабрике в Америке. Это оборудование было довольно грубым, массивным и деревянным, но прослужило очень долго – два поколения. Только внуки предпринимателя приняли меры по совершенствованию агрегата.

Конструкция, которая больше всего напоминает настоящий современный вариант, была создана компанией «Гай, Сильвестер и Ко» в США в 1835 году. Именно тогда начали применять плоский ремень для передачи основного вращательного движения. Рядом со шкивом находилось зубчатое колесо, которое было посажено на оправку. На ней уже фиксировался резец. Таким образом можно было обрабатывать только плоские заготовки. Оборудование имело устройство передвижения фрезы по вертикали.

Когда изготовление оружия показало эффективность фрезерования, способ начали применять и для гражданской промышленности. Первыми деталями производства были гайки – подобным образом делали их грани, а также внутреннее отверстие – станок был создан в Америке.

Спустя еще 20 лет фирма Линкольн впервые создала механизм, который был изготовлен из стали, а не из дерева. Многие запчасти получилось уменьшить в размерах, а также это позволило увеличить долговечность, снизить износ деталей и дало возможность работать с более прочными сплавами и массивными изделиями. Приятное дополнение – появление в конструкции ходового винта с маховиком.

С тех пор мы имеем дело с современным методом фрезерования – вручную, когда механик (фрезеровщик) выполняет основные действия по креплению, выбору сверла, наладке, перемещению и пр. Но ручной режим характерен частыми ошибками, ведь это и есть человеческий фактор, а также сбоями, поломками, простоями, браком и дефектами. Главную сложность составляли криволинейные поверхности, которые нужно было вытачивать с особенной тщательностью.

Увеличение автоматизации процесса проходило вместе с появлением пультов цифрового и, более совершенного, числового управления. Оборудование, оснащенное ЧПУ, имеет очень высокую точность резания, потому что программное обеспечение самостоятельно закладывает основные параметры, в том числе, режимы, скорость, перемещение фрезы во всех возможных плоскостях.

Сейчас есть лазерные виды фрезерования. Установка оснащена лучом лазера, который быстро и с повышенной точностью производит иссечение металла.

Современные станки с ЧПУ для фрезеровки можно приобрести в интернет-магазине по адресу https://stanokcnc.ru/. Здесь представлен широкий ассортимент моделей, которые предназначены для профессионального создания металлических изделий. Они отличаются высокой производительностью, длительностью и удобством эксплуатации.

Преимущество этого метода отделки в том, что с помощью разных инструментов и технологий (схем резания) можно выполнять множество процедур. Универсальность, помимо этого, заключается в том, что большинство современных станков с ЧПУ предназначены не только для металлообработки, но и для работы по дереву, пластмассе, стеклу и прочим материалам.

Основная задача фрезеровки – механическое снятие с поверхности верхнего слоя посредством фрезы или более современных лезвий. Что можно сделать с помощью разных схем фрезерования:

распил детали на два и более элемента;
шлифовка – применяются специальные насадки с мелким абразивным веществом;
наносить специальную гравировку, узоры;
просверлить отверстие с последующим нанесением внутренней и внешней резьбы, и многое другое.

У фрезеровщика всегда есть большой набор фрез (они могут быть многозубчатые, режущие). В зависимости от того, как оснастка установлена в оборудовании (горизонтально, вертикально), будет производиться обработка. Помимо этого, если режущая кромка будет установлена в определенном направлении, то можно говорить про угол резания. Среди классических можно выделить цилиндрические, торцевые, концевые, зубчатые, фасонные, а остальные – более сложные.

Перечислять сферы применения фрезеровки бессмысленно, поскольку аппарат применяется при изготовлении как крупных, так и мельчайших изделий, которые, в свою очередь, могут использоваться в абсолютно разных производственных процессах, как то: автомобилестроение, станкостроение, металлообработка и даже ювелирные мастерские.

Основным преимуществом использования фрезерования является то, что обрабатывать можно любой материал вне зависимости от его прочности. В зависимости от заготовки, а именно ее формы и стройматериала, подбирают фрезу.

Сейчас считается популярной фигурная резка алюминия, потому что этот металл очень легкий, он используется в архитектуре, дизайне помещений. Он отличается достаточной прочностью, но при этом прост в металлообработке, имеет малый вес и низкую температуру плавления. Алюминий не только можно вырезать фигурным способом, но и делать гравировку, узор, не оставляя на поверхности заусенцев.

Стоит отметить, что большинство станков ЧПУ легко перенастроить к другим материалам. Набирает популярность трехмерная фрезеровка пластика. Из него делаются элементы для салона автомобиля, различные корпусы.

К преимуществам следует отнести:

Высокую скорость обработки.
Небольшую себестоимость работ.
Большое многообразие схем и процедур.

Это два самых распространенных вида, которые уже своим названием характеризуют основное отличие. По пути, то есть по подаче, как говорят многие фрезеровщики, – это способ отделки, в ходе которого фреза вращается в ту же сторону, в которую направлен ход заготовки. У метода есть преимущества:

Естественным образом происходит прикрепление обрабатываемой стали к станине, поэтому нет необходимости очень сильно закреплять изделие к столу.
Износ зубьев у режущей кромки незначительный, потому что вдоль движения они затупляются намного меньше.
Припуск снимается очень плавно, поэтому на покрытии поддерживается оптимальный уровень шероховатости.
Легкое стружкоотведение – стружки не лезут под нож.

К недостаткам следует отнести:

Не подходит для металлообработки грубых, неподготовленных поверхностей, то есть для обдирочных работ.
Твердые включения могут затупить лезвие.
Необходима высокая жесткость станка, чтобы не было сильных вибраций.
Минимальное количество зазоров.

Встречное фрезерование металла – это направление фрезы на встречу движения заготовки. Основные характеристики: производительность повышается, а вместе с тем увеличивается и износ оснастки.

Плюсы:

Мягкий процесс резания с небольшой нагрузкой на механизм.
Сырье в ходе работы подвергается небольшой деформации, что упрочняет материал.

Минусы:

Сила резки уходит частично на отрыв шаблона от стола, поэтому нужна надежная фиксация.
Нельзя использовать высокий режим с большой скоростью, потому что быстро происходит износ фрезы.
Стружка сходит в неудобную сторону – она может попасть в зону резания.

Когда какой тип применяется

Способ применяется в зависимости от материала и от степени металлообработке. При первичной (обдирочной) обработке стали лучше применять встречный вариант, в то время как при последующем движении рекомендовано использовать метод «по пути».

Когда вы работаете с мягким типом металла, лучше работать попутной технологией, а если есть твердые включения – идти навстречу заготовке.

В основном специалисты классифицируют деятельность по выбранной фрезе. Можно различать фрезерование:

Торцовое. В этом случае с помощью лезвий создаются канавки, подсечки и прочие боковые элементы вырезки стали. Также срезаются торцы.
Концевое. Для вырезания уступов по вертикали и по горизонтали.
Цилиндрическое. Для обработки прямых или фигурных поверхностей.
Зубчатое – создание зубцов на колесах и иных деталях.
Фасонное. С помощью соответствующего инструмента делаются фаски (сферы, эллипсы и пр.).

Это неполный перечень видов работ. В зависимости от типа оснастки может быть произведена отделка сверлом, зенкер, отрезными фрезами, криволинейными типами, двойными дисками и другими.

Кроме того, существует классификация по способу установки инструмента – горизонтальное, вертикальное или по диагонали, то есть под углом.

В зависимости от того, как устроено производство на заводе (крупные или мелкие серии, разновидность процедур), закупается одно универсальное оборудование с возможностью его быстро перенастраивать или несколько узкоспециализированных, которые отличаются своей определенной задачей.

В первом случае рекомендуем устанавливать устройства с ЧПУ от https://stanokcnc.ru/. Так вы сможете быстро переустанавливать оснастку, крепить заготовку, а программу и режим, скорость резания выберет сам аппарат, исходя из параметров исходного сырья и схемы металлообработки.

Во второй представленной ситуации, когда видов установок несколько, дополнительно создается конвейерная лента.

Есть три признака, по которым проходит классификация:

По форме, например, цилиндрические, конусные, сферические, дисковые.
По назначению: торцевые, отрезные, прорезные, пазовые.
По материалу, который они обрабатывают. Нас, в данном случае, интересуют те, которые предназначены для обработки металла.

Конструкционные отличия

Конструктивно они различаются на следующие типы:

Кольцевые, или корончатые сверла. Они нужны для получения отверстий с более высокой точностью и увеличенной в 4 раза скоростью, относительно обычного сверления.
Червячные – касаются стали одновременно несколькими режущими краями.
Фасонные с остроконечными или затылованными зубьями. Имеют два ряда лезвий, а второй подвид отличается наличием острых краев с внутренней торцевой стороны.
Концевые – для создания пазов, уступов.
Угловые – отлично обрабатывают кривые поверхности и углы.
Цилиндрические с винтовыми или прямыми зубьями. Первые универсальны, вторые – только для прямых покрытий.
Торцевые – монолитные или со сменными пластинами.
Дисковые – предназначены, как правило, для отрезки стального листа и прорезки канавок.

Если установлен станок старого типа, то его наладка происходит вручную перед каждой новой процедурой. От верности движений мастера зависит:

Снятие определенной толщины слоя за один проход.
Скорость вращения инструмента (обороты шпинделя).
Плавность и направление подачи заготовки.

В основном все параметры занесены в таблицы, но они имеют свои погрешности, особенно если взята некачественная сталь, оборудование обладает недопустимым уровнем вибрации, то есть плохим креплением, а также выбран старое приспособление.

Чтобы не допускать таких ошибок, выгоднее приобрести станок с ЧПУ.

В целом действия являются одинаковыми, но чем современнее механизм, тем меньше действий нужно делать оператору.

На обычной установке

Классический алгоритм:

Заготовку фиксируют на столе.
В шпиндель вставляют необходимую фрезу, выбирая при этом угол и направление.
Ручками задают глубину резания.
Выставляют скорость, она определяется в оборотах в минуту.
Включают аппаратуру, регулируя движение бабки и держателя инструмента.

С ЧПУ

Последовательность:

Фиксация изделия.
Проектирование будущей детали на компьютерной программе.
Установка схемы на пульт управления.
Монтаж.
Запуск.

Как мы видим, исключаются одни из важнейших этапов – изначальный выбор режимов и последующее управление приспособлением

Лазерная обработка

Не будем приводить алгоритм, скажем только, что он отличается от последнего отсутствием необходимости выбора и крепежа резца. Ведь в установке основное воздействие не механическое, а тепловое – под воздействием луча лазера происходит испарение металла.

Есть процессы, которые могут повлиять на качество результата:

Стружка. Если она попадает в зону резания, то может сделать деталь дефектной или повредить саму режущую кромку.
Наклеп. Из-за увеличения температуры в зоне резки происходит повышение твердости края при снижении его прочности.
Трение и вибрации – они естественным образом приводят к более медленному процессу.

Мы рекомендуем:

Использовать вещества и жидкости для смазывания и охлаждения рабочей зоны.
Заранее предусмотреть отвод стружки.
Использовать виброгасители.

Все это вместе с правильным подбором режима поможет избежать основных сопровождающих явлений.

В статье мы рассказали про фрезеровку – что это такое и какие обширные сферы применения она имеет. Теперь мы предлагаем каждому читателю опробовать все возможные функции на своем универсальном станке.

Технологические возможности

Фрезерный

3-осевая обработка с ЧПУ, на фрезерных обрабатывающих центрах YCM FV-125 (размеры стола 1320 × 520 мм), AWEA AV-610 (610 × 450 мм) с дополнительной осью вращения. Обработка различных видов материалов и трехмерных моделей. Обработка алюминиевых профилей длиной до 4 метров на специальном станке Emmegi Phantomatic T3A.

Токарная

Обработка на револьверных станках с ЧПУ CK7516, NEX 108.Работа с разными типами материалов. Автоматическое изготовление деталей с помощью подающих штанг диаметром до 40 мм.

Гидроабразивная резка

Раскрой листового металла толщиной от 0,5 мм до 20 мм. Режет резину, стекло, гранит и другие материалы.

Сварка

При изготовлении сварных конструкций используется современное сварочное оборудование.Инверторы KEMPPI Kempact 323A, Selko Genesis 3000 MTE используются для сварки углеродистых сталей методом MIG, максимальная толщина свариваемого металла 16 мм. Робототехническая дуговая сварка Arc Mate 120L применяется для сварки сложных сварных конструкций из алюминиевых сплавов или углеродистых сталей на базе сварочного аппарата KEMPPI Pulse 450+ Kemppi Cool 10, MIG, импульсная, двойная импульсная сварка, максимальная толщина свариваемого металла 20 мм.

Аппарат для аргонно-дуговой сварки переменным / постоянным током ESAB TIG 4300i предназначен для сварки простых конструкций из алюминиевых сплавов, максимальная толщина свариваемого металла составляет 20 мм.

Перед сваркой стальных деталей все детали проходят тщательную очистку на дробеструйной установке. Детали из алюминиевых сплавов изготавливаются методом химического травления в ваннах, расположенных непосредственно на месте сварки. Сварочный процесс сертифицирован, сотрудники имеют соответствующую квалификацию.

Лакокрасочные покрытия

Покрасочно-сушильная камера Standard Nordberg Automotive предназначена для окраски любых деталей на производстве.Качество лакокрасочного покрытия гарантируется самой эффективной системой вентиляции. Камера оснащена системой принудительной тяги, воздушный поток которой регулируется ручным затвором, что позволяет достичь оптимального давления внутри камеры и исключить возможность завихрения, а также попадания внешней пыли. Внутренние размеры камеры: 6900 × 3900 × 2650 мм.

Сборочное производство

Сборочные процессы на производстве выполняются в соответствии с методами сборки, используемыми в промышленности, или имеют собственные новые методы, разработанные в соответствии с текущим уровнем развития технологий, которые сопровождаются процессами контроля, испытаниями на прочность и герметичность.

Одним из основных способов повышения эффективности сборочного производства является снижение трудоемкости, что достигается за счет оптимизации технологических процессов сборки, а также за счет совершенствования конструкции сборочного оборудования.

Использование CAD / CAM / CAE-систем в процессе создания продукта является неотъемлемой частью подготовки и анализа дизайна продукта, что позволяет выполнять действия по проектной подготовке производства (PPC).

При разработке процессов и рекомендаций ОАО «Стекломаш» не только учитывает текущий уровень развития технологий, но и ставит под сомнение необходимость и достаточность использования этого оборудования, сложность подходов и другие факторы, важные для производства в настоящее время. производственная программа.

Контроль качества

Завод оснащен современным технологическим оборудованием, приборами входного контроля сырья.Предприятие управляет оборудованием и специалистами в области ультразвуковой, капиллярной дефектоскопии, спектрального анализа, контроля механических свойств, полностью обеспечивая входной, сквозной и выходной контроль продукции предприятия.

Определение параметров процесса фрезерования с использованием нового алгоритма оптимизации на основе обучения и обучения

Оптимизация параметров резки существенно влияет на время производства, стоимость, норму прибыли и качество конечных продуктов при фрезеровании. В данной статье представлена новая версия TLBO, TLBO со стратегией обучения динамическому назначению (DATLBO), с целью выбора оптимальных параметров обработки при фрезеровании с несколькими инструментами, таких как фрезерование углов, торцевое фрезерование, фрезерование карманов и пазов. делятся на три категории в зависимости от их результатов на «этапе обучения»: хорошо обучающиеся, средние обучающиеся и плохие.Хорошие ученики мотивированы и стараются учиться сами; каждый умеренный ученик использует вероятностный подход, чтобы выбрать одного из хороших учеников для обучения; каждый плохой ученик также использует вероятностный подход, чтобы выбрать несколько умеренных учеников для обучения. Тестовые задачи конкурса CEC2005 сначала используются, чтобы проиллюстрировать эффективность предложенного алгоритма. Наконец, алгоритм DATLBO применяется к процессу фрезерования с несколькими инструментами на основе критерия максимальной нормы прибыли с пятью практическими технологическими ограничениями.Единичное время, удельная стоимость и норма прибыли из справочника (HB), метода допустимого направления (FD), метода генетического алгоритма (GA), пяти других вариантов TLBO и DATLBO сравниваются, демонстрируя, что предлагаемый подход более эффективен, чем HB, FD, GA и пять других вариантов TLBO.

1. Введение

В современном производстве определение оптимальных параметров резания имеет большое значение для повышения качества продукции, снижения затрат на обработку и максимизации нормы прибыли.Основные параметры резания при фрезеровании с использованием нескольких инструментов включают подачу на зуб, скорость резания, а также радиальную и осевую глубину резания. Традиционные методы выбора параметров резания в основном зависят либо от опыта оператора, либо от данных обработки из справочников. Но это известный факт, что параметры резки, получаемые из этих ресурсов, в большинстве случаев крайне консервативны. Следовательно, он может не работать с высокой производительностью. Поэтому необходимо разработать новую технику для исследования проблемы оптимизации резки.

Существует множество методов математического программирования, которые широко используются для оптимизации параметров резания за последние несколько десятилетий. В более ранних исследованиях Gupta et al. В [1] разработано целочисленное программирование для определения оптимального разделения глубины резания при многопроходном точении с ограничениями. Впоследствии Wang et al. [2] использовали детерминированное графическое программирование для оптимизации параметров обработки в условиях резания для однопроходных токарных операций. Шин и Джу [3] использовали динамическое программирование для определения оптимальных условий обработки с практическими ограничениями.Петропулос [4] разработал модель геометрического программирования для выбора оптимального выбора переменных скорости обработки.

Хотя эти методы математического программирования применялись для решения задачи оптимизации параметров резания, эти исследования не включали некоторые важные ограничения резания. Учитывая количество ограничений, таких как шероховатость поверхности, сила резания, скорость резания, мощность обработки и стойкость инструмента, задача оптимизации параметров резания очень сложна.Дополнительные переменные из-за количества проходов усложняют процедуру решения. Эти методы математического программирования направлены на получение локальных оптимумов и могут быть полезны только для конкретной задачи.

Недавно были разработаны нетрадиционные подходы к оптимизации для решения задачи оптимизации параметров резки. Shunmugam et al. [5] использовали генетический алгоритм (GA) для оптимизации параметров резания при многопроходном фрезеровании, используя общую стоимость производства в качестве целевой функции.Ли и др. [6] разработали двухфазный GA для оптимизации скорости и подачи шпинделя и выбора инструментов для сверления глухих отверстий при параллельных операциях сверления, чтобы получить минимальное время завершения. Кримпенис и Воснякос [7] использовали GA для оптимизации чернового фрезерования деталей со скульптурными поверхностями и выбора параметров процесса, таких как объединение, скорость резания, ширина резания, угол растрового рисунка, скорость шпинделя и количество обрабатываемых срезов переменной толщины. Хотя GA имеет некоторые преимущества перед традиционными методами, успешное применение GA зависит от размера популяции и разнообразия индивидуальных решений в пространстве поиска.Если его разнообразие не может поддерживаться до достижения глобального оптимума, оно может преждевременно сходиться к локальному оптимуму. Лю и Ван [8] предложили модифицированный GA для оптимизации выбора параметров измельчения. Рабочий домен определяется и изменяется так, чтобы он находился примерно в оптимальной точке его эволюционных процессов, так что скорость сходимости и точность улучшаются. Wang et al. [9] представили параллельный генетический моделированный отжиг для выбора оптимальных параметров обработки для операций многопроходного фрезерования.Первоначально метод Тагучи использовался для прогнозирования показателей производительности параметров резания, а затем GA был использован для оптимизации условий резания. Впоследствии Октем [10] обсудил использование искусственной нейронной сети (ИНС) и ГА для прогнозирования наилучших комбинаций параметров резания для обеспечения наилучшей шероховатости поверхности. Ли и др. [11] предложили объединить ИНС и ГА, чтобы минимизировать время изготовления при проблемах планирования производства. Антонио и др. [12] использовали GA, основанный на элитарной стратегии для минимизации производственных затрат на параметры многопроходного резания при операциях торцевого фрезерования.Чжоу и др. [13] применил алгоритм оптимизации роя нечетких частиц (PSO) для выбора параметров обработки для операций фрезерования. Зарей и др. [14] предложил алгоритм поиска гармонии (HS) для определения оптимальных параметров резания для операции многопроходного торцевого фрезерования. Махдавинеджад и др. [15] разработали новый гибридный подход к оптимизации, объединив иммунный алгоритм с ИНС для прогнозирования влияния параметров фрезерования на конечную шероховатость поверхности заготовок из Ti-6Al-4V. Briceno et al.[16] выбрали ИНС для моделирования и моделирования процесса фрезерования. Ортогональный дизайн и, в частности, равномерные размеры показали, что ИНС является хорошим методом определения параметров процесса. Венката Рао и Павар [17] использовали алгоритм искусственной пчелиной колонии (ABC) для минимизации времени производства процесса многопроходного фрезерования для определения оптимальных параметров процесса, таких как количество проходов, глубина резания для каждого прохода, скорость резания и подача. . Онвуболу [18] использовал новую технику оптимизации, основанную на трибах, для выбора оптимальных параметров обработки в многопроходных операциях фрезерования, таких как плоское фрезерование и торцевое фрезерование, одновременно учитывая многопроходную черновую обработку и чистовую обработку.

Хотя были внесены некоторые улучшения в оптимизацию параметров обработки при фрезерных операциях, эти нетрадиционные подходы к оптимизации требуют множества конкретных управляющих параметров, за исключением общих параметров, таких как количество поколений и размер популяции. Например, GA включает вероятность кроссовера и мутации. Точно так же алгоритм HS включает в себя память гармонии с учетом скорости, скорости полосы пропускания и скорости случайного выбора. Эти специфические параметры управления существенно влияют на производительность упомянутых выше алгоритмов.Неправильные параметры алгоритмов либо увеличивают общую сложность времени потребления, либо попадают в локальный оптимум. Таким образом, остается потребность в эффективных и действенных алгоритмах оптимизации для определения параметров резания.

Совсем недавно Rao et al. предложил алгоритм оптимизации на основе обучения и обучения (TLBO) [19]. Для этого алгоритма не требуются особые параметры управления, за исключением общих параметров, таких как количество поколений и размер популяции. В качестве стратегии стохастического поиска это новый алгоритм, основанный на интеллекте роя, имеющий характеристики быстрой сходимости, простых вычислений и никаких конкретных управляющих параметров, за исключением общих параметров, таких как количество поколений и размер популяции.Однако он имеет некоторые нежелательные динамические свойства, которые ухудшают его поисковую способность [20]. Одна из наиболее важных проблем заключается в том, что население имеет тенденцию попадать в ловушку решения локальных оптимумов из-за потери разнообразия. Чтобы улучшить производительность исходного TLBO, в последние годы было предложено несколько модифицированных или улучшенных алгоритмов, таких как оптимизация на основе обучения-обучения с динамической групповой стратегией (DGSTLBO) [20], оптимизация на основе обучения-обучения с поиском окрестности ( NSTLBO) [21], элитарный алгоритм оптимизации на основе обучения-обучения (ETLBO) [22] и вариант алгоритма оптимизации на основе обучения-обучения с дифференциальным обучением (DLTLBO) [23].Эти модифицированные TLBO имеют лучшую производительность, чем исходный TLBO, на классических тестовых функциях. Хотя вышеупомянутые варианты TLBO имеют некоторые улучшения, они никогда не фокусируются на проблеме правильного назначения. Другими словами, каждому учащемуся необходимо обеспечить правильное назначение учебных предметов на «фазе обучения». С этой целью мы представляем новую версию TLBO, TLBO со стратегией обучения с динамическим назначением (DATLBO), в которой все учащиеся разделены на три категории в «фазе обучения»: хорошие учащиеся, умеренные учащиеся и плохие.Хорошие ученики мотивированы и стараются учиться сами; каждый умеренный ученик использует вероятностный подход, чтобы выбрать одного из хороших учеников для обучения; каждый плохой ученик также использует вероятностный подход, чтобы выбрать несколько умеренных учеников для обучения. Модификация пытается как позволить сохранить разнообразие населения, чтобы препятствовать преждевременной конвергенции, так и достичь баланса между исследовательскими и эксплуатационными тенденциями достижения лучшего решения. Для проверки DATLBO используется тематическое исследование по фрезерным операциям с несколькими инструментами.Результаты сравниваются с результатами ГА [24], метода допустимых направлений [25], рекомендаций руководства [26] и пяти других вариантов TLBO.

Работа организована следующим образом. Раздел 2 дает краткое введение в моделирование фрезерных операций. Исходный алгоритм TLBO и предлагаемый алгоритм DATLBO описаны в Разделе 3. Это тематическое исследование оптимизации параметров фрезерования с несколькими инструментами представлено в Разделе 4, а сводка и выводы приведены в Разделе 5. В последнем разделе представлена номенклатура.

2. Моделирование операций фрезерования

Фрезерование — это процесс обработки, в котором используются вращающиеся фрезы с несколькими зубьями для удаления материала с заготовки. На рис. 1 показаны два вида фрезерных операций: торцевое и торцевое. При вращении фрезы каждый зуб снимает небольшое количество материала с продвигающейся заготовки за каждый оборот шпинделя.

(a) Концевое фрезерование
(b) Торцевое фрезерование
(a) Концевое фрезерование
(b) Торцевое фрезерование

В данном исследовании рассматриваются операции торцевого и концевого фрезерования.Для операций фрезерования с несколькими инструментами очень важно выбрать оптимальные параметры процесса, такие как глубина резания, подача на зуб и скорость резания. Глубина резания обычно определяется геометрией детали и последовательностью операций. Следовательно, определение параметров процесса обработки можно упростить до определения правильной скорости резания и подачи на зуб.

2.1. Моделирование единичного времени, удельных затрат и нормы прибыли

Математическая модель операций фрезерования с несколькими инструментами, сформулированная в этом исследовании, основана на исследованиях Толуэи-Рад и Бидхенди [25].Переменными решения, рассматриваемыми для этой модели, являются скорость резания () и подача на зуб. Целевая функция — максимизация нормы прибыли. Время изготовления одной детали при фрезеровании с несколькими инструментами складывается из времени настройки, времени обработки и времени смены инструмента. Единичное производственное время равно

. Стоимость единицы для производства детали при фрезеровании с несколькими инструментами складывается из стоимости материала, стоимости настройки, стоимости обработки, стоимости инструмента и стоимости смены инструмента.Стоимость единицы указана при стойкости инструмента

ВИРТУАЛЬНЫХ СТАНКОВ В ОБРАЗОВАНИИ Фрезерный станок с ЧПУ С СИСТЕМОЙ УПРАВЛЕНИЯ SINUMERIK 840D

1 Журнал «Достижения в науке и технологиях» Том 8, № 24, декабрь 2014 г., страницы DOI: / / 564 Обзорная статья ВИРТУАЛЬНЫЕ СТАНКИ В ОБРАЗОВАНИИ ФРЕЗЕРНЫЕ СТАНКИ С ЧПУ С СИСТЕМОЙ УПРАВЛЕНИЯ SINUMERIK 840D Иренеуш Загурски 1, Марцин Барщ 2 1 Отделение Производство машиностроительного факультета Люблинского технологического университета, ул. Надбыстшицкая, 36, Люблин, Польша, 2 Кафедра основ технологии, Факультет основ технологии, Люблинский технологический университет, ул. Надбыстшицкая 38, Люблин, Польша, Получено: Принято: Опубликовано: РЕФЕРАТ В настоящее время процесс обработки не может проводиться без его неотъемлемого элемента: резки кромочные и часто фрезерные станки с ЧПУ. Фрезерные и токарные обрабатывающие центры входят в стандартную комплектацию многих предприятий машиностроения, например автомобильная или авиационная. Именно по этой причине высшее образование должно учитывать этот растущий спрос.Это влечет за собой введение в учебные программы форм, позволяющих визуализировать процесс обработки, фрезерования и виртуального производства, а также моделирование виртуальных обрабатывающих центров. Виртуальная машина Siemens (Виртуальная мастерская) является примером такого программного обеспечения, чья высокая функциональность предлагает широкий спектр возможностей обучения, таких как: изучение конструкции станков, их конфигурации, основных рабочих функций, а также основ ЧПУ. Ключевые слова: визуализация, виртуальная машина, фрезерный станок, ЧПУ.ВВЕДЕНИЕ, СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЗНАНИЙ Постоянное развитие компьютерных и информационных технологий отражается во все возрастающем интересе пользователей к компьютерной графике. Само понятие компьютерной графики, однако, является довольно широким и общим, и его подразделение может быть основано на: формате ввода, количестве измерений или функции, которую она выполняет. По формату ввода можно выделить следующие типы графики: векторная, растровая и фрактальная [1]. С точки зрения применения компьютерной визуализации e.г. виртуальные машины или структурные элементы, векторная графика представляется наиболее интересной. 2D векторная графика [1] может найти применение при записи технической конфигурации, тогда как трехмерная векторная графика позволяет, например, моделировать технические объекты и создавать модели (например, машин, персонажей фильмов или компьютерных игр), которые с помощью соответствующего рендеринга и анимации могут создать виртуальную реальность. Машиностроение требует работы с такими материалами, как сплавы алюминия, магния, титана или никеля.Часто полуфабрикаты для таких элементов (автомобилей или самолетов) изготавливаются в виде отливок (рис. 1b) или пластин из сырья (рис. 1а). На рисунке 1 представлены такие детали. Изготовление деталей методом механической обработки требует применения современных обрабатывающих инструментов. Это требует эффективных методов фрезерования, которые обеспечили бы оптимальное время работы станка вместе с адекватным качеством, корреляцией шероховатости поверхности и времени обработки [10]. При фрезеровании количество материала, удаляемого с обработанной поверхности, часто составляет 90%, по этой причине определенные методы обработки кажутся предпочтительными, например: HSM (высокоскоростная обработка), HPM (высокопроизводительная обработка), HPC (высокопроизводительная резка). или HSC (высокоскоростная резка) [4, 5, 7, 9].Современный инженер не смог бы выполнять свои обязанности без автоматизированного проектирования 32

2 а) б) Рис. 1. Детали самолета: а) конструктивный элемент из алюминиевого сплава, б) трансмиссия и картер сцепления из магниевого сплава [12, 13], программное обеспечение CAD / CAM / CAE. Среди инструментов такого рода особенно заметное место занимают Solid Edge или NX от Siemens PLM Software, которые особенно полезны и широко используются как в промышленных, так и в образовательных приложениях.Компьютерное проектирование и производство являются примерами функциональных возможностей, предлагаемых расширенными функциями CAM-модулей системы CAD и NX, которые имеют высокую образовательную ценность. Создание парков виртуальных машин позволяет проектировать технологические процессы, которые будут служить экспериментом и не требуют использования реальной машины. Это открывает возможность создания виртуальных лабораторий в образовательных целях. Кинематическое моделирование трехмерных моделей фрезерного станка обеспечивает высокореалистичное отражение процесса, физически реализованного на станке [2, 3].На рис. 2 показаны примеры модулей и кабины, разработанных как в модуле моделирования, так и в модуле NX Sheet Metal системы NX. Кроме того, компьютерное программное обеспечение CAE, использующее, в частности, метод конечных элементов (FEM), способно моделировать (например, внешние нагрузки) и визуализировать результаты проведенного анализа, чаще всего в виде цветных растровых изображений, иллюстрирующих смещение узлов сетки или уменьшенные напряжения [6, 8]. На рисунке 3 представлены модели численного моделирования. Представленные примеры, взятые из литературы, послужат основой для более обширного анализа потенциала виртуальных машин и парков виртуальных машин на вводном этапе к курсам, обсуждающим основы машин с числовым программным управлением.ВИРТУАЛЬНЫЙ МАСТЕРСКИЙ ФРЕЗЕРНЫЙ ЦЕНТР С СИСТЕМОЙ УПРАВЛЕНИЯ SINUMERIK 840D Современные элементы летательных аппаратов характеризуются однородной структурой, часто состоящей из моноблоков, изготавливаемых на современных обрабатывающих центрах с числовым программным управлением [4]; Отсюда идея включения в учебный план программного обеспечения, позволяющего визуализировать процесс обработки в форме виртуального производства и станков с ЧПУ. На рисунке 4 показано главное меню Virtual Workshop. Программа доступна в двух языковых версиях — немецкой и английской.Кроме того, на этом этапе можно выбрать один из двух методов обработки: токарную или фрезерную. Рис. 2. Возможности построения виртуальных машин в системе NX [2] 33

3 a) b) Рис. 3. Моделирование методом конечных элементов на другом программном обеспечении: a) Abaqus 6.9 EF1, b) Solid Edge ST4 (NX Nastran) [6, 8] Выбор фрезерного станка открывает три этапа обучения на выбор, а именно: ознакомление со станком (знакомство с фрезерным станком), настройка станка (Sinumerik 840D — фрезерование), основы ЧПУ (основы фрезерования).Каждая группа задач содержит расширяемые вкладки, предлагающие информацию о ходе выполнения каждой конкретной задачи. Рис. 4. Главное меню [11] Представленное мультимедийное обучающее программное обеспечение Virtual Workshop доступно в виде индивидуальных лицензий для ПК и представляет собой инструмент для самостоятельного изучения CBT (компьютерного обучения), позволяющий проводить независимое обучение основам проектирования станков с числовым программным управлением, а также технологии ЧПУ [11]. На рисунке 5 представлен фрезерный станок, оснащенный системой управления SINUMERIK 840D и панелью оператора, которая загружается при запуске станка.ФАМИЛИАРИЗАЦИЯ МАШИНЫ ЗНАКОМСТВО С ФРЕЗЕРНЫМИ СТАНКАМИ Первый этап обучения, доступный в разделе «Ознакомление с машинами», касается проектирования станков с числовым программным управлением. Эта вкладка расширяется на 10 подгрупп, касающихся, а именно: Станок в целом, Панель управления (связывает пользователя с режимом помощи, где описаны все кнопки на Панели управления), Станина станка (ось Y шарико-винтовой передачи, Направляющая ось Y , Серводвигатель оси Y), колонна станка (ось Z шарико-винтовой передачи, направляющая ось Z, ось Z измерительной системы), Рис.5. Обрабатывающий центр с ЧПУ и панель оператора [11] 34

4 Достижения в области науки и технологий Research Journal Vol. 8 (24) 2014 Поперечный суппорт (Шарико-винтовая передача, ось X, направляющая X, измерительная система, ось X), Головка шпинделя (главный приводной двигатель, зажимной цилиндр, центральная втулка), зажимной стол (тиски, зажимные кулачки, заготовка, нулевая точка заготовки) точка, нулевая точка станка), инструментальный магазин (T1 Торцевая фреза d = 63 мм, T2 Инструмент для фрезерования пазов d = 20 мм, T3 Инструмент для фрезерования пазов d = 10 мм, T4 Инструмент для спирального сверления d = 8.5 мм, Инструмент для сверления резьбы T5 M10, Дистанционный измерительный зонд T6), распределительный шкаф (модуль питания, модуль управления с приводным модулем, PLC), компоненты (кабина, главный выключатель, правая крышка для техобслуживания, левая крышка для техобслуживания, резервуар для охлаждающей жидкости, скользящая смазка бассейн, бассейн с правой стороны, бассейн с левой стороны, индикатор состояния). На любом этапе работы мы можем видеть 3D визуализацию отдельных элементов машины. Панорамный вид доступен с желаемой точки зрения при повороте машины и масштабировании, все это выполняется с помощью клавиатуры.На рисунках 6 и 7 представлены примеры видов на первом этапе ознакомления с Машиной. Следующие два этапа обучения вращаются вокруг понятия работы виртуальной машины и процедур панели оператора в меню настройки станка, в то время как основы ЧПУ можно найти в основах ЧПУ. Отдельные меню содержат подгруппы задач с расширяемыми рабочими задачами, как в случае с ознакомлением с машиной. НАСТРОЙКА МАШИНЫ (SINUMERIK 840D MILLING) Как уже упоминалось, второй этап обучения настройке станка состоит из двух основных подгрупп задач, а именно: Настройка станка (включение, ручное перемещение, Коррекции инструмента, нулевая точка детали), программирование (напишите программу, отредактируйте программу, выполните программу).Обучение на этом этапе состоит из следующих последующих задач, отображаемых в поле «Информация», i, например: Включите машину с помощью главного выключателя и дождитесь запуска системы управления, как показано на рисунке 8. a) b) Рис. 6. Ознакомление со станком: а) станина станка и б) зажимной стол (нулевая точка заготовки) [11] 35

5 Третий и заключительный этап обучения основам ЧПУ состоит из четырех основных подгрупп задач, которые вместе с рабочими задачами описывают следующее: цель обучения, геометрия (системы координат, точки на заготовке, абсолютные размеры, Инкрементальные размеры, полярные размеры, установка контура), технология (скорость, скорость резания, подача, подача / зуб), программирование (конфигурация программы, заголовок программы, адреса, команды перемещения, компенсация траектории инструмента, коррекции инструмента, циклы / подпрограммы), Попробуй это.ВЫВОДЫ Рис. 7. Освоение станка Инструментальный магазин: T1, T2, T6 [11] Нам даются обновления по завершению последующих задач в рамках данных подгрупп, которые отмечены галочкой выполненных задач. ОСНОВЫ ЧПУ (ОСНОВЫ ФРЕЗЕРОВАНИЯ) Динамическое развитие компьютерной графики позволяет создавать виртуальные модели деталей машин, виртуальных технологических машин и, следовательно, машинных парков и виртуальной реальности. Визуализация геометрии деталей машин и виртуальное производство (моделирование фрезерования) и виртуальные машины развивают наши когнитивные способности.Таким образом, создается впечатление, что это первый шаг к будущим этапам обучения и развития профессиональных навыков. Представленные возможности программного обеспечения Siemens позволяют предварительно познакомить слушателей курса с работой, программированием и элементарными знаниями о станках с ЧПУ. Наша дальнейшая работа дополнит представленную тему доступными функциями управления при фрезеровании, а также описанием технологических возможностей фрезерного станка с рассматриваемой системой управления.Рис. 8. Компьютерная программа на этапе обучения наладке станка [11] 36

6 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Дзедзич К., Лис Р., Монтусевич Дж .: Растровая графика в обучении мультимедийным методам. Postępy Nauki i Techniki, 2, 2008, Józwik J., Włodarczyk M., cierka T. Геометрическая и кинематическая модель вертикального обрабатывающего центра с ЧПУ FV-580A. Postępy Nauki i Techniki, 5, 2010, Józwik J., Włodarczyk M., cierka T.: Виртуальный контроллер VNC вертикального обрабатывающего центра с ЧПУ FV-580A. Postępy Nauki i Techniki, 5, 2010, Kuczmaszewski J .: Эффективность изготовления авиационных элементов из алюминиевых и магниевых сплавов. Komputerowo Zintegrowane Zarządzanie, Oficyna Wyd. Polskiego Towarzystwa Zarządzania Produkcj, Opole 2011, Oczoś K.E., Kawalec A .: Формирование легких металлов. PWN, Варшава Pieśko P .: FEM-анализ и экспериментальная проверка деформации открытых и полуоткрытых тонких стенок. Отчет по проекту №POIG / Pieśko P., Zagórski I.: Сравнительный анализ HSM, HPC и традиционных методов фрезерования высококремнистого алюминия. Postępy Nauki i Techniki, 7, 2011, Włodarczyk M .: Анализ влияния сил фиксации и резания на уровень напряжения с точки зрения толщины конструкции кармана. Postępy Nauki i Techniki, 8, 2011, Zagórski I., Kuczmaszewski J .: Исследование сил резания и их амплитуд при высокоскоростном сухом фрезеровании магниевых сплавов. Журнал «Достижения в науке и технологиях», 7 (20), 2013 г., Загорский И., Пиесько П .: Сравнительное исследование шероховатости поверхности выбранных магниевых сплавов после фрезерования твердосплавным инструментом и PKD. Postępy Nauki i Techniki, 8, 2011, Strazzi E., Ferrari Ch .: Низкое потребление энергии и экологически безопасный процесс анодирования магнием,