Обработка дерева на фрезерном станке с ЧПУ
Создание потрясающих резных изделий из дерева еще никогда не было таким простым как с фрезерным станком с ЧПУ. Подумайте обо всех творческих возможностях фрезерования: дверные панели, крышки ящиков, фризовые доски, эмблемы, награды, произведения искусства, знаки или ваша подпись, вырезанная на обратной стороне проекта. Чем больше вы будете использовать свой фрезерный станок с ЧПУ, тем больше проектов вы для него найдете.
Фрезер с ЧПУ не только добавляет интерес и красоту к вашей работе, но и просто наблюдая, как станок танцует по заготовке, методично и точно создавая красивую резьбу доставляет удовольствие. Фрезерный станок с ЧПУ также может стать неутомимым помощником в мастерской для ручной резьбы по дереву.
Три элемента
1. В Интернете есть много изображений, особенно на сайтах, посвященных ЧПУ.
Так c чего же начать резьбу по дереву на ЧПУ станке? Необходимо учитывать три основных элемента: художественное произведение, тип работы и процесс резьбы. Во-первых, нам нужно цифровое изображение. Вы можете создать свое собственное или найти его в Интернете. Для создания трехмерного изображения, подходящего для резьбы, требуется специализированное программное обеспечение. Vectric Aspire, Rhino и 3D Systems Geomagic Freeform являются одними из многих примеров программного обеспечения, способного создавать 3D-модели, пригодные для резьбы на станке с ЧПУ.
Для создания файлов для фрезерования требуется программное обеспечение CAM, способное работать с цифровыми изображениями в формате 3D. После того как вы нашли файл 3D-изображения и загрузили его в вашу CAM-программу, модель можно масштабировать: увеличить или уменьшить, сделать глубже или мельче, сузить или расширить, сделать выше или короче в соответствии с вашими требованиями.
2. Грубо отфрезерованная загатовка на станке с ЧПУ, готовая к ручной обработке.
Резьба на фрезерном станке с ЧПУ обычно выполняется в стиле горельеф. Вырезанная область может быть расположена ниже окружающей поверхности в виде кармана или углубления, или же она может быть вырезана так, чтобы возвышаться над окружающей поверхностью. Другим вариантом является создание резьбы, которая вырезается из исходного материала и затем может быть прикреплена к панелям, архитектурным элементам и т.д.
Третий шаг — установка параметров и создание инструкций для фрезерного станка с ЧПУ.
Фрезерование трехмерного рисунка обычно выполняется в два этапа. Первый — это черновая резка, при которой удаляется основная часть материала, оставляя узнаваемое изображение с низким разрешением. Для этой операции подходит сверло с прямой спиралью, поскольку оно эффективно режет и удаляет стружку.
Второй этап — чистовая обработка, для которой используется фреза со сферическим концом, поскольку оно способно делать гладкие точные резы. В зависимости от размера и степени детализации резьбы обычно используются комбинации чернового сверла 1/4″ и чистового сверла 1/4″ со сферическим концом, чернового сверла 1/4″ и чистового сверла 1/8″ со сферическим концом или чернового сверла 1/4″ и чистового сверла 1/16″ с коническим шаровидным крнцом. Для более мелких работ может подойти черновое сверло 1/8″, а для окончательной обработки — сверло 1/32″ со сферическим концом.
В этом есть нечто большее, чем просто выбор комбинации фрез. Разница между отличным и средним фрезерованием сводится к параметрам шага и боковой скорости при настройке файлов для фрезерования. Шаг — это расстояние между проходами инструмента во время операции. Чем больше шаг, тем быстрее процесс резки, но меньше детализация. Меньший шаг означает большее время процесса, но более высокая детализация. Как правило, скорость черновой резки можно регулировать с помощью максимального шага и боковой скорости. Однако чистовая резка требует некоторой осторожности, чтобы найти необходимый баланс между детализацией и временем производства. Последний совет: когда вы переходите от чернового сверла к чистовому, не забудьте обнулить высоту оси z!
ЧПУ и ручной инструмент
3. Переход от черновой резьбы на станке с ЧПУ к окончательной, ручной резьбе позволяет сделать каждое изделие уникальным.
Время признаться: В душе я резчик по дереву и предпочитаю ручные инструменты, но я обнаружил, что фрезерный станок с ЧПУ и ленточная пила могут стать отличными помощниками в подготовке материалов. Допустим, вам нужно вырезать дюжину верхних крышек для упаковки рождественских подарков. Вы можете запрограммировать фрезерный станок с ЧПУ так, чтобы сделать только черновой вариант дизайна. После этого вам будет необходимо оживить резьбу так, как это не под силу машине, с помощью четких деталей и ручной текстуризации.
Многие мои знакомые резчики уже используют ручные фрезеры и фрезерные станки с ЧПУ, чтобы ускорить процесс очистки фона при изготовлении табличек. Еще один способ улучшить ручную резьбу с помощью фрезерного станка — перенести линии макета из загружаемого файла. С помощью небольшой прямой или V-образной фрезы сложная разметка легко переносится с изображения на заготовку.
Используете ли вы фрезерный станок с ЧПУ для чистового фрезерования или для повышения скорости и удобства в своей ручной работе, изучите его, возможно вы найдете для себя новые решения, которые он может предложить. Вы можете быть удивлены тем, что может сделать этот цифровой помощник в мастерской.
Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!
Установка фрезы
О том, как правильно установить фрезу на станок, расскажем в этом информационном выпуске.
Фреза – многозубый режущий инструмент, применяемый для обработки материалов резанием (фрезерованием) с целью снятия определенного припуска на обработку.
Разнообразие ЧПУ фрез
В зависимости от геометрических параметров различают следующие типы фрез:
Большая фрез сравнительно небольших диаметров имеет в своей конструкции хвостовик. Такие фрезы называют концевыми. Их хвостовик может быть цилиндрическим и коническим.
Другая часть фрез имеет отверстие в своей конструкции, благодаря которому имеет возможность одеваться на оправку. Их называют насадными.
При установке фрезы на станок оператору станка понадобится информация о номере конуса и типе шпинделя станка, его крепежные параметры. Все размеры, в том числе и крепёжного фланца, стандартизированы (ГОСТ 836-47).
Как правильно установить фрезу с коническим и цилиндрическим хвостовиком
Если размер хвостовика концевой фрезы совпадает с размерами конусного отверстия (гнезда) шпинделя, то в данном случае они сопрягаются без каких-либо дополнительных элементов. Хвостовик вставляют в коническую часть шпинделя и фиксируют с помощью затяжного винта. Этот способ является самым оптимальным и простым, применяется на фрезерных станках с горизонтальной и вертикальной установкой шпинделя, обеспечивая при этом достаточно простую смену фрезы.
В случае, когда размер конуса хвостовика фрезы меньше, чем конус шпинделя, для установки фрезы используют специальные переходные втулки.
Установка и закрепление концевых фрез с цилиндрическим хвостовиком осуществляется с применением цангового патрона, который способствует увеличению жесткости крепления.
Установка фрезы в цанговом патроне имеет следующий механизм действия:
- В корпусе патрона установлена цанга, которая перемещается с закрепленным на ней цилиндрическим пальцем. На корпусе нарезана резьба, по которой осуществляется перемещение гайки при ее вращательном движении по часовой стрелке.
- Оператор станка вставляет фрезу непосредственно в отверстие цанги, находящейся в патроне. И начинает закручивать гайку по часовой стрелке. Под воздействием упорного шарикоподшипника палец и цанга перемещаются до жесткого закрепления в ней фрезы. Цанга, установленная в патроне, позволяет надежно зафиксировать нужную фрезу, препятствует ее поломке и срыву.
Существенным преимуществом в конструкции такого патрона является:
- Использование упорного подшипника, который обеспечивает значительное увеличение силы зажима фрезы.
- Удобство для крепления в нём мелких фрез.
- Достаточно прост в изготовлении.
- Имеет небольшие габаритные размеры.
При установке фрезы в цангу необходимо:
- Использовать зажимную цангу строго в соответствии с диаметром закрепляемого инструмента
- Предпочтительно устанавливать фрезу по всей длине цанги, что обеспечит более надежную фиксацию. Но не менее, чем на 2/3 всей длины.
- Выбор размера и конструкции цанги для закрепления в ней фрезы производится только в соответствии с ГОСТ17201-71.
Прежде всего нужно учитывать, что диаметр цанги должен максимально соответствовать диаметру устанавливаемой в ней фрезы для более плотного контакта.
Необходимо учитывать тот факт, что сам по себе цанговый механизм является самоцентрирующим, что обеспечивает высокую точность установки инструмента и не требует дополнительной калибровки.
Поэтому после закрепления фрезы в патроне остается проверить ее на биение. Для этого используют индикатор часового типа. Проверку этим методом осуществляют в двух случаях: при установке фрезы в шпиндель фрезерного станка, а также в случае ее переточки. Для контроля биения используют самый простой индикатор, который закреплен на штативе. Измерения фиксируют между зубьями фрезы по всей ее длине.
В процессе обработки металла фреза может работать исправно при правильной ее установке и эксплуатации. А точная ее фиксация с проверкой на биение позволяет:
- повысить качество фрезерования;
- увеличить производительность;
- избежать брака в изделии;
- снизить риски преждевременного износа.
Как на дерево обрабатывают станок установить фрезу
Warning: count(): Parameter must be an array or an object that implements Countable in /var/www/u0010809/public_html/cncmodelist.ru/templates/cncmodelist/html/mod_jshopping_compare/default.php on line 31
- Главная
- Статьи
- Это интересно
- Фрезерное дело. С.В.Аврутин
Фрезерное дело. С.В.Аврутин
Страница 10 из 31
§ 9. ЗАКРЕПЛЕНИЕ ФРЕЗ НА СТАНКЕ
Общие указания по закреплению фрез
Чистота обработки и производительность станка во многом зависят от качества закрепления фрезы на станке. Если фреза закреплена неверно, она будет бить, вследствие чего нагрузка на отдельные зубья будет чрезмерной и они могут поломаться. Если фреза установлена далеко от опоры шпинделя, оправка может отжиматься. Оправки, при помощи которых закрепляются фрезы, необходимо содержать чисто вытертыми; их не следует забивать, помня, что всякая забоина приводит к биению фрезы. Способ закрепления фрезы на станке зависит от ее конструкции и размеров, а также от характера работы, выполняемой фрезой. Рассмотрим основные способы крепления фрез. 1. Фрезу надевают на центровую оправку, один конец которой входит в коническое гнездо шпинделя, а другой поддерживается серьгой. 2. Фрезу надевают на концевую оправку, которая коническим концом входит в коническое гнездо шпинделя. 3. Фрезу с коническим хвостовиком устанавливают хвостовиком в коническое гнездо шпинделя. 4. Фрезу закрепляют цилиндрическим хвостовиком в гнезде шпинделя при помощи специальных патронов. 5. Фрезу надевают на выступающий передний конец шпинделя и закрепляют на нем. Фрезеровщик обязан знать тип и номер конуса гнезда шпинделя своего станка и крепительные размеры переднего конца шпинделя. Фрезерные станки отечественного производства имеют стандартный размер переднего конуса шпинделя (см. рис. 22), поэтому фрезерные оправки, изготовленные со стандартным хвостовикам, подходят к ним. На рис. 43 показаны оправки с коническим хвостовиком 1, который соответствует коническому гнезду 2 (см. рис. 22) переднего конца шпинделя отечественных фрезерных станков и центрируется в нем. Выемки 2 (рис. 43) во фланце оправки надеваются на поводки 3 (см. рис. 22), вставленные в пазы на торце шпинделя.
Центровые оправки (рис. 43, а и б) одним концом закрепляются в гнезде шпинделя станка, а другим поддерживаются подшипником серьги. Оправка (рис. 43, а) для закрепления фрез, работающих при больших усилиях, имеет большую длину, позволяющую применять посредине добавочную серьгу. Оправка на рис. 43, б предназначена для легких работ. Концевые оправки (рис. 43, в) одним концом закрепляются в гнезде шпинделя станка, а на другом конце оправки закрепляется насадная фреза, которая работает вместе с оправкой как концевая фреза.
Закрепление фрез на центровых оправках
На рис. 44 приведены различные случаи закрепления фрез на центровых оправках. Конический хвостовик оправки входит в коническое отверстие 8 шпинделя, другой конец входит в подшипник 1 серьги. 
На рис. 44, а показано крепление на оправке цилиндрической фрезы 5 с винтовыми зубьями. Фреза надевается на среднюю (рабочую) часть оправки и может быть установлена в любом месте оправки при помощи установочных колец 3, 4, 6 и 7. Кольца надеты на оправку так же, как фреза 5. Крайнее левое кольцо 7 торцом упирается в заплечик, имеющийся на оправке, а в крайнее правое кольцо 5 упирается гайка 2, навернутая на правый конец оправки. На рис 44, б показано крепление на оправке нескольких фрез вплотную одна к другой (набор фрез); ширина установочных колец здесь различна. Нормальный набор установочных колец, прилагаемых к фрезерному станку, состоит из колец шириной от 1 до 50 мм: 1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 1,9; 2,0; 3,0; 5,0; 8,0; 10; 15; 20; 30; 40 и 50 мм. При помощи установочных колец фрезы могут быть закреплены на определенном расстоянии друг от друга. На рис. 44, в показано крепление двух фрез на расстоянии А друг от друга. Расстояние А устанавливается при помощи подбора колец. Иногда, регулируя расстояния между фрезами на оправке, приходится ставить между установочными кольцами тонкие прокладки из алюминиевой или медной фольги и даже писчей или папиросной бумаги, так как иногда, пользуясь имеющимися в наборе кольцами, не удается получить необходимого расстояния между фрезами. Фрезы малых диаметров, работающие при небольших усилиях, удерживаются на оправке от провертывания трением между торцами фрезы и торцами колец, возникающим при затяжке гайкой. При тяжелых работах этого трения недостаточно, и фреза удерживается на оправке при помощи шпонки. По всей длине средней (рабочей) части оправки профрезерована шпоночная канавка, в ней крепится шпонка, на которую надевают фрезу. Кольца в этом случае также ставят на шпонке. Отверстия в кольцах, равно как и рабочие части фрезерных оправок, изготовляют только определенных диаметров. На отечественных заводах приняты оправки диаметром 16; 22; 27; 32; 40; 50 и 60 мм. Шпоночные канавки и шпонки также изготовляют определенных размеров, так что имеющиеся в инструментальной кладовой фрезы, оправки, кольца и шпонки одного номинала обязательно подойдут друг к другу. Фрезерные оправки должны быть прямыми, без забоин и вмятин, а кольца должны иметь торцы без забоин и заусенцев. При установке фрез надо располагать их как можно ближе к переднему концу шпинделя станка, чтобы уменьшить нагрузку на оправку. Если по некоторым причинам это не удается, надо ставить добавочную серьгу, что дает добавочную опору и разгружает фрезерную оправку. На рис. 45 показана добавочная серьга на станке при фрезеровании бруска широкой фрезой. 
Порядок установки и закрепления фрезы на оправке и закрепления оправки в гнезде шпинделя станка подробно изложен при рассмотрении наладки станка.
Закрепление фрез на концевых оправках
Фрезы, работающие зубьями, расположенными на торцовой поверхности, закрепляются на концевых оправках. На рис. 46 показана концевая оправка. Конический конец 1 вставляют в коническое гнездо шпинделя станка. Фрезу надевают на цилиндрическую часть оправки и затягивают винтом 3. Чтобы фреза не провертывалась, на оправке имеется шпонка 2.
Закрепление фрез с коническим и цилиндрическим хвостовиком
Фрезы с коническим хвостовиком, размер которого совпадает с размерами конического гнезда шпинделя станка, вставляют хвостовиком в шпиндель и закрепляют в нем посредством затяжного винта (шомпола). Это самый простой способ закрепления фрезы как для горизонтально-, так и для вертикально-фрезерного станков. Если размер конуса хвостовика фрезы меньше размера конуса гнезда шпинделя, то прибегают к переходным втулкам (рис. 47). Наружный конус такой втулки соответствует гнезду шпинделя станка, а внутренний — хвостовику фрезы. Переходную втулку с вставленной фрезой устанавливают в шпиндель и затягивают при помощи затяжного винта. 
Закрепление фрез с цилиндрическим хвостовиком производится при помощи патрона (рис. 48). Фрезу вставляют в цилиндрическое отверстие патрона 1 и закрепляют гайкой 2, навертываемой на передний конец патрона и охватывающей заплечиками разжимную втулку 5. Патрон с надетой фрезой устанавливают в шпиндель горизонтально- или вертикально-фрезерного станка и закрепляют затяжным винтом. Снятие фрезы производится освобождением гайки 2. 
Закрепление насадных фрез большого диаметра
Торцовые фрезы диаметром 125 мм и выше изготовляют насадными. Такие фрезы могут иметь коническое (рис. 49, а) или цилиндрическое(рис. 49, б) посадочное отверстие. 
Фрезы с коническим посадочным отверстием насаживают на конус 2 фрезерной оправки (рис. 50 и 51) и при помощи вкладыша 3 и винта 4 закрепляют на нем. Вкладыш 3 входит в паз, имеющийся в корпусе фрезы. Оправка на рис. 50 вместе с фрезой крепится к шпинделю фрезерного станка затяжным винтом (шомполом), который ввертывается в резьбовое отверстие оправки. Оправку на рис. 51 вместе с фрезой надевают цилиндрическим пояском 5 на торец шпинделя фрезерного станка и крепят к ней четырьмя винтами 1 (см. также рис. 22). Чтобы оправка не провертывалась, в ней предусмотрены два паза 6, в которые входят сухари на торце шпинделя станка. Фрезы с цилиндрическим посадочным отверстием (см. рис. 49, б) крепят непосредственно к торцу шпинделя станка с помощью четырех винтов. Наиболее точное центрирование фрезы на шпинделе фрезерного станка и, следовательно, наименьшее биение зубьев в работе обеспечивают фрезы с коническим посадочным отверстием. Крепление по рис. 50 применяют на вертикально- и горизонтально-фрезерных станках, крепление по рис. 51 — главным образом на продольно-фрезерных станках, когда необходимо иметь большой вылет торца фрезы от торца шпинделя. 
Финишная обработка деревянных поверхностей на станке
Задачей производства любого изделия является получение качественного продукта, отвечающего инженерным (по размерам, прочности, жесткости) и эстетическим (по внешнему виду, дизайну) требованиям. Взаимное расположение и форма элементов вносят существенный вклад в обеспечение этих требований. Но очень важную роль играет качество поверхности изделия.
С древних времён дерево широко используется человеком. Ещё недавно альтернативы дереву в изготовлении таких серьёзных конструкций как корабли и даже самолёты просто не существовало. И сейчас дерево часто используется для постройки домов, изготовления мебели, посуды, в качестве материала для отделки интерьера. С уверенностью можно сказать, что в быту человек окружён деревянными изделиями. При этом, естественно, хочется ощущать их высокое качество.
Современная обработка древесины
Уникальное свойство дерева заключается в его сравнительно высокой прочности, при одновременной лёгкости обработки. Для распила и резки древесины издавна применяются очень простые инструменты. Однако для получения изделий высокого качества ручная обработка требовала особой искусности. Поэтому художественная мебель и прочие эксклюзивные изделия из дерева всегда были уделом избранных — и стоили очень дорого.
С развитием техники ситуация изменилась. Сегодня фрезерные станки с ЧПУ позволяют быстро и с высоким качеством производить любые деревянные изделия — в том числе сложной «художественной» формы. Благодаря числовому управлению, программой для станка может выступать эксклюзивный рисунок дизайнера. И независимо от его сложности, фрезерный станок (даже «бюджетной» модели) способен воплотить эскиз в материале.
Управляющие программы для фрезерных станков с ЧПУ включают сведения обо всех технологических переходах и позволяют в автоматическом режиме осуществлять полный комплекс работ с заготовкой — от раскроя до финишной обработки. Однако управляющая программа не пишется сама собой — для получения ожидаемого качества готового изделия и обеспечения требуемой чистоты его поверхности необходимо знание секретов технологии обработки.
От заготовки до изделия
Ни для кого не секрет, что исправить «огрехи», допущенные в процессе обработки деревянной заготовки, удаётся далеко не всегда. Грамотная обработка изначально ведётся «с прицелом» на качество готового изделия. Без этого лучше не начинать производство — сэкономить и время, и ресурс станочного оборудования.
Качество поверхности деревянного изделия решающим образом зависит от всех этапов обработки. Важным является также форма элементов изделия, их размер, минимальное расстояние зазоров и т. п. Одно из самых неприятных явлений — это остатки «ворса» после этапа чистовой обработки. Причин его появления может быть несколько, среди них:
- неправильный выбор направления обработки (относительно расположения волокон древесины);
- несоразмерность элементов резьбы с величиной режущего инструмента (диаметра фрезы);
- ошибки выбора сорта древесины (ряд сортов, склонных к образованию ворса не годятся для изделий с мелкими элементами, к примеру, рельефной резьбы);
- неправильная установка режимов обработки.
В некоторых случаях вышеописанные ошибки невозможно исправить — деревянная заготовка будет безнадёжно испорчена в процессе обработки. Однако незначительное количество ворса после этапа чистового фрезерования вполне может быть убрано. Нужно лишь знать эффективное средство.
Финальная обработка поверхности древесины
При чистовом фрезеровании на станках с ЧПУ ряд фрез (особенно конусных сферических) даёт качество поверхности, сравнимое со шлифовкой. Это, однако, наблюдается только для твёрдых сортов древесины. «Мягкие» же сорта всегда склонны иметь остаточную ворсистость. Этот ворс может быть удалён:
- путём изначальной обработки поперёк волокон древесины (см. выше), или по диагонали с углом в 20-30 град. к волокнам;
- шлифовальной шкуркой или металлической шлифовальной губкой;
- специальными круглыми щётками с несколькими рядами волокон.
После обработки гравером с малым шагом шлифовка древесины, как правило, не требуется. В зависимости от сорта древесины, твёрдость и размеры ворса также будут отличаться. Одним из самых «неудобных» (жёстких и неподатливых) считается ворс липовых заготовок. Существует мнение, что заготовки из липы вообще непригодны к обработке на фрезерном станке с ЧПУ — именно по причине образования трудноудаляемого обильного ворса. Тем не менее, такой ворс может быть удалён путём окраски нитролаком — после высыхания ворс твердеет и сравнительно легко скалывается. Остатки «гребёнки» удаляются мелкой наждачной бумагой и зачищаются войлочным кругом до блеска.
Если высота ворса не более 0,5 мм, его можно успешно скрыть грунтованием (ПУ грунт с высоким сухим остатком). Но такой способ не применим для поверхности деревянных изделий с мелким рельефом — ибо детали рельефа так же «утонут» под слоем грунта, как и благополучно скрытый ворс.
При фрезеровании хорошо просушенной древесины практически вся стружка успешно отводится спиральными канавками фрезы и ворса не образуется. Естественно, острота режущих кромок и правильная геометрия фрезы должны соблюдаться строго. Ещё одним способом избежать ворса после финального этапа фрезерования — это использование специального игольчатого гравера (фрезы с большим количеством строго тарированных выпуклостей-иголок). В США такие модели фрез называются «структурированными гранулами». В России же закрепилось простое название «ёжики». По сути такой инструмент представляет собой нечто комбинированное между фрезой бором и шлифовальным кругом.
Для сокращения ручного шлифования готового изделия можно ещё на стадии обработки предусмотреть две управляющие программы — отдельно для чернового и чистового этапа фрезерования. Причём по первой программе (черновое фрезерование) режущему инструменту следует двигаться по диагонали (например, справа налево) к волокнам древесины. А по второй программе (при чистовом переходе) фрезе следует «идти» в обратном направлении (в нашем примере, слева направо — также по диагонали к волокнам). Это значительно сокращает трудозатраты, избавляя от необходимости удалять ворс вручную. Главное чтобы между подходами заготовка не снималась с рабочего стола фрезерного станка с ЧПУ (не сбивались координаты установки).