Изготовление художественно-промышленных изделий из древесины на станках с ЧПУ

1. Изготовление художественно-промышленных изделий из древесины на станках с ЧПУ

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ХУДОЖЕСТВЕННОПРОМЫШЛЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ
ДРЕВЕСИНЫ НА СТАНКАХ С ЧПУ

2. Художественно-промышленные изделия, полученные фрезерованием из различных материалов

3. Схемы фрезерования

Попутное
Встречное

4. Изготовление художественно-промышленных изделий на станках с ЧПУ

Преимущества
-Автоматизированное производство
-Снижение трудоемкости обработки
-Сокращение сроков выполнения
заказов
-Снижение себестоимости изделий
-Высокая точность изделий
-Неограниченная повторяемость
изделий
-Возможность масштабирования и
трансформации
-Возможность оперативной
корректировки управляющей
программы
Недостатки
-Высокая стоимость оборудования
-Необходимость разработки 2D, 3D
моделей
-Высокие требования к качеству
инструмента

5. Основные узлы фрезерного станка с ЧПУ

Направляющие для перемещения шпинделя: 1 – по оси Х (слева-на-право), 2 – по
оси Y (спереди-на-зад), 3 – по оси Z (в вертикальном направлении); приводы для
перемещения шпинделя: 4 – по оси X, 5 – по оси Y, 6 – рабочий стол, 7 –
шпиндельная бабка, 8 – шпиндель, 9 – станина

6. Классификация фрезерных станков с ЧПУ

Признаки классификации:
- Число направлений (координат) перемещений инструмента
- Расположение оси шпинделя
- Принцип смены инструмента
Двухкоординатный станок с ЧПУ
Трехкоординатный станок с ЧПУ

7. Классификация фрезерных станков с ЧПУ

Признаки:
- Число направлений (координат) перемещений инструмента
- Расположение оси шпинделя
- Принцип смены инструмента
Четырехкоординатный станок с ЧПУ
Пятикоординатный станок с ЧПУ

8. Схемы многокоординатных станков

С поворотным столом
С поворотной головкой
Комбинированный

9. Разработка управляющей программы

10. Последовательность разработки управляющей программы

11. Типовые орнаментальные художественно-промышленные изделия из древесины и МДФ

Полоса
Розетка
Рамка
Панно

12. Параметры орнаментальных художественно-промышленных изделий из древесины и МДФ

13. Использование CAM систем в России

14. Стратегии фрезерования

Классификация стратегий чистовой обработки по востребованности черновой:
‒ стратегии, требующие предшествующей черновой обработки – отвесные плюс
пологие, постоянная Z;
‒ стратегии, при использовании которых черновая обработка не обязательна – 3D
смещение, растр, спираль

15. Стратегии фрезерования

3D выборка
Растр
Характеризуется
пошаговым
опусканиями фрезы на заданную
высоту и последующими срезаниями
очередного слоя материала до полного
его удаления
Траектория
движения
фрезы
представляет
ряд
линий
параллельных осям X или Y или
расположенных к ним под углом

16. Стратегии фрезерования

Постоянная Z
Выдерживается постоянный шаг по оси Z,
обработка начинается с вершины 3D
модели,
постепенно
опускаясь
до
основания, смещаясь от центра к периферии
Спираль
Фреза удаляется от центра или
приближается к центру по спирали.
Обеспечивается равномерная нагрузка
на фрезу, плавный ее ход, высокое
качество обработки. Применяется при
изготовлении круглых в плане изделий

17. Стратегии фрезерования

Радиальная обработка
Считается
наиболее
для
колец
и
сферических
поверхностей.
Фреза
совершает радиальные перемещения от
центра к периферии или наоборот
3D смещение
Обеспечивает постоянство шага между
канавками независимо от наклона
обрабатываемой
поверхности,
достигается
высокая
чистота
поверхности,
наименьшая
длина
траектории
фрезы.
Обработка
начинается с наружного края, смещаясь
на заданный шаг к центру

18. Выбор стратегии чистового фрезерования изделий с рельефным орнаментом

19. Классификация концевых фрез для деревообрабатывающих станков с ЧПУ

Признаки
Названия фрез
Число заходов
Одно-, двух-, трех-, четырехзаходные
Форма боковой поверхности
Цилиндрические, конические
Форма торца
С плоским торцом, со сферическим торцом
Направление удаления стружки
С удалением стружки вверх, с удалением
стружки вниз
Вид режущей кромки
С прямолинейной режущей кромкой, с
винтовой режущей кромкой

20. Качество поверхности изделий

Схема составляющих качества поверхности изделий и их зависимости
от проектно-производственных факторов

21. Классификация дефектов (неровностей поверхности)

Признаки:
- Системность: хаотичные, системные
- Возможность устранения: устраняемые, неустраняемые
Вырывы и сколы на углах и кромках: 1 –
вырывы на кромках/недержащиеся
волокна, 2 – сколы на кромках, 3 – сколы
на углах, 4 – выступающие волокна, 5 –
сколы на краях отверстия
Вырывы на поверхности изделия

22. Хаотичные дефекты на изделии «декоративная накладка»

Бук, размеры в плане 80х100 мм, стратегия растр, подача вдоль волокон
I – непроработанные участки в острых углах
II – непроработанные участки в местах сопряжения рельефа
III – сколы на ребрах

23. Системные неровности при чистовом фрезеровании

Неровности профиля на рукоятке
пистолета МР46-М
Схемы к определению высоты
неровностей профиля
Для плоской поверхности:
Для наклонной поверхности:

24. Трудоемкость и стоимость обработки

T0 = Tст + Tp,
где
T0 – общая трудоемкость обработки;
Тст – трудоемкость станочной обработки;
Тр – трудоемкость ручной обработки.
Декоративное изделие «розетка»,
бук, размеры в плане 80х80 мм
Зависимость времени Т (сплошные линии) и стоимости С
(пунктирные линии) обработки изделия «розетка» от
шага поперечной подачи S фрезы: 1 – станочная
обработка, 2 – ручная доработка, 3 – общее время и
суммарная стоимость

25. Влияние высоты (глубины) рельефа изделия «декоративная накладка» на время обработки

26. Влияние ручной доработки на стоимость декоративных накладных элементов мебели (по данным фирмы «Ставрос», г. С - Петербург

Категория продукции
Эконом
Параметры изделий
Наличие ручной доработки
Коэффициент повышения
стоимости
Без ручной доработки
1,0
Престиж
Частичное удаление
гребешков и ворса
1,3 – 1,5
VIP
Полное удаление
гребешков и ворса
2,0 – 2,5
Интегральная оценка неровностей разрушения
где
k – коэффициент, характеризующий относительную площадь,
занимаемую неровностями разрушения;
Fp – площадь изделия, занимаемая неровностями разрушения;
Fu – площадь изделия, обработанная фрезерованием.
Влияние породы древесины на показатели качества поверхности изделия
после чистового фрезерования

27. Влияние высоты (глубины) рельефа и его расположения относительно плоскости фона на эстетическую ценность изделий

Выступающие
Углубленные
Линейные орнаменты
Объемно-линейные
Объемные
Экспертная оценка эстетического восприятия орнаментов, %
Бук, размеры
в плане
80х150 мм

28. Технологический процесс фрезерования на станке с ЧПУ ортопедической рукоятки спортивного пневматического пистолета МР-46М

1 – рукоятка, 2 – грибок
Обрабатывающий центр GFY 98/108-SW
Обрабатывающий центр GFY
98/108-SW (а), вид на зону
обработки (б): 1 – станина, 2 –
рабочий стол, 3 – направляющие,
4 – шпиндель, 5 – колонна, 6 –
дверца кожуха, 7 – защитный
кожух, 8 – магазин инструментов,
9 – стойка ЧПУ (пульт
управления), 10 – портал станка

29. Приспособление для фрезерования

До установки заготовки
С заготовками, обработанными
по плоскости склеивания
1 – болты для крепления приспособления к столу станка, 2 – центр приспособления, используется для
настройки фрезы, 3 – посадочные места, 4 – заготовки, 5 – базовые углы, 6 – болты, прижимающие
заготовку к базам, 7 – прихваты, 8 – болты для крепления прихватов; элементы рукоятки: выемка под
скобу пистолета (А), выемка под пластину, предназначенную для крепления винтов грибка (Б), пазы
для регулирования наклона рукоятки (В), отверстия для штифтов, центрирующих щечки рукоятки при
склеивании (Г), пазы для регулирования положения грибка (Д); I – вид на внутреннюю поверхность
левой щечки, II – вид на внутреннюю поверхность правой щечки

30. Черновое фрезерование плоскости склеивания, стратегия «выборка 3D модели», переход 1

Управляющая программа
Вид на траекторию фрезы в изометрии
Вид на щечку с имитацией снятия материала

31. Чистовое фрезерование криволинейной поверхности, соприкасающейся с основанием большого пальца, стратегия 3D смещение, переход 3

Управляющая программа
Вид на щечку с имитацией чистовой обработки
Вид на щечку после чистовой обработки

32. Характерные дефекты фрезерования

Вид на внутреннюю поверхность левой
щечки
Вид на внешнюю поверхность правой
щечки
1 – скол угла, 2 – скол кромки, 3 – вырывы, 4 – ворсистость кромки, 5 – ворсистость
поверхности

33. Параметры технологического процесса фрезерования рукояток пистолета МР-46М и качество обработки

34. Влияние шага поперечной подачи фрезы на удобство удержания рукоятки

Фактура поверхности
Экспертная оценка удобства удержания

35. Рукоятки, изготовленные по размерному ряду

36. Изготовления художественно-промышленных изделий на токарно-фрезерных станках с ЧПУ

Изготовления художественно-промышленных изделий на токарнофрезерных станках с ЧПУ
Вид изделия
Токарно-фрезерный станок с ЧПУ