Заказать обратный звонок
Ваше имя
Телефон
Вопрос или комментарий
ВСЁ ДЛЯ ДЕРЕВООБРАБОТКИ И ПРОИЗВОДСТВА МЕБЕЛИ!

Статьи

Обрабатывающие центры: координаты и нулевые точки

В последние годы в Европе чуть ли не каждое из малых мебельных предприятий, относящихся к Handwerkliche Fertigung - ремесленному производству, обзавелось собственным обрабатывающим центром. То же происходит и у нас в стране. Разница лишь в том, что крупные мебельные заводы здесь можно пересчитать по пальцам, а остальные - по-настоящему ремесленные, и лишь некоторые из них пытаются приблизиться к уровню промышленных.

Причины этого хорошо известны. Одна из главных - отсутствие возможности получить действительно дешевые кредиты на приобретение оборудования. Покупка обрабатывающего центра на свои, с трудом накопленные деньги для многих стала вопросом престижа и предметом гордости. И обрабатывающий центр, подобно золотым карманным часам, свисающим из рукава одетого по-городскому крестьянина на фотографии начала прошлого века, часто служит символом процветания предприятия и достатка его владельцев. Но, подобно лицам негров, китайцев или корейцев, одинаковым на взгляд европейца, почти все наиболее рекламируемые сегодня обрабатывающие центры в представлении большинства покупателей практически неотличимы друг от друга. Литературы, которая помогла бы понять, что представляют собой обрабатывающие центры, в чем их различия и что на самом деле нужно покупателю, просто нет. Вот и приходится клиентам получать информацию от продавцов, которые и сами-то часто не совсем в курсе работы и технологических возможностей предлагаемого ими оборудования. Может быть, нижеизложенная информация поможет ликвидировать некоторые пробелы в знаниях тем, кто собирается приобрести обрабатывающие центры (ОЦ), название которых, кстати, также часто сокращается до трех букв: BAZ (нем. - Bearbeitungszenter).

Шестикоординатные обрабатывающие центры. Бывают ли они?

В нашем трехмерном пространстве любое физическое тело имеет только 6 степеней свободы (свободы перемещения, возможности изменения положения). Три из них - линейные, то есть возможность смещения тела или предмета, параллельного самому себе, в трех направлениях (по отдельности или одновременно) - вдоль осей координат, обозначаемых X, Y и Z. При программировании рабочих перемещений инструмента в обрабатывающем центре параллельные им направления называются, соответственно, осями U, V и W. Три другие оси координат - вращательные, характеризующие поворот (вращение) тела вокруг этих линейных осей координат, обозначаются, соответственно, А, В и С. Те же перемещения, что и физическое тело в пространстве, теоретически может совершать и шпиндель обрабатывающего центра с установленным на нем обрабатывающим инструментом.

Однако не следует путать вращение этого шпинделя с его поворотом вокруг оси координат. Положение осей координат в обрабатывающем центре подчиняется правилу правой руки: если встать к нему лицом и раскрыть вверх ладонь с поднятым средним пальцем, направленным вперед указательным и отогнутым вправо большим, то они покажут расположение осей координат возможного перемещения главного шпинделя и других агрегатов в станке. Когда говорят о двух-, трех-, четырех- или пятикоординатном обрабатывающем центре, то на самом деле имеют в виду не сами координаты, а лишь количество направлений перемещения конкретного шпинделя, которыми способна одновременно управлять система ЧПУ обрабатывающего центра.

Например, в так называемом двухкоординатном обрабатывающем центре перемещение шпинделя в двух горизонтальных направлениях производится по программе, а вертикальное настраивается вручную. То есть инструмент может иметь несколько степеней свободы (до пяти - если шпиндель имеет возможность наклона (поворота) вокруг горизонтальных осей X и Y). Но эти перемещения не будут управляться автоматически. При возможности одновременного управления перемещением шпинделя только в двух горизонтальных координатах X и Y (подвод и отвод инструмента в вертикальном направлении - не в счет) обрабатывающий центр обеспечивает выполнение любого рисунка на плоскости. С его использованием заготовка может быть обработана по контуру, в ее пласти могут формироваться сквозные или несквозные отверстия и пазы, прорезаться (выфрезеровываться) проемы различной формы или выполняться плоскорельефная и прорезная резьба.

Таким образом, подобного обрабатывающего центра вполне достаточно для формирования калевок и галтелей на пласти заготовки для имитации филенки. Если его конструкция допускает установку в вертикальном шпинделе пилы, то с ее помощью можно пропиливать в мебельной кромке заготовки горизонтальные пазы, а посредством дополнительного горизонтального сверлильного агрегата, устанавливаемого в шпиндель, - выполнять сверления и выборку пазов в кромках.

Обрабатывающий центр с системой управления перемещением шпинделя одновременно вдоль трех осей координат (X, Y и Z) - так называемый трехкоординатный - позволяет перемещать шпиндель по конической спирали. Он имеет большие технологические возможности, позволяя выполнять все те же операции, к тому же - фрезеровать и пропиливать в пласти заготовки пазы различной глубины, просверливать отверстия, выфрезеровывать и пропиливать пазы в кромке на различной высоте от базирующей поверхности без регулирования вручную положения шпинделя по высоте. Но все горизонтальные сверления могут выполняться на нем только в направлении осей X и Y. Эта проблема решается при помощи обрабатывающего центра с одновременным управлением перемещением шпинделя по четырем координатам - X, Y, Z и С. Такой обрабатывающий центр уже может нанести рисунок на боковую поверхность цилиндра. Использование поворота шпинделя вокруг вертикальной оси целесообразно только при применении в станке адаптерных агрегатов, позволяющих изменить направление его вращения и вводить в дело, помимо фрез, и другой обрабатывающий инструмент. Например, эти устройства позволяют производить пиление под углом к горизонтальным осям X и Y, под углом к вертикали, выполнять сверления с нижней стороны заготовки (на небольшом расстоянии от ее края), сверлить отверстия и производить выборку пазов под наклоном к пласти и т. д. В так называемых пятикоординатных обрабатывающих центрах обеспечивается управление перемещением шпинделя одновременно вдоль всех трех линейных координат и поворотом вокруг осей Y и Z (оси поворота С и В). Они позволяют с помощью инструмента, установленного непосредственно на шпинделе, сформировать поверхность сферы и нанести на нее надпись. В отличие от четырехкоординатного, такой обрабатывающий центр дает возможность выполнять на заготовках сложную скульптурную резьбу и производить сверление наклонных отверстий в пластях и кромках под любыми углами к горизонтальной поверхности без применения предварительно настраиваемых адаптерных агрегатов.

Существует довольно много обрабатывающих центров с шестью, десятью и даже большим количеством управляемых координат. Однако следует понимать, что речь идет не о возможности перемещения положения обрабатывающего инструмента в пространстве (оно ограничивается шестью координатами), а о способности системы управления обрабатывающего центра одновременно контролировать согласованные перемещения инструмента и заготовки. Например, при работе станка в нем могут одновременно перемещаться друг относительно друга инструмент и стол с закрепленной на нем заготовкой. При этом в зависимости от сложности поставленной задачи число единовременно управляемых координат может достигать десяти и более (теоретически - до тридцати).

Что же необходимо?

Понятно, что увеличение числа одновременно управляемых координат приводит к усложнению обрабатывающего центра и возрастанию его стоимости. При этом расширение технологических возможностей для решения задач конкретного предприятия может оказаться просто ненужным.

Например, если обрабатывающий центр будет предназначаться только для производства фасадов в небольших объемах и выполнять профильное фрезерование заготовок из МДФ по контуру, выбирать проемы и формировать на пласти за один проход галтели простой формы, то предприятию будет вполне достаточно и двухкоординатного механизма. Но если предполагается обрабатывать те же мебельные двери с галтелями более сложной формы, например, с заострением в их углах, производить в одной и той же заготовке сверление отверстий различной глубины и т. д., то становится рациональным приобретение трехкоординатного обрабатывающего центра.

Предприятие, выпускающее офисную мебель или компьютерные столы, сталкивается с необходимостью изготовления довольно большого количества деталей непрямоугольной формы. Их выфрезеровывание из прямоугольных плитных заготовок требует большого расхода дереворежущего инструмента (концевых фрез), поскольку, имея малый диаметр, даже инструмент, оснащенный пластинами из сверхтвердых материалов (алмазный), при выполнении этой операции затупляется достаточно быстро. Более выгодным оказывается сначала опилить углы заготовки, придав ей форму, наиболее близкую к конечной, а затем уже произвести окончательную обработку по контуру с использованием фрез со вставными ножами. А для этого требуется обрабатывающий центр с одновременным управлением перемещением инструмента по четырем координатам. Смысл использования пятикоординатного обрабатывающего центра на предприятии, производящем корпусную мебель на основе древесных плит, может быть оспорен. В этом случае технологические возможности никогда не будут использованы в полной мере. Обрабатывающий центр будет в основном применяться только для фрезерования рельефа на изогнутых дверях фасада мебели, что не позволит загрузить его полностью. Другое дело - изготовление изделий корпусной мебели из массивной древесины. Здесь требуется фрезерование деталей с неплоскими пластями, имеющих сложную объемную форму, формирование декоров поверхности, выполнение резьбы, включая скульптурную. Анализ ассортимента продукции может указать на необходимость приобретения специального обрабатывающего центра, конструкция которого кардинально отличается от тех, которые изначально предназначаются для обработки щитовых деталей.

Нулевые точки

Когда речь заходит о технологических возможностях обрабатывающего центра, одним из наиболее важных вопросов становится размер и количество зон обработки. Началом отсчета координат перемещения обрабатывающего инструмента является так называемая нулевая точка, положение которой виртуально задается изготовителем станка и от которой в дальнейшем отсчитываются все перемещения инструмента и других агрегатов. Ее положение невозможно изменить без вмешательства в программное обеспечение. Еще одна виртуальная точка обрабатывающего центра - точка контроля. Это назначенный производителем станка пункт в системе координат, который используется после включения управления для нормирования измерительных систем. Положение осей сравнивается с эталоном. Обычно нулевая точка обрабатывающего центра для осей X и Y идентична контрольной, в то время как контрольная точка для оси Z лежит на конце положительного направления этой оси. Относительно нулевой точки обрабатывающего центра настраиваются и все базирующие упоры, определяющие положение обрабатываемой заготовки. Если станок должен производить так называемую маятниковую обработку (автоматический последовательный переход от готовой детали на правой стороне рабочей зоны к заготовке, установленной на левой стороне, а затем обратно), то таких нулевых точек должно быть две. Конструкция некоторых обрабатывающих центров позволяет размещать на правой и левой стороне рабочей зоны по нескольку заготовок, обрабатываемых последовательно. При этом возрастает и количество нулевых точек, что сопровождается увеличением числа рядов утапливаемых упоров на столе обрабатывающего центра. Если наличие дополнительных нулевых точек заранее не предусмотрено, то впоследствии установка дополнительных рядов упоров невозможна, что делает невозможным размещение на столе нескольких обрабатываемых заготовок.

Эти нулевые точки не следует путать с другими «нулевыми точками», при программировании последовательности обработки произвольно выбираемыми на обрабатываемой заготовке. Последние служат для обозначения начала координат на самой детали, задания направлений перемещения инструмента и их величины.

Высокая точность обработки заготовок на обрабатывающем центре задается уже на этапе программирования: допуск линейных перемещений - до 0,001 мм, угловых - до 0,001 градуса. Однако фактическая точность зависит, конечно, от качества и состояния исполнительных механизмов станка.

Реализация движений

Координатная система управления взаимным перемещением обрабатывающего инструмента и обрабатываемой заготовки применяется во всех известных обрабатывающих центрах. К сожалению, достаточно полной их классификации не существует.

Обрабатывающие центры первой группы включают подвижный рабочий стол и расположенную над ним неподвижную балку, на которой подвижно установлены обрабатывающие суппорты. Обработка заготовок, закрепленных на столе, производится за счет его перемещения вдоль оси Х, движения суппорта или нескольких суппортов вдоль балки (ось Y) и поперек нее. В таких обрабатывающих центрах изменение положения суппортов по осям вращения не применяется. Они используются, как правило, для фрезерования рельефа по пласти заготовок. Центры второй группы, наиболее распространенные в мебельной промышленности, включают неподвижный стол, над которым в продольном направлении (ось Х) перемещается Г-образная консоль; на ее направляющих (ось Y) установлена каретка со шпинделем, имеющим возможность программируемого вертикального перемещения (ось Z). Такие обрабатывающие центры применяются преимущественно для обработки щитовых деталей, а в последние годы - и для обработки брусковых. Они могут оснащаться также суппортами для облицовывания и обработки кромок деталей непрямоугольной формы, а пятикоординатные - выполнять сложную скульптурную резьбу.

К третьей группе относятся обрабатывающие центры портального типа, в которых несколько столов совершают движение вдоль осей Х и Y, а суппорт, размещенный на горизонтальной балке подвижного или неподвижного портала, - движение по остальным осям. Таким образом, эти центры часто превращаются в шести- и семикоординатные. Они также могут оснащаться дополнительными суппортами для облицовывания и обработки кромок деталей. Такие обрабатывающие центры чаще всего используются для выпуска деталей больших габаритов, например, в мебельной промышленности - для изготовления крышек столов, а в деревообрабатывающей - в производстве лестниц. Еще один тип обрабатывающих центров - оснащенные горизонтальным рабочим столом (круглой формы) и суппортом, перемещаемым вдоль горизонтальной балки. Балка поворачивается на угол 360° на колонне, установленной в центре стола. Шпиндель имеет возможность вертикального рабочего перемещения. Ось Y оказывается виртуальной. Такие четырехкоординатные центры используются преимущественно для обработки изогнутыхбрусковых заготовок сложной формы - например, деталей арочных окон и дверей, лестниц и т. п. В мебельной промышленности распространения они не получили.

Существует также группа обрабатывающих центров с рабочим столом, расположенным вертикально, большинство которых работает по принципу кульмана. Как правило, они относятся к двух- или трехкоординатным. Их основное преимущество - относительно небольшая площадь, которую они занимают. Однако из-за трудностей с загрузкой заготовок в вертикальном положении большой популярностью такие центры не пользуются.

Принципиально отличную форму построения имеют обрабатывающие центры, предназначенные для изготовления брусковых деталей сложной формы, используемых в каркасах стульев, диванов и кресел. Их системы управления обладают возможностью одновременного взаимного перемещения инструмента и самой заготовки в различных плоскостях, а также возможностью их поворота на различные углы. Но эти обрабатывающие центры относятся, как правило, к специальному оборудованию и имеют ограниченное применение.

Обрабатывающие центры, использование которых в деревообрабатывающей и мебельной промышленности началось в середине 70-х годов прошлого века, находят все более широкое распространение. Их конструкции развиваются, расширяются их технологические возможности, совершенствуются системы программного управления и программное обеспечение. Поэтому при выборе обрабатывающего центра для оснащения своего производства нужно выбирать не самый дешевый, а подбирать из существующей огромной номенклатуры тот, который окажется наиболее подходящим.

По материалам журнала «Фабрика Мебели» №3 2008

На сайте «VITA GROUP» помимо нового оборудования для деревообработки представлены также бывшие в употреблении станки,
имеющие существенную разницу в цене по сравнению с новыми аналогами.

 
 
VITA GROUP
телефон: (495) 357-20-21