Введение 4
Глава 1 Аналитическое исследование по рассматриваемой теме 6
1.1 Анализ действующих патентов 6
1.2 Литературный обзор функционального назначения фрезерного станка с ЧПУ 14
1.3 Обзор производимых фрезерных станков с ЧПУ 15
1.4 Конструктивные особенности рассматриваемого оборудования 26
Глава 2 Совершенствование конструкции малогабаритного фрезерного станка с ЧПУ 33
2.1 Обоснование рациональности предлагаемой разработки 33
2.2 Определение концепции фрезерного станка с ЧПУ 35
2.3 Разработка методики совершенствования конструкции фрезерного станка с ЧПУ 39
2.4 Анализ эффективности предлагаемой разработки 41
Глава 3 Проектирование приспособления для рассматриваемого станка 43
3.1 Конструктивный расчет предлагаемой конструкции 43
3.2 Разработка системы управления малогабаритного фрезерного станка с ЧПУ 57
3.3 Обоснование реализации малогабаритного фрезерного станка на современном рынке 59
3.4 Технико-экономическое обоснование пути совершенствования 63
Глава 4 Обзор и выбор программного обеспечения для 3D фрезерного станка с ЧПУ 66
4.1 Создание программ для фрезерных станков с ЧПУ 66
4.2 Обзор современных программ управления ЧПУ 68
4.3 Особенности программирования фрезерных 3D станков с ЧПУ 70
Заключение 80
Список используемых источников 83
Приложение А Сертификат о публикации статьи в научном журнале «Интернаука» 92
Не так давно, чтобы обработать деревянные изделия со сложным профилем требовалось использовать вертикальные фрезерные станки, которые работали под копирку. Однако с приходом высоких технологий и создания высокопроизводительных процессоров получили свое развитие фрезер с ЧПУ. Это фрезерный станок, который использует числовое программное управление, проще говоря, станок работающий под управлением компьютера.
Главное отличие фрезеров с ЧПУ от фрезеров, которые работали под копирку - станок работает полностью в автоматическом режиме. В станок загружается нужная программа и он начинает работу без участия человека. Стоит отметить, что станок выполнит заданную ему задачу с высокой производительностью и точностью. Одна и та же программа может выполняться фрезером многократно, при этом будет работать надежно, независимо от станочника [3].
В настоящий момент на рынке стран СНГ и России представлены различные фрезеры с ЧПУ. Исходя из задач, они бывают разные: по структурным схемам, сложностью и стоимостью.
Фрезеры с ЧПУ - это конструктивно сложные механизмы и с каждым годом они увеличивают свою функциональность, при этом усложняется их оборудование, что приводит к увеличению цены за станок. Стоит отметить, что стоимость подобного оборудования принято считать в евро за один квадратный метр площади габаритных размеров. В настоящий момент на рынке средняя цена за станок от европейского производителя составляет порядка 20 тысяч евро за квадратный метр.
Фрезерные станки с ЧПУ незаменимы на мебельном производстве. Данные фрезеры используются для изготовления кухонных фасадов, изголовий. Кроме того, данные станки используются в багетных мастерских, чтобы изготовить багеты, панно и зеркала. Также фрезеры используются для изготовления сувенирной продукции. С помощью таких станков выполняется гравировка логотипов и надписей на различных поверхностях. Обычно при выборе фрезерного станка учитывается его использование.
Фрезерные 3D станки с числовым программным управлением (ЧПУ) выполняют свою работу согласно заданным координатам, а также по заданному контуру. Программу обработки задает оператор, на такого рода станках современные программы получают широкое применение, в особенности это позволяет выполнять задания любой сложности в кратчайшие сроки. Операторы проходят специальную подготовку, к тому же производители с каждым годом усовершенствуют систему управления, которая в свою очередь ставиться все более простой в исполнении [9].
Рассмотрим ряд преимуществ фрезерных 3D станков с ЧПУ:
• высокоточная обработка деталей;
• экономическая эффективность трудового ресурса;
• максимально сниженная себестоимость оборудования;
• осуществление серийности обработки деталей любой сложности;
• максимальная производительность оборудования;
• многоцелевое использование станков для различных материалов.
Рассматриваемый станок имеет высокую производительность с минимальными габаритными размерами, компактности данных станков позволят использовать их не только на крупных производственных предприятиях, но также и в домашних целях.
Станок является перенастраиваемым без особых усилий под любое производство, а также выполнения любых деталей это говорит о его многоцелевом использовании.
Целью данной работы является совершенствование малогабаритного фрезерного 3D станка с ЧПУ.
В заключение следует отметить универсальность рассматриваемых в данной работе станков. Фрезерные 3D станки с ЧПУ получили широкое распространение в области малого и среднего бизнеса в различных отраслях и сферах производства, которые не требуют больших инвестиций и капиталовложения. Для работы на ЧПУ станке необходимы первичные навыки настройки и программирования программы управления обработкой детали, или же достаточно пройти спецкурс. Настольный фрезерный станок занимает мало места и работать на нем можно даже дома или в гараже. Он максимально подходит для стабильного и прибыльного бизнеса, хобби, семейного дела.
Сферы применения гравировального фрезерного станка:
1. Рекламный бизнес: с помощью ЧПУ станка можно изготавливать эмблемы, логотипы, визитки, буквы в объеме и другие элементы наружной рекламы.
2. Макеты для строительных компаний; визуальные инструменты продаж для выставок и презентаций.
3. Мебельное производство: эксклюзивное изготовление фасадов с возможностью создания объемных узоров, рельефов, деталей мебели. Производство столов и стульев.
4. Изготовление дверей, обналичников, балясин.
5. Сувенирные изделия, декоративная продукция. Изобилие товаров и возможностей привели к тому, что стало крайне сложно выбрать, например, подарок человеку. Оригинальные подарки хенд-мейд приобретают особую ценность, гарантируя уникальность каждой вещи.
6. Коптеры, изготовления деталей для радиоуправляемых моделей. Коптер открывает новую сферу своего применения, а именно: доставку. За рубежом к ней прибегает все большее количество почтовых компаний и интернет-магазинов. Услуга набирает популярность и в нашей стране, поэтому владелец коптера приобретает одну из самых перспективных профессий.
7. Техническое моделирование и конструирование: автомоделирование, авиамоделирование, судомоделирование, моделирование сельскохозяйственных машин.
8. Настольные игры (шахматы, нарды), 3D конструкторы (сборные модели)
9. Для типографии: изготовление клише, штампов, визиток, печатных плат.
10. Ювелирная продукция, гравировка, изготовление восковых моделей (восковка). В основе ювелирного производства лежит технология точного литья по выплавленным восковым моделям. Оборудование с программным управлением позволяет данным способом получать изделия с высокой степенью проработки деталей.
11. Макеты для научно-исследовательских работ и презентаций, например: Макеты поселений на Луне и Марсе.
12. Детали для автомобилей, Фрезеровка деталей RC моделей для драграйсинга.
13. Изготовление кухонной утвари и декоративных ее элементов.
14. Изготовление форм для создания эксклюзивных плиток шоколада, печенья и других кондитерских изделий.
15. Производство топперов. Топпер (topper)- рекламная конструкция или элемент верхней части рекламной конструкции, возвышающийся над размещаемой под ним продукцией. Топпер позволяет выделить рекламируемый товар, фирменный стенд бренда или компании из общего информационного пространства. Сейчас очень популярно использовать различные топперы при организации праздников, юбилеев, дней рождения, свадеб, а также фото и видеосессий. В кондитерских изделиях топпер- верхушка торта, он выглядит более оригинально по сравнению со стандартными фигурками, например, на свадьбе и будет прекрасной альтернативой классическим статуэткам.
Популярность использования подобного рода станка позволяет изучать данную тему в целях улучшения производительности станка и его надежности. Тем самым определяется актуальность проводимой работы и выполненного анализа.
Для роста уровня развития производства рано или поздно поднимается вопрос о модернизации.
В нашем случае в качестве совершенствования станка предлагается реализовать идею подвижного стола, с индивидуальным приводом, и управлением при помощи ЧПУ станка.
«Эффективность предлагаемой разработки заключается в повышении техники безопасности при работе на станке, а также в совершенствовании технологии обработки заготовок на фрезерных станках с ЧПУ» [6].
«Совершенствование подразумевает закрепление детали всеми возможными способами применимы на типовых фрезерных ЧПУ станках с выдвинутым рабочим столом, что увеличивает практичность использования данного оборудования» [6].
«Также подвижный рабочий стол осуществляет возможность по окончанию обработки автоматически выдвинуть деталь от воздействия рабочего органа, для исключения брака» [6].
В результате расчетов произвели выбор приводного механизма, ей является зубчатая рейка. Так же произведен расчет валов для передачи движение поворотному столу от электродвигателя.
В результате проведенной модернизации произвели примерный, потому как расчет является индивидуальным для каждой сферы деятельности, расчет экономической эффективности от внедрения разработки. Экономическая эффективность от внедрения подвижного стола составила 116,3 тыс. рублей.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
