Верстат з ЧПУ чи іграшка?
Як відрізнити справжній верстат з ЧПК від іграшки? Це питання ставлять собі багато клієнтів-початківців, які не знають про відмінності між продуктами, представленими на ринку. Plot Electronics, маючи більш ніж 20-річний досвід у створенні та конструюванні верстатів з ЧПУ, може допомогти вирішити цю дилему. За ці роки ми зрозуміли, що не можна економити на високоякісних компонентах, якщо ви хочете забезпечити надійність і точність вашого обладнання.
Компоненти, що використовуються: Ключ до сталого розвитку
На початковому етапі будь-якому виробнику може бути важко вибрати правильні деталі, але наш досвід навчив нас, що економія на якості в кінцевому підсумку коштує дорожче в майбутньому. Верстати з ЧПК, які ми виробляємо, призначені для виробництва, а не для розваг. На ринку ви знайдете багато верстатів, які виглядають професійно, але насправді є просто "іграшками - дешеві, не дуже надійні та схильні до поломки.
Пастки дешевих замінників
Зазвичай імпортні машини, що імітують професійне обладнання, мають низьку ціну - від 10% до 20% від відомих виробників. Натомість, як це часто буває, багато продавців задирають ціну до 500%, представляючи їх як преміум-клас. Тому перед покупкою ретельно порівняйте товар на різних платформах (наприклад, Aliexpress), звертаючи увагу на ключові механічні компоненти, такі як ходові ворота.
Ці малобюджетні верстати зазвичай базуються на застарілих технологіях, таких як приводи з кроковими двигунами, які вже два десятиліття не використовуються в промисловості. Якщо таке обладнання запустити у виробництво, ви швидко побачите падіння точності і, як наслідок, зниження рентабельності.
Конверсії проти реальних можливостей
Деякі компанії намагаються модернізувати дешевші машини, пристосовуючи їх до більш складних завдань. Хоча спочатку це може здатися гарним варіантом, такі машини мають обмежений термін експлуатації і не підходять для відновлення. Вони просто не витримують інтенсивного виробничого навантаження.
Як відрізнити верстат з ЧПУ від іграшки?
Одним з тестів, який можна провести, є імітація зіткнення. У професійних верстатах з ЧПК, навіть на повній швидкості, зіткнення не повинно призвести до остаточного пошкодження механіки. На недорогих аналогах така ситуація може призвести до незворотних пошкоджень.
Довіра до бренду: Чи завжди вона виправдана?
Багато компаній обирають машини на основі репутації виробника, не звертаючи уваги на поточні умови обслуговування або гарантії. Тим часом, зміни на ринку можуть вплинути на якість сервісу або післяпродажного обслуговування. Тому варто уважно вивчити умови гарантійного обслуговування і переконатися, що у разі виникнення проблем сервіс не буде тривати тижнями.
Підсумок
При виборі верстата з ЧПК корисно знати відмінності між використовуваними компонентами, які впливають на його довговічність і можливості. Якісні компоненти, хоча і дорожчі на початку, можуть призвести до значної економії в довгостроковій перспективі, мінімізуючи ризик простоїв і дорогих ремонтів.
Як вибрати правильний верстат з ЧПК для вашого підприємства?
Визначити з яких частин він зроблений
- Сервоприводи
Цифрові сервоприводи - існує багато їх класів і так звані псевдо-рішення на кшталт крокового двигуна з енкодером (ezi-серво) - в цьому і полягає основна відмінність. На професійних верстатах це, як правило, сервоприводи змінного струму, які здатні витримувати кратні (3-10) перевантаження під час роботи і на холостому ходу. Сервоприводи змінного струму дуже дорогі і фактично становлять близько 40 % вартості верстата. Ефективність кратна роботі верстата на крокових приводах або ezi-сервоприводах - сама 3D робота виконується в 10-20 разів швидше, а результати помітні з точки зору якості неозброєним оком. У суперпрофесійній серії сервоприводи у верстатах, що випускаються, мають перевантажувальну здатність 800%, яка у випадку з більш дешевими верстатами знаходиться на рівні 300%, що в 2,6 рази вище, даючи більш високе прискорення і швидкість виконання деталей в порівнянні з більш дешевими рішеннями, і в 8-20 разів вище, ніж у випадку з верстатами на крокових двигунах з постійним моментом, які відносяться до іграшкових верстатів. Також важливими є швидкість реакції на деформацію або фільтри та алгоритми, що використовуються для управління приводом, наприклад, фільтри гармонік або маятникові фільтри. Використання розширених можливостей з точки зору швидкісних характеристик має важливе значення. Сучасні сервоприводи мають баланс між алгоритмом і безпосередньою реакцією приводу на деформацію. Позбавлення від алгоритмів і спрощення реакції блоку збільшує швидкість, але не підвищує точність і не дозволяє коректно реагувати на зміни в характері роботи. Конструкції машин мають внутрішні напруження, які можуть викликати вібраційні деформації, що гасяться можливістю, закладеною в алгоритмах, які не підкоряються законам фізики і здатні зупинити прискорену масу без перерегулювання і видимих вібрацій на заготовці. Тому невірно, що найшвидше зчитування і реакція системи управління на деформацію є найкращим вибором. При цьому не враховується параметр якості цієї зміни. Швидка реакція є, але чи правильна вона?
Також використовуються лінійні приводи, які інтенсивно рекламуються як прямі приводи. Вони відрізняються продуктивністю приблизно в два-три рази, будучи швидшими за промислові машини, але мають і свої недоліки. Важливим параметром є щільність енергії, яка є прямим результатом використовуваних компонентів, в тому числі рідкоземельних магнітів. Ця технологія відома вже багато років, але в фрезерних верстатах з ЧПК її тільки починають застосовувати. Раніше вона використовувалася в таких машинах, як лазери або машини плазмового різання. Компоненти, що використовуються при їх виготовленні, впливають на потужність двигуна, а також на його розмір і вагу, що важливо при швидкій подачі. У фрезерних роботах рівень потужності є задовільним лише у верстатах з невеликими робочими площами через великі перерізи обмоток і великі струми, що протікають через них, які передають потужність на невеликі відстані.
У великогабаритних фрезерних верстатах використання лінійних приводів ще не має достатнього рівня потужності для підтримки позиції фрезерування.
- Рами машин
Для того, щоб мати можливість використовувати сервоприводи у верстаті, необхідно з високою точністю виготовляти рами, які обробляються з точністю до +/-0,01 мм, а також компоненти лінійних направляючих кареток класу H і P. У непрофесійних верстатах рівень биття або деформації під час роботи набагато більший і досягає до 1,2 мм. Для меблевої промисловості ці значення є прийнятними, але створюють проблему для терміну служби такої конструкції. Дані зміни втрачають свої властивості стійкості до деформації і з часом прогинаються, змінюючи свою геометрію, або не тримаються на заготовці, погіршуючи свої властивості з часом роботи на верстаті з ЧПУ. Оброблені рами можуть мати гірші допуски, і якщо рама має більші відхилення, використовується лінійна направляюча гіршого класу - призначена для розсувних дверей тощо. Клас каретки становить 0,3 мм, але зазвичай їх 4, і похибки складаються - це дозволяє верстатам працювати, оскільки зазори досить великі, щоб покрити механічні похибки. Похибки стають помітними лише тоді, коли навантаження при різанні перевищує вагу направляючої - тоді ви знаєте, чого вартий верстат. Компанія Plot Electronics налагодила процес обробки і виготовляє пристрої з дуже високим класом точності - 0,01 мм в стандартній комплектації на 4 метри. Більш висока точність можлива, але час має вирішальне значення з точки зору економії. Клас використовуваних компонентів також вибирається відповідно до точності обробки. Конструкція верстата має великий вплив на якість заготовок, можливість використання великих інструментів і термін служби інструментів і верстата в цілому. Зварні конструкції піддаються впливу внутрішніх сил, які впливають на стабільність і продуктивність верстата з ЧПУ. Цей процес захищений комерційною таємницею і патентом, але в багатьох випадках використовується температурний, хімічний або вібраційний відпал. Якщо у вас немає відпаленого відбитка, значить, ваш дизайн не був у печі, і це можна легко перевірити, заглянувши всередину профілю. Вібраційні методи не мають видимих ознак, але ви можете легко почути структуру, хімічні методи мають схожі ефекти з відпалом, а також існує метод старіння, коли конструкція піддається повсякденному життю і відпочиває.
- Шпинделі
На ринку верстатів з ЧПК представлено багато постачальників шпинделів, і важко безпосередньо судити, які з них належать до свого класу, а які - просто для розваги. Залежно від потреб, шпинделі підбираються відповідно до робочих характеристик, що поставляються разом зі шпинделем, які гарантують стабільну роботу після правильної параметризації за допомогою контролера, який називається інвертором. Plot Electronics використовує шпинделі від HSD, Hiteco та інших компаній, продукція яких характеризується винятковою якістю та довговічністю. На ринку верстатів з ЧПК можна знайти еквіваленти шпинделів HSP і шпинделів з водяним охолодженням, що використовуються в аматорському класі, які зазвичай називають "мокрими китайськими шпинделями" - так описують шпинделі з Китаю. Їх потужність в порівняльних таблицях не має нічого спільного з реальністю - це споживана потужність, а не ефективна потужність на валу. Тому порівняння потужності не має сенсу, оскільки немає ніякої гарантії стабільності.
Перевагою використовуваних професійних шпинделів є їх нелінійна робоча характеристика, яка має пік потужності при середньому значенні максимальної швидкості обертання, що дає можливість працювати в більшому діапазоні номінальних швидкостей. Plot Electronics використовує цю перевагу, дозволяючи працювати на низьких швидкостях різання і, як наслідок, дозволяючи користувачеві працювати з параметрами, передбаченими для процесу різання сталевих матеріалів при 800-3000 об/хв зі шпинделем з максимальною швидкістю 24000 об/хв, що дозволяє користувачеві працювати з багатьма різними типами матеріалів з перевагою в порівнянні з іншими рішеннями.
Також важливим є саме керування шпинделем, яке здійснюється за допомогою системи автоматизації та пристрою, що називається інвертором, особливістю якого є інверторна робота, коли енергія, що подається в двигун, дорівнює споживаній енергії. Така економія дозволяє підтримувати двигун в оптимальних номінальних умовах для навантаження. Таким чином, такий шпиндель використовується по максимуму, а невикористана енергія не виникає і не перетворюється в тепло. Це економить енергію і відкриває величезні можливості для точного контролю частоти обертання шпинделя, а також для управління рухом різання. Частота обертання шпинделя коливається від 200 до 1 000 Гц, що унеможливлює використання векторних алгоритмів роботи до 300 Гц, ефективність яких в 1,4 рази вище скалярного управління; для більш високих частот використовуються пропрієтарні алгоритми, програмування яких може бути виконано тільки сервісною службою заводу-виробника.
- Драйв
Привід здійснюється за допомогою планетарних шестерень і гвинтових планок, також по осі Z, що є унікальним серед конкурентів. Таке рішення захищає від зіткнень - можливих програмних помилок, неуважності тощо. На верстатах Plot Electronics під час таких інцидентів нічого поганого не станеться - верстат вимкнеться. Верстат захищений від помилок оператора. Після вимкнення, повторного ввімкнення та виконання контрольного прогону машина повністю повертається до початкових налаштувань. Завдяки багаторічному досвіду машини розроблені для таких випадків. Використання гвинтової передачі в механіці осі Z передбачає застосування планетарних редукторів і дорогих двигунів з інтегрованими гальмами. Рішення, яке використовує Plot Electronics, є дорожчим, але надійнішим і довговічнішим.
Конкуруючі машини використовують кулькові гвинти, зіткнення яких призводить до пошкодження приводу, як правило, муфт і механічних компонентів, а для збалансування ваги застосовують бустерні циліндри осі Z, що з точки зору безпеки і складності системи є застарілим і ненадійним рішенням.
Система Y-приводу працює незалежно, дозволяючи функціонувати системі корекції прямого кута - навантаження під час роботи на екстремальних розмірах різні для обох приводів - відповідні алгоритми піклуються про синхронізацію, і кутова система завжди точно позиціонує верстат під час відліку.
Параметри та класи точності, з якими виготовляються та встановлюються компоненти, є важливими, і це не завжди очевидно з першого погляду.
Для зубчастих рейок використовуються марки, починаючи з Т6. Для багатьох виробників це не важливо, і вони використовують дешевші замінники, вплив якості яких відчувається не тільки на заготовці, але і на довговічності. Якщо якість низька, на краях гвинтових планок з'являються видимі ознаки зносу у вигляді потертостей, що призводить до деформації шкали, і машина не дотримується параметрів.
- Екскурсоводи
Механіка верстатів з ЧПК є запатентованою і має перевагу над конкуруючими рішеннями. Направляючі X-приводу встановлені у верхній і нижній частині балки, що дозволяє передавати більші зусилля завдяки більшій відстані між ними, ніж у конкуруючих рішеннях, це призводить до того, що поперечний переріз ходових балок у верстатах менший, ніж у конкуруючих рішеннях, але осьова відстань більша, що дозволяє передавати більші сили різання, крім того, направляючі не потребують відкидних огороджень, тому що не потрібно турбуватися про пил на направляючих, тому що зверху і знизу стружка і пил легко очищаються скребками шарикопідшипників каретки. У конкуруючих рішеннях напрямні кріпляться болтами до бічної частини балки, що призводить до меншої відстані між ними і необхідності використання балок більшого поперечного перерізу на додаток до відкидних кожухів, які ускладнюють доступ до напрямних для необхідних перевірок і очищення оператором. Встановлення Y-образних напрямних на конструкцію верстата також є помилкою, але використовується багатьма виробниками верстатів, щоб уникнути впливу помилок в обробці конструкції на помилки верстата. Обробка площин на бічних сторонах профілів очевидна і призначена для грубої обробки, щоб можна було посадити тільки доріжки. Розширення сталі в таких конструкціях призводить до того, що вона тисне на бічні стінки профілів, з яких виготовлена машина. Це викликає зміни увігнутості або опуклості профілю, до якого кріпляться напрямні, які, в свою чергу, тиснуть на візки, що збільшує відстань між опорами балки. У таких випадках 4-рядні візки підтримують все навантаження балки лише на 2 ряди, що обмежує термін служби візка і призводить до відносно швидкого зносу візків. Додатковою проблемою такої конструкції є осідання вийнятого матеріалу і пилу на підшипниковому порозі, що вимагає використання кришок. Важливим аспектом є те, що напрямні прилипають до основ, інакше напрямні не витримають тиску ваги і будуть падати на затвор до тих пір, поки не заблокуються об бічну кромку затвора. Конструкція кінематики не є неправильною, але необхідно пам'ятати про регулярне обслуговування і майже щоденне змащування.
У конструкціях з нижнім розташуванням гусениць відсутні механічні пошкодження, гусениці не піддаються навантаженню і природним чином захищені від потрапляння пилу або стружки. У таких конструкціях легше підтримувати чистоту, а термін служби візків становить понад 10 років за умови частого змащування.
- Структурна система хребта
Зазори в верстатах з ЧПК з'являються приблизно через 2 роки експлуатації і повинні бути виправлені шляхом затягування спеціальних гвинтів, які притискають шестерні до зубчастих рейок.
У верстатах Plot Electronics використовується запатентоване рішення, яке автоматично притискає привід для запобігання люфту, забезпечуючи ідеальні робочі характеристики на довгі роки, одночасно захищаючи всю точну механіку верстата від помилок оператора або зіткнень.
Крім функції регулювання, фірмове рішення поглинає більшу частину вібрації та коливань механіки під час процесу різання, що подовжує термін служби всієї механіки в кілька разів і дає можливість працювати з незбалансованими або спеціальними інструментами.
- Вакуумна затискна система
Вакуумне затискання стає стандартом і є популярним рішенням для затискання плат і компонентів з великою площею поверхні. Існують проблеми із затисканням менших компонентів, які Plot Electronics вирішила, застосувавши власне рішення та розробивши методи затискання у вигляді вакуумних антиформ. Крім того, вакуумні насоси, що використовуються, розроблені для Plot Electronics і характеризуються вищою ефективністю та меншим споживанням енергії завдяки використанню управління швидкістю насоса за допомогою інверторів та програмування в синусоїдально-векторних алгоритмах. Це рішення керує роботою двигуна за допомогою векторної, а не скалярної міри, в результаті чого ККД в 1,4 рази перевищує номінальний, що обумовлено векторною роботою двигуна. Крім того, використовувана модель насоса працює на частоті 60 Гц, що збільшує продуктивність насоса приблизно на 20%. Використання управління двигуном для вакуумних насосів на обладнанні з ЧПК не зустрічається у конкуруючих компаній.
- Технологія HM+
У випадку з Plot Electronics балки порталу верстата і шасі посилені впоперек перехресними стрижнями (ребрами). Це дуже трудомістка операція, але згідно з нашими дослідженнями (і зовнішніми дослідженнями) збільшує жорсткість всієї системи приблизно в 7-8 разів у порівнянні з машинами, виготовленими на звичайних профілях. На нових верстатах система додатково заливається компаундом HM+ (запатентоване рішення), що збільшує жорсткість приблизно в 12,5 разів. На деяких верстатах з ЧПК також використовується розчленоване армування і заливка полімербетоном, але в цьому випадку приблизно через 10 років відбувається корозія і втрата ваги, що призводить до розпушення наповнювача і створення порожнини навколо нього.
Спираючись на 20-річний досвід і безліч різних випадків виробництва тисяч верстатів з ЧПУ, я, безумовно, рекомендую купувати професійні верстати серії Sentinel N. Всі власники цих верстатів з ЧПУ досягли успіху. Не соромтеся звертатися до нас.