Как работает 3d станок для резьбы по дереву?

Конструктивные особенности станков

Профессиональный фрезерный 3d станок

Данный тип оборудования может отличаться компоновкой, но имеет общий принцип функционирования. Поверхность заготовки подвергается обработке, в результате чего формируется объемный 3d рисунок.

Для выполнения этой работы конструкция должна иметь несколько основных компонентов – рабочий стол, режущая часть и блок управления. В сборе они позволят формировать сложные по форме объемные рисунки с минимальным участием оператора

Важно правильно составить программу действий для ЧПУ с учетом размеров и материала изготовления заготовки – дерево или металл

Перечень основных конструктивных особенностей фрезерных станков для художественной обработки:

• рабочий инструмент. Предназначен для выполнения операции фрезерования;
• механизм крепления заготовки. С его помощью происходит фиксация детали. В зависимости от конструкции она может быть неподвижной или смещаться относительно фрезы;
• сервоприводы или шаговые двигатели. Необходимы для смещения элементов фрезерного станка по дереву или металлу с ЧПУ для формирования 3d рисунка. Могут отличаться точностью позиционирования и конструкцией;
• блок ЧПУ предназначен для корректной работы двигателей, отвечающих за смещение фрезы или детали. В профессиональных моделях он также может регулировать количество оборотов шпиндельной бабки или мощность работы лазерной установки.

В качестве дополнения в оборудовании может присутствовать функция удаления отходов фрезеровки, а также несколько датчиков для более точного позиционирования.

Сборка

Сборка станка своими руками не займёт у вас слишком много времени. Тем более что в интернете сейчас можно скачать очень много различных схем и чертежей. Если вы купили набор деталей для самодельного станка, то его сборка будет очень быстрой.

Итак, разберём один из чертежей собственно ручного станка.

Чертёж самодельного станка ЧПУ.

Как правило, первым делом из фанеры, толщиной 10-11 миллиметров, изготавливается каркас. Столешница, боковые стенки и подвижный портал для установки фрезера или шпинделя, изготавливаются только из фанерного материала. Столешница делается подвижной, используются мебельные направляющие соответствующих размеров.

В итоге должен получиться вот такой вот каркас. После того, как каркасная конструкция готова, в дело вступает дрель и специальные коронки, с помощью которых можно сделать отверстия в фанере.

Каркас будущего станка ЧПУ.

В готовом каркасе необходимо подготовить все отверстия, чтобы установить в них подшипники, направляющие болты. После этой установки, можно производить установку всех крепёжных элементов, электрических установок и т.д.

После того, как сборка завершена, важным этапом становится настройка программного обеспечения станка и компьютерной программы. При настройке программы проверяется работа станка на правильность заданных размеров. Если всё готово, можно приступать к долгожданным работам.

Совет: Перед началом работы необходимо проверить правильность крепления заготовочного материала и надёжность крепления рабочей насадки. Также убедиться в том, что выбранный материал соответствует изготовленному станку.

Наладка оборудования

Наладка станка ЧПУ производится непосредственно с рабочего компьютера, на котором установлена программа для работы со станком. Именно в программу загружаются необходимые чертежи, графики, рисунки. Которые в последовательности преобразуются программой в G — коды, необходимые для управления станком.

Когда всё загружено, совершаются пробные действия, относительно выбранного материала. Именно при этих действиях совершается проверка всех необходимых предустановленных размеров.

Совет: Только после тщательной проверки работоспособности станка можно приступать к полноценной работе.

Техника безопасности

Правила и техника безопасности при работе с данным станком ничем не отличается от работы на всех остальных станках. Ниже будут представлены самые основные:

• Перед работой проверить исправность станка.
• Одежда должна быть заправлена должным образом, чтобы нигде ничего не торчало и не могло попасть в рабочую зону станка.
• Должен быть одет головной убор, который будет прижимать ваши волосы.
• Около станка должен быть резиновый коврик или невысокая деревянная обрешётка, которые защитят от утечки электричества.
• Доступ к станку детям должен быть категорически запрещён.
• Перед работой со станком проверить все крепёжные элементы на их прочность.

Совет: К работе на станке необходимо подходить с трезвой головой и пониманием, что при неправильной работе вы можете нанести себе непоправимый вред.

С полными требованиями к безопасности при работе со станком вы сможете найти во всемирной паутине, т.е. в интернете и ознакомиться с ними.

Резные изделия из дерева с применением резьбы разных видов

Как уже говорилось, резка по дереву пришла к нам «по наследству» от наших предков. Но мало кто знает, что зародилось такое ремесло в глубокой древности недалеко от Свердловской области. Здесь, на восточном склоне Уральских гор, при разработке золотого прииска в XIX веке был найден Большой Шигирский идол из лиственницы.

Его возраст археологи датируют IX веком до н.э. На сегодня это самый древний памятник истории из дерева в мире. Да что там из дерева, он старше египетских пирамид, которые ежегодно привлекают миллионы туристов. А о нашем чуде мало кто знает. Так и хочется повторить слова Павла Верещагина из киноленты «Белое солнце пустыни»: «Эх, за державу обидно!».

С домовой резьбой

Резьба по дереву домовая – её название говорит само за себя. Изделия, выполненные в этой технике, предназначаются для декорирования фасадов деревянных домов, лестниц и ограждений. Смотришь на такие, и как будто переносишься во время существования Древней Руси. Некоторые элементы напоминают бабушкин дом в деревне…эх, было время…

Характеризуют такую резьбу два фактора:

• непрорезной фон;
• рисунок на одном уровне с самим деревянным основанием.

Основные элементы – геометрические фигуры разного типа, завитки и орнаменты. Выполнить подобные изделия под силу любому начинающему. Главное – запастись набором ножей для резки по дереву.

А вот выполнение целых картин – это уже удел настоящих мастеров. Чтобы делать множество одинаковых изделий, сначала рисуют желанный узор на листке бумаги, после чего переносят его на кальку.

Когда масштабирование достигнет нужных параметров, разрежьте подготовленное изображение на квадраты и перенесите на деревянную заготовку. Поздравляем, с помощью небольших усилий создали шаблон для дальнейших работ.

Статья по теме:

Резной декор по дереву с объёмной резьбой

Техника объёмной резьбы позволяет создавать не просто узоры, а целые 3Д-изображения, картины, изделия, мебель и предметы утвари. Резные столбы из дерева чаще всего делаются с применением именно такого вида резьбы. Хотя из обычного бревна можно создать настоящий шедевр, сочетая разные техники резьбы.

Объёмная резьба по дереву или же скульптурная − наиболее сложная, так как требует от мастера не только опыта, сноровки, усидчивости, аккуратности и терпения, а также художественного воображения и определённых навыков в этой области. Здесь уже не сделаешь шаблон, его рисует воображение, а воплощают руки.

С геометрической резьбой по дереву

Геометрическая резьба представляет собой художественное исполнение рисунков, состоящих из различных геометрических фигур. При этом могут быть не только квадраты, ромбы и круги. Изящные линии, овалы, угловатые и замысловатые фигуры − всё это, приплетаясь, создаёт причудливые орнаменты для резьбы по дереву.

Кстати, именно такой резьбой советуют изначально заняться новичком, чтобы отточить свою технику и «набить руку». Разлинуй себе дощечку на квадратики и вырезай разные геометрические фигуры, пока не достигнешь совершенства. Как раз при выполнении такой монотонной работы становится ясно, «твоё или не твоё» это хобби.

С прорезной

Прорезная резьба по дереву может включать в себя все вышеперечисленные виды, выполняться в свободной технике, с единственной поправкой – основание не остаётся, а полностью вырезается, превращая обычный узор в ажурный.

Если раньше мастера выполняли такую тонкую работу вручную ножами, то с появлением современных инструментов работа намного упростилась. Электролобзик настолько упрощает процесс резки, что он становится доступный любому новичку. Перенёс изображение с шаблона на дощечку, аккуратно поработал лобзиком, и ажурный узор готов.

Конечно, обычный электролобзик для выполнения такой тонкой работы не подойдёт. Необходимо приобретать специальный электроинструмент. Например, в кругах резчиков славится электролобзик Bosch PST 650. Модель не самая дорогая, но практичная и позволяет вырезать даже самые мелкие и замысловатые.

Применение

Сфера применения 3d фрезеров с ЧПУ огромна:

По сути, автоматические станки могут использоваться практически в любом производстве. Но наибольшую популярность они получили в сувенирном бизнесе, поскольку именно тут постоянно нужно изготавливать массу различных изделий разной формы, размеров и конструкций. На ручном фрезерном станке такая работа совершенно не продуктивна, поскольку присутствует человеческий фактор, который значительно замедляет процесс.

Кроме сувенирного бизнеса, 3д фрезерный станок с ЧПУ используется и в художественном производстве, к которому можно отнести:

• рекламную продукцию. Благодаря применению программного управления для станков, у рекламных агентств появилась возможность не только производить гравировку логотипов различных брендов, а также производить массивные рекламные конструкции высокой сложности;
• производство мебели. Криволинейный раскрой материалов, изготовление резных фасадов, точная подгонка каждой детали – это лишь минимум, который может выполнить фрезерный станок;
• машиностроение. При помощи автоматических агрегатов появилась возможность изготавливать максимально точные детали для различных механизмов и машин.

Также сейчас фрезерные станки с ЧПУ часто используются в домашних условиях для хоббийных и любительских целей. Некоторые умельцы и вовсе сами собирают станки с ЧПУ своими руками.

Особенности конструкции станков

Все станки, обладающие числовым ПУ имеют схожее строение и принцип работы, а отличаются лишь комплектацией, немного формой корпуса и деталей. Принцип работы, как вы уже знаете, прост, фрезерная головка перемещается по рабочему полю, срезая слои материала и формирует готовое изделие необходимой формы.

Для каждого материала программа обработки составляется индивидуально. Например, если это 3d фрезерный станок с ЧПУ по металлу, то скорость подачи и вращения фрезы подбираются исходя из конструктивных особенностей станка и структуры обрабатываемого   материала. Если же производится обработка на станке с ЧПУ по дереву, то параметры программы будут совершенно другими.

Конструктивные элементы станка и их влияние на обработку

1. Инструмент (в данном случае фрезы). Служит непосредственно для снятия слоев материала в процессе работы.
2. Система фиксации заготовки. Закрепляет деталь на рабочем столе. Может быть как подвижной, так и неподвижной. Зачастую на промышленных машинах установлены неподвижные вакуумные столы. На более дешевых вариантах устанавливаются металлические прижимы или струбцины.
3. Сервомоторы и шаговые двигатели. Предназначены для приведения в движения элементов станка в соответствии с ранее написанной программой.
4. Контроллер ЧПУ. Служит для управления всеми узлами машины (моторами, периферией, системой защиты).
5. Концевые датчики. Предназначены для остановки моторов в случае сбоя программы и первоначального позиционирования режущего инструмента.

Настольные фрезерные станки для обработки различных материалов

Мини-станки с ЧПУ классифицируются согласно обрабатываемых материалов на:

• деревообрабатывающие;
• металлообрабатывающие;
• обрабатывающие стекло;
• обрабатывающие камень.

Деревообрабатывающие

Станки с ЧПУ по дереву – популярное оборудование для мебельных и столярных цехов, мастерских, производящих предметы интерьера, сувениры из дерева, фанеры, МДФ, полимеров. Чаще всего применяются бесконсольные агрегаты, имеющие небольшие рабочий стол и настольное пространство.

Работа начинается с закрепления детали, введения программы и тестового запуска, затем осуществляется обработка заготовки и коррекция программы при необходимости.

Мини-фрезеры могут иметь различные технические характеристики:

• максимальные размеры заготовки;
• мощность шпинделя;
• наличие стружкоотсоса и охлаждения рабочей части;
• типы ЧПУ.

С помощью фрезерного оборудования с ЧПУ выполняются работы по обработке и резьбе по дереву, изготовлению печатных плат, мебельных фасадов, раскрою ДСП и МДФ, фрезеровке и гравировке. Станки для изготовления корпусной мебели имеют большие размеры области фрезерования, чем другие разновидности. Это связано с более внушительной площадью деталей.

Для обработки металла

Настольные программируемые фрезеры применяются в авторемонтных мастерских, на мелкосерийных производствах по изготовлению небольших металлоизделий и механизмов, для создания элементов декора из стали разных типов, сплавов и чугуна.

С помощью настольного программируемого фрезерного станка можно обрабатывать плоские, цилиндрические и конические заготовки с высокой точностью.

Специализированные агрегаты выполняют следующие работы:

• фрезерные;
• фрезерно-сверлильные;
• фрезерно-токарные;
• фрезерно-шлифовочные.

Характеризуются более прочной конструкцией и большей мощностью режущего инструмента по сравнению с предназначенными для деревообработки агрегатами. Предусмотрено охлаждение обрабатываемой поверхности водой или маслом. Это уменьшает износ фрезы и препятствует ее заклиниванию. Стружка часто удаляется с помощью встроенного промышленного пылесоса.

По обработке стекла и камня

Основное отличие стеклообрабатывающего оборудования от фрезеров по металлу в том, что применяется режущий инструмент из высокопрочных материалов или с покрытием из корунда, алмазной крошки. В область контакта стекла с фрезой обязательно подается охлаждающая жидкость, которая дополнительно очищает поверхность и воздух от стеклянной пыли. Это предохраняет оператора агрегата от вдыхания вредных веществ. Такие мини-станки используются также для обработки поликарбоната и оргстекла.

Создание барельефа на тяжеловесных плитах из бетона, гранита, мрамора, песчаника и искусственных каменных заготовках с добавкой полимера возможно на специальных станках. Они предназначены для работы с твердыми материалами, большой площадью и повышенной массой деталей. Очистка и устранение отработанных материалов обеспечивается постоянной циркуляцией воды и пылесосом.

Эти мощные агрегаты обрабатывают и другие материалы – металл, дерево, стекло и ПВХ. Поэтому их можно использовать в широком диапазоне профессиональных интересов. Их недостаток – избыточная громоздкость и мощность, которая будет излишней при использовании оборудования для неспецифических работ.

Гравировальные

С помощью мини-агрегатов с числовым ПУ для гравировки обрабатывают:

• бетон;
• камни;
• керамику;
• дерево;
• металл;
• пластик;
• стекло.

На поверхности заготовки образуется выпуклый рисунок.

Изготавливают предметы интерьера, резные декоративные элементы, таблички, рекламные вывески. В полиграфической промышленности востребованы штампы, полученные путем гравировки. Ювелирные мастерские используют мини-станки для инкрустаций и форм для литья.

Гравировальные маленькие станки нашли применение в стоматологии для изготовления коронок и протезов. В обувной промышленности производят лекала и заготовки для колодок.

В зависимости от требуемой сложности формы детали обработка производится в трех- или пятиосевой системах, возможно одновременное охлаждение.

В настоящее время выпускаются переносные гравировальные установки из облегченного алюминиевого профиля, которые можно перевозить в багажнике автомобиля. В качестве источника энергии подойдет топливный генератор.

Популярные модели

В данном обзоре популярных фрезерных станков было выделено топ-3 модели, наиболее обширно использующиеся в России.

«Вихрь» ФМ-1900

Эта модель наиболее доступна для среднестатистического пользователя. Российская торговая марка «Вихрь» представляет изделия для сада и различных строительных работ. Электроинструменты данного бренда выпускаются на китайском производстве. Этот недорогой, но надежный фрезер обладает высокой мощностью и достаточно универсален для того, чтобы использовать его и на профессиональном уровне, и в домашней мастерской.

Технические характеристики:

• тип – вертикальный;
• мощность – 1900 Вт;
• вращение – 8000-23000 об/мин;
• ход фрезы – 50 мм.

Главный недостаток модели – это ее шумность и крупные габариты.

Bosch POF 1200 AE

Данный бренд, лидирующий на рынке уже много лет и заслуживший доверие покупателей, производит одни из лучших фрезерных станков по всему миру. Главный минус модели в том, что она доступна далеко не для всех, но при этом ее цена вполне оправдана.

Основные параметры:

• тип – вертикальный;
• мощность – 1200 Вт;
• вращение – 11000-28000 об/мин;
• ход фрезы – 55 мм.

Благодаря высокой мощности этому станку подвластно дерево любой плотности.

Hammer FRZ 710 Premium

Эта модель признана по истине универсальной. Она крайне удобна в использовании за счет своего небольшого веса и специально выполнена таким образом, что ее комфортно держать в руках.

Характеристики:

• тип – кромочный;
• мощность – 710 Вт;
• вращение – 10000-30000 об/мин;
• ход фрезы – 30 мм.

Мотор у этой модели работает плавно, а за счет алюминиевой подошвы она обладает хорошей устойчивостью.

1 3Д фрезер — что это и как работает?

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

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

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

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

Трехмерный фрезерный станок в работе

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

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

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

1.2 Применение и возможности 3D фрезеров

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

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

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

Сувенир сделанный на 3Д фрезере

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

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

Что такое 3d фрезеровка?

3d фрезерование — технологический процесс, при котором обработка детали происходит в трех плоскостях. Простые фрезеры обрабатывают детали вертикально или горизонтально. Оборудование комплектуется множеством направляющих, сервоприводов, которые перемещают подвижный шпиндель согласно заданной программе. На нём закрепляется фреза, которая обрабатывает рабочую поверхность. Такие машины используются для создания 3д моделей, печати и прототипирования металлических деталей.

Технологии

Технология 3д фрезерования представляет собой взаимодействие фрезы с заготовкой, расположенной на рабочем столе. Для изготовления металлических деталей используется стереолитография. Она представляет собой технологию быстрого прототипирования. Это ускоряет производственный процесс, увеличивает точность проводимых работ.

Сложное оборудование с системой ЧПУ позволяет выполнять следующие технологические операции:

• гравировка поверхностей;
• раскрой металлических листов;
• сверление отверстий;
• обработка торцов;
• выборка пазов;
• расточка отверстий;
• нарезка резьбы;
• изготовление 3д моделей.

Какие материалы можно обрабатывать 3d фрезером?

С помощью 3д фрезеров обрабатывают разные материалы. К наиболее популярным относятся:

1. Пластик — возможность работать с полистиролом, полиэтиленом, поликарбонатом, ABS, PLA.
2. 3d фрезеровка алюминия, стали, меди, дюралюминия других сплавов и черных металлов.
3. Дерево — обработке подвергаются любые древесные породы, ДВП, ДСП, МДФ.
4. Фрезеровка композитных материалов.
5. Обработка натурального камня, керамики.

При выборе оснастки для работы с деревом или металлом нужно учитывать твердость и прочность материала.

Сферы применения

Благодаря возможности выполнять множество технологических операций на 3д фрезерах с ЧПУ их используют в различных отраслях:

• производстве мебели;
• изготовлении деталей для автомобилей, самолётов, судов, ракет;
• рекламном производстве — создание рекламных щитов, логотипов.
• декоративном украшении поверхностей из разного материала.
• приборостроении — создание плат, деталей для промышленного оборудования.

Как выбрать мощность силового привода фрезерного станка по дереву для домашней мастерской

Профильные специалисты рекомендуют выбирать силовой агрегат для оборудования этой категории мощностью не менее 1,4−1,6 кВт. Если предполагается постоянное выполнение больших объёмов работ, данный параметр увеличивают на 20−25%. Достаточно мощная техника выполняет свои функции без перегрузок, что снижает риск поломок, продлевает реальный срок службы. Цена такого фрезерного станка значительно не увеличится. Зато появится возможность устанавливать крупные фрезы.

Для правильной оценки следует одновременно учитывать частоту вращения (диапазон – 10 000−35 000 об/мин). Необходимо помнить о том, что при увеличении диаметра фрезы соответствующим образом возрастает угловая скорость. Если превысить определённый порог, сила трения повысит температуру до потемнения деревянной заготовки (возникновения пламени).

Мнение эксперта
Артём Крикунов
Консультант по подбору инструмента ООО «ВсеИнструменты.ру»

“Чтобы исключить затруднения при выборе оптимального режима обработки, рекомендуется сделать плавную регулировку скорости вращения шпинделя”.

Критерии выбора

Выбор и приобретение оборудования осуществляют с учетом производственных нужд и целей. Эффективность решения задач напрямую зависит от технологических возможностей станка:

• последовательности выполнения необходимых операций;
• затрачиваемого времени на каждое действие;
• допустимость работы с конкретными материалами.

В свою очередь, технологические возможности оборудования определены его конструктивными особенностями:

• габаритами рабочей зоны и высотой портала;
• способами управления устройством;
• функциональностью шпинделя;
• комплектацией агрегата.

Важно!
Существенными характеристиками оборудования являются рабочее напряжение, количество потребляемой электроэнергии и мощность двигателя.

Также при выборе необходимо обратить внимание на массу и конструкцию станины