Российский производитель промышленного оборудования мирового уровня

  1. Главная страница
  2. /
  3. Полезная информация
  4. /
  5. Как выбрать фрезерный станок с ЧПУ

Как выбрать фрезерный станок с ЧПУ

Как выбрать фрезерный станок с ЧПУ: по каким параметрам оценивать, какие типы существуют, на что смотреть в характеристиках и как не переплатить.

Почему чугун?
Минеральное литьё
Способность гасить вибрации
Температурный диапазон
Плотность чугуна
Итоги

Почему чугун?

Минеральное литьё в народе называют очень по-разному — искусственный гранит, полимербетон, синтегран, синтетический камень и так далее. Но далее мы будем называть всё это минеральным литьём, поскольку это общее, объединяющее понятие для всего перечисленного.

Поскольку в нашу жизнь (а в нашем случае — и в металлообработку) всё быстрее входят новые технологии, давайте немного разберёмся с ними.

Тема этой статьи — отличие старых добрых чугунных станин от новых станин из минерального литья. Она для тех, кто хочет сделать ЧПУ по металлу своими руками, узнать то-то новое о мире станков из полимера или тех, кто подумывает купить гранитный ЧПУ или чугунный станок.

Итак, начнём.

Минеральное литьё

Чугунная промышленность развита давно и во множестве стран. Конкуренция давно свела оптово-розничные цены
к несократимому минимуму, поэтому чугун относительно недорог.

Исторически чугун был выбран для станков среди всех доступных материалов не случайно. Он значительно выигрывал у сплавов меди и железа по устойчивости к вибрации и жёсткости. Альтернативой по этим характеристикам был лишь натуральный камень, но его хрупкость, сложности обработки и сопряжения деталей не позволили развивать это направление. В 19 веке в Европе появилась литая сталь, но и тогда, и сейчас типы сталей, подходящие для станин станков, стоили дороже чугуна.

Поэтому все технологические линии, относящиеся к производству чугуна, за века довели до совершенства, все доступные типы этого сплава были исследованы и разработаны. Королём станин стал чугун — не из-за какого-то одного наилучшего качества, а по причине удачного соответствия двух характеристик: цены и способности к демпфированию (подавлению колебаний механизмов станка) при должном объеме и массе.

По сравнению со станинами минерального литья чугун — более привычен. Но есть одно "но". Полимеры были впервые синтезированы в 19 веке, разработки наполнителей для полимерных композиционных материалов начались в 20 веке, патент на синтегран (синтетический гранит) был опубликован в 1998 году. Развитие технологий минерального литья продолжается ежедневно, и нельзя не принимать это в расчёт.

Минеральноё литьё — это не одна технология, а общее название сотен видов смесей из фракций природных минералов и различных смол.

Различные типы минерального литья отличаются по характеристикам друг от друга не меньше, чем чугун от алюминия. Поэтому нет смысла при сравнении с литьём из чугуна для станин употреблять термин "минеральное литьё". Сравнивать можно только конкретные технологии изготовления, применяющиеся руками конкретных людей.

Наполнителями для минерального литья могут быть карбонат кальция, каолин, тальк, металлические порошки, оксиды сурьмы и алюминия, слюда и асбест, стеклянные, керамические волокна, а также множество других вещей. На данный момент в производстве станин для станков ЧПУ из искусственного гранита лидируют по распространённости кварцевые и гранитные композиты. Таблица для сравнения серого чугуна СЧ18, используемого для станин, и видов минерального литья, дана ниже.

Характеристики

Серый чугун марки СЧ18

Кварцевое литьё

Гранитное литьё

Плотность, кг/м.куб.

7200

2450-2700

2350-2600

Прочность, Н/мм2

изгиб - 300,
сжатие - 700

изгиб - 515,
удар - 135,
сжатие - 2200

изгиб - 134,
удар - 61,
сжатие - 1921

Шероховатость
обработанных
поверхностей деталей,
Ra

до 3,2

до 1,6

до 2

Температура
эксплуатации без
критических
деформаций геометрии

+23℃  ±2℃

от +18℃ до 28℃

от +20℃ до +25℃

Впитываемость воды по
весу, %

0

0,02

0,33

Стоимость материала, руб/кг

от 180

от 140

от 120

Интересно то, что сегодня минеральные композиты по стоимости примерно равны или ниже, чем литьё из чугуна. Что же остальные характеристики?

Давайте посмотрим, какие из них более важны или менее важны для производственных целей и для вас лично как человека, имеющего дело 
со станком ЧПУ из полимербетона или чугуна.

Способность гасить вибрации

Важнейшей характеристикой является виброустойчивость (или демпфирование). Это способность материала станины гасить колебания от работы самого станка.

Момент важный. От него зависит, насколько вибрирует рабочий инструмент (фреза, сверло или резец) относительно заготовки. Точность станка (а если конкретнее, то точность изделий, выпускаемых на станке) напрямую зависит от этого фактора.

Чугун имеет виброустойчивость 10-15%, этот показатель лучше, чем, например, у стали (1-4%) или алюминия (0.1-1%). Минеральное литьё, однако, имеет показатели виброустойчивости примерно в 6-8 раз выше чугуна.

Непременным спутником вибрации является шум. Больше вибрации — больше шума, больше виброустойчивости — шум станины из гранита снижается.

С точки зрения устойчивости к ударам, изгибам и сжатиям более высокие показатели имеет, опять же, минеральное литьё, в особенности кварцево

Температурный диапазон

Эксплуатации чугуна уже (от слова "узкий"), чем
у минерального литья. И если для чугунной ванны изменение на 20 или 50 градусов не имеет значения,
то для точно откалиброванного и настроенного станка точность уменьшается с каждым лишним градусом. Станина минерального литья менее требовательна
к комнатной температуре. Из-за разности показателей температурных деформаций этих материалов.

Обкатка минерального литья проходила долгое время. Если взять синтегран (синтетический гранит), то:

В 1984 году вильнюсский завод шлифмашин отлил из него станину и державки резцов. Без других изменений шероховатость поверхность после обработки снизилась в 1,5-1,7 раз;

В 1993 году проводилось сравнение синтегранового вертикально-фрезерного станка 65Б90ПМФ4 и чугунного станка. Отклонения в вибрации бабки у синтеграна были в 1,6 раз меньше, чем у станка с чугунной станиной, а отклонения в вибрации самой станины — в 2,6 раза;

В 1993 же году тестировался расточной станок 2754В. Точность обработки на гранитной станине в сравнении с чугунной по основному показателю — круглости отверстий — отличалась в 1,5-2 раза в пользу минерального композита.

(Ссылка — научная работа Ю. В. Кирилина " Применение полимербетона для изготовления базовых деталей тяжелых фрезерных станков", 2008,УДК 621. 914.3-181.2.531)

Плотность чугуна

— выше, чем у любого минерального сырья: он совершенно не гигроскопичен, что положительно влияет на неизменность его характеристик в течение многих лет службы. Минеральные композиты здесь проигрывали еще лет 15 назад.

Ведутся, однако, разработки нового поколения минерального литья в направлении уменьшения в составе доли связующих смол. Это бы уменьшило пористость материала.

Наиболее впечатляющими результатами могут похвастаться разработчики кварцевого литья, где было решено использовать в работе разные фракции кварца с размером частицы от 0.1 до 9 мм. Это дало максимальное заполнение пустот в композите и уменьшение доли эпоксидной смолы до 6-7% и гигроскопичности — до 0.02% веса. В пример можно привести нашу разработку, которую мы серийно выпускаем. Мы поддерживаем именно такие характеристики литья из кварцевого композита.

Кварцевый композит производится в процессе вибропрессования под высоким давлением. Сочетание вибраций и откачивания воздуха из смеси исключают пористость конечного продукта, поскольку все вкрапления воздуха из материала удалены. Также в процессе вибропрессования в состав добавляется кварцевая пудра в заданном количестве – она полностью исключает возможность образования микропустот. Как итог – плотный и твердый материал, который полностью устойчив к любым типам загрязнений и химическим веществам.

Из-за большого количества микропустот в раннем минеральном литье складывалась нездоровая тенденция — отслоение металлических деталей из-за усадки композита после остывания. Однако описанное выше снижение количества эпоксидки до 6-7% и заполнение пустот мелкими фракциями к настоящему времени устранили этот минус.

Одной из особенностей чугунной станины, в свою очередь, является необходимость "отстоять" станину в течение нескольких месяцев, а лучше лет, чтобы медленная, почти незаметная усадка чугуна не сбила геометрию станка в процессе эксплуатации.

Это не помешает вам, если вы, покупая станину из чугуна, знаете дату её производства. Проследите за этим.

Итоги

Что нужно мастеру, который собирается купить станину обрабатывающего центра для станка?

  • Если его не беспокоит шум и вибрация, если производство не требует высокой точности, но хочется иметь вариант станины, проверенный веками — это, конечно, чугун.
  • Если для него важна невысокая стоимость, виброустойчивость и высокая точность обработки — это конечно, минеральное литьё.

Успехов!

Поделитесь статьей , если было интересно:

Выбрать фрезерный станок с ЧПУ — значит принять решение, которое определит производственные возможности предприятия на 10–15 лет вперёд. Ошибка здесь стоит дорого: купить слишком слабый — не потянет нужные детали, слишком мощный — деньги заморожены в простаивающем оборудовании. В статье разбираем как выбрать фрезерный станок с ЧПУ: по каким параметрам оценивать, какие типы существуют, на что смотреть в характеристиках и как не переплатить. Примеры — на конкретных моделях российского производства Альфа719.
 

Фрезерный обрабатывающий центр Альфа719 f1056 — вертикальный 3-осевой станок с ЧПУ. Источник: https://a719.ru/catalog/f1056


ШАГ 1: ОПРЕДЕЛИТЕ ТИП ДЕТАЛЕЙ И ХАРАКТЕР ПРОИЗВОДСТВА
Прежде чем смотреть на характеристики, ответьте на три вопроса. От ответов зависит всё остальное:

  1. Что будете обрабатывать? Плоские детали с отверстиями и карманами (корпуса, фланцы, плиты) — вертикальный фрезерный центр. Сложные поверхности под любым углом (авиация, пресс-формы) — 5-осевой. Тела вращения с пазами и шлицами — токарно-фрезерный центр. Длинные профили — горизонтальный.
  2. Какой объём производства? Единичное и мелкосерийное — нужна быстрая переналадка, важна гибкость. Серийное (от 100 деталей в партию) — важна производительность, смена инструмента, автоматизация загрузки.
  3. Какие материалы? Алюминий, пластик, дерево — подойдёт станок с частотой вращения 12 000–24 000 об/мин и умеренной жёсткостью. Сталь, нержавейка, титан — нужен мощный шпиндель (7,5–22 кВт), высокая жёсткость станины, хорошее виброгашение.

Только определив ответы на эти три вопроса, переходите к техническим характеристикам — иначе рискуете выбирать по красивым цифрам, а не по реальным потребностям.


ТИПЫ ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКОВ С ЧПУ: СРАВНЕНИЕ
Основные типы фрезерных обрабатывающих центров и когда какой выбирать:

Тип станка Оси Для чего Плюсы Минусы
Вертикальный (VMC) 3 Корпуса, фланцы, пресс-формы Доступен, прост в наладке Не для сложных поверхностей
Горизонтальный (HMC) 3–4 Крупные корпуса, партии Высокая производительность Дороже, больше места
5-осевой 5 Авиация, медтехника, пресс-формы Сложные поверхности за 1 установ Дорого, сложнее программирование
С ЧПУ + поворотный стол 4 Серийные детали с 4-х сторон Компромисс цена/возможности Ограничен по углам наклона
Токарно-фрезерный (ТФЦ) 4–5 Тела вращения со шлицами, пазами Один станок вместо двух Узкая специализация

Для большинства машиностроительных предприятий оптимальный выбор — вертикальный фрезерный центр (VMC) с 3 управляемыми осями. Он закрывает 70–80% типовых задач при разумной цене. Полный каталог фрезерных обрабатывающих центров с характеристиками — на сайте Альфа719.


ШАГ 2: РАЗБЕРИТЕСЬ С КЛЮЧЕВЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ

  • Рабочее поле (X × Y × Z) — максимальные габариты заготовки, которую можно обработать без переустановки. Типовые значения для малых станков: 400×300×300 мм. Для средних промышленных: 600×500×500 мм и выше. Берите с запасом 20–30% от вашей максимальной детали.
  • Мощность шпинделя — минимум 5,5 кВт для обработки стали. 7,5–11 кВт для уверенной работы с нержавейкой. 15–22 кВт — для тяжёлой обработки, снятия больших припусков. Не ориентируйтесь на мощность как на единственный критерий: важна жёсткость конструкции в паре с мощностью.
  • Частота вращения шпинделя — для стали достаточно 8 000 об/мин. Для алюминия нужно 12 000–24 000 об/мин и выше. Фрезерный центр f1056 от Альфа719 работает до 8 000 об/мин — это оптимум для стали, нержавейки и цветных металлов в машиностроении.
  • Точность позиционирования и повторяемость — промышленный стандарт: точность ±0,006 мм, повторяемость ±0,003 мм. Для приборостроения и медтехники нужно ±0,002 мм и лучше. Повторяемость важнее точности для серийного производства: именно она определяет стабильность от детали к детали.
  • Инструментальный магазин — количество позиций: 12, 16, 20, 24, 32 и больше. Для простых деталей (3–5 инструментов) достаточно 12 позиций. Для сложных операций с множеством переходов — 20–32. Тип смены: дисковый магазин быстрее манипуляторного, важно для высокопроизводительных операций.
  • Материал и конструкция станины — главный фактор точности и долговечности. Чугунная станина стандартна для большинства станков. Полимербетонная (минеральное литьё) гасит вибрации в 6–8 раз эффективнее — это напрямую сказывается на шероховатости поверхности и стойкости инструмента. Подробнее в статье о полимербетонных станинах.

ШАГ 3: ОЦЕНИТЕ СИСТЕМУ ЧПУ
Система ЧПУ — это «мозг» станка. Три лидера рынка: Fanuc (Япония), Siemens (Германия), Mitsubishi (Япония). Все три надёжны и проверены. Разница — в интерфейсе, доступности обучения операторов и стоимости сервиса.

  1. Fanuc — самая распространённая в мире система. Много обученных операторов, огромная база знаний, форумы, курсы. Стандарт для большинства российских предприятий.
  2. Siemens Sinumerik — мощная система с удобным интерфейсом, хорошо подходит для 5-осевой обработки. Немного сложнее в освоении, но богаче функциями.
  3. Mitsubishi — надёжна, особенно популярна в автопроме. Реже встречается на рынке подержанных станков.

Совет: выбирайте систему ЧПУ под ваших операторов. Если на производстве все знают Fanuc — ставьте Fanuc. Переучивать команду стоит денег и времени. Фрезерные центры Альфа719 комплектуются системой ЧПУ на выбор с полной русскоязычной документацией и поддержкой.

image.png
Процесс фрезерования металлической детали на станке с ЧПУ. Источник: https://pixabay.com/photos/milling-machine-milling-workshop-2726885/


ШАГ 4: ПРОВЕРЬТЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЯ И СЕРВИС
Станок — это не одноразовая покупка. Он будет работать 10–20 лет, и за это время неизбежно потребует обслуживания, замены запчастей, иногда ремонта. Вопросы, которые нужно задать продавцу до покупки:

  1. Где производится станок? Российский производитель — сервис быстрее, запчасти доступны, не зависит от санкций и курса валют. Импортный — возможны задержки и удорожание обслуживания.
  2. Какова гарантия? Стандарт — 1 год. Расширенная гарантия — 2–5 лет. Уточните, что именно входит в гарантию: выезд специалиста, запчасти, шпиндель?
  3. Есть ли сервисный центр в вашем регионе? Время реакции на поломку критично: простой станка стоит 3 000–8 000 руб/ч потерянной выручки.
  4. Как быстро поставляются запчасти? Для российских станков — 1–5 дней. Для импортных после 2022 года — может быть несколько недель.
  5. Есть ли обучение оператора? Хороший производитель предлагает инструктаж при поставке. Альфа719 включает 2–3 часа практического обучения при продаже и предлагает выездное обучение на территории заказчика.

ШАГ 5: РАЗБЕРИТЕСЬ С ФИНАНСИРОВАНИЕМ
Фрезерный станок с ЧПУ стоит от 3 до 30+ млн рублей в зависимости от класса и производителя. Покупать за свои деньги целесообразно при наличии загрузки и понятном горизонте окупаемости. При нехватке оборотных средств — лизинг позволяет начать работу со станком с минимальным авансом (0–15% от стоимости) и ежемесячным платежом, который покрывается из выручки от работы самого станка.

Российские производители часто предлагают собственные программы рассрочки. Программы лизинга и рассрочки от Альфа719 доступны через партнёров — уточняйте условия при запросе коммерческого предложения.


ЧЕК-ЛИСТ: 10 ВОПРОСОВ ПЕРЕД ПОКУПКОЙ ФРЕЗЕРНОГО СТАНКА

  1. Какие детали буду делать — тип, материал, максимальные габариты?
  2. Какой объём производства в месяц — единичное, мелкосерийное, серийное?
  3. Нужны ли операции помимо фрезерования — сверление, нарезание резьбы, 5-осевая обработка?
  4. Какие допуски требуются по чертежам деталей?
  5. Какую систему ЧПУ знают мои операторы?
  6. Есть ли сервисный центр производителя в моём регионе?
  7. Какой инструментальный магазин нужен — сколько инструментов использую типово?
  8. Как буду финансировать покупку — свои деньги, лизинг, рассрочка?
  9. Какой срок окупаемости допустим для моего бизнеса?
  10. Есть ли возможность посмотреть станок в работе перед покупкой?


Оператор работает с программой на фрезерном станке с ЧПУ в производственном цеху. Источник: https://pixabay.com/photos/cnc-milling-machine-work-workshop-2268476/

Правильно выбранный фрезерный станок с ЧПУ — это не расход, а инвестиция с измеримой отдачей. Специалисты Альфа719 помогут подобрать модель под вашу номенклатуру деталей, рассчитают окупаемость и предложат варианты финансирования. Посмотреть актуальный каталог фрезерных обрабатывающих центров — на сайте. Звоните: +7 (9325) 403-403.

Полезные ссылки:

  1. Каталог фрезерных обрабатывающих центров Альфа719
  2. Фрезерный обрабатывающий центр f462
  3. Фрезерный обрабатывающий центр f1056
  4. Лизинг и рассрочка на станки Альфа719
  5. Статья о полимербетонных станинах — wiki Альфа719
  6. ГОСТ 18097-93 — классификация металлорежущих станков
  7. Форум станочников — chipmaker.ru

Остались вопросы? Задайте их нашим спецалистам

Перезвоним вам в ближайшее время

соответствии с политикой обработки данных