Фрезерные станки

Фрезирование – важнейшая из функций металлообработки. Машиностроительную область не возможно представить без таких операций, которые возможно произвести только благодая применению фрезерных станков. Такая операция как фрезирование происходит специальным инструментом фрезой, совершающей вращательное движение по металлу. Движение заготовки, т.е. будущей детали, происходит поступательно, по прямолинейной или криволинейной траектории. С помощью операций, производимых только на фрезерных станках, обрабатывая заготовки, можно получить детали определенной конфигурации, любой сложности, чего нельзя добиться ни на одном станке линейки металлообработки. Свою универсальность фрезерные станки проявили во всех отраслях нашей промышленности еще с начала ХIX века, когда английским инженером Эли Уитни был получен патент на изобретение универсального фрезерного станка и до сегодняшних дней являются не менее востребованными. Первейшые методы обработки металлов фрезированием показали себя в XVII-XVIII веках, разработчиками ее являются австрийские и немецкие ремесленники, хотя и до этого были замечены проявления фрезирования. Станок фрезерный является одним из основных в ряду промышленного оборудования и относится к классу металлорежущего оборудования. Фреза, самая значимая деталь, принадлежащая фрезерному станку. Она оснащена режущими лезвиями, которых присутствует в наличии несколько, благодаря которым во время работы снимается определенный слой металла и заготовка приобретает те параметры, которые заданы рабочими чертежами. Фреза всегда располагается строго в горизонтальных или вертикальных плоскостях, лишь определенные конструкции станков позволяют допускать наклонное расположение шпинделя относительно заготовки. Фреза всегда закрепляется только на шпиндель, также именуемый фрезерной оправкой и являющийся валом. Движение фрезы является всегда однотипным, т.е. вращательным. Так же важной принадлежностью фрезерного станка является станочный стол, где крепятся оснастка и рабочие заготовки, которые д.б. жёстко закреплены на нем. Перемещение стола происходит по трем геометрическим осям, а также дополнительной функцией может происходить поворот под углом относительно обрабатываемой плоскости. Перемещение стола возможно механическим приводом или вручную, что должно тщательно контролироваться с помощью прецизионной шкалы лимбов, где есть необходимая градуировка, которая нанесена на ходовые винты, или применению определенной оптики. Не возможно представить современную металлообработку без системы ЧПУ на фрезерных станках, благодаря которой можно получать детали любой сложности с плоскими и фасонными поверхностями, нарезание зубьев колес и многие другие детали определенной сложности. Достоинством фрезерных станков с ЧПУ является автоматическая установка оптимальной скорости обработки, где с большой точность происходит подача заготовки в зону фрезерования, а также управление вращением и поворотом стола для получения деталей, необходимой конфигурации. В данной операции необходимым условием является важность скорости подачи заготовки, успешное выполнение которой обеспечивается системой ЧПУ фрезерного станка. Предподготовка операции фрезерования на универсальном станке является немаловажным фактором металлообработки, где должным образом должны проверяться такие функции как закрепление либо освобождение заготовки или получаемой детали, управление фрезой и столом, каких-либо других операций с фрезой, включая ее замену, а также настройка и наладка узлов самого станка. Все эти операции на станке должны выполняться автоматически, это позволяет выполнять операции на станках с ЧПУ, что не достигается на фрезерных станках другого типа и делает это оборудование достаточно удобным в эксплуатации. Управление автоматами контроля размеров относится к вспомогательным действиям. Металлообработка сегодняшнего дня не возможна без применения универсального фрезерного оборудования, что дает возможность обработки деталей фрезерованием разного вида - вертикально и горизонтально, а также и под разными углами. Виды фрезерования, вертикальное и горизонтальное, определяются расположением шпинделя и способом крепления заготовки.

Не менее важен вид используемой фрезы, что определяет собой вид фрезерования. Фрезерование бывает нескольких видов:
1- торцевое.
2- концевое.
3- фасонное.
Для обработки значительных поверхностей используется торцевое фрезерование.

Концевое фрезерование используется для образования на поверхностях деталей различных канавок, пазов и т.д. При помощи концевого фрезерования изготовляются пазы со сторонами либо выходящими только на одну поверхность, т.е. окна, также пазы со сторонами, выход у которых больше чем на одну поверхность, т.е. карманы, сквозные пазы – колодцы. При помощи фасонного вида фрезерования производятся сложные профили, такие как элементы червячных передач, зубчатые колеса – шестерни и т.п. В металлообработке фрезерованием производятся и наипростейшие операции, такие как отрезание и разрезание металла. Такая операция происходит при помощи дисковых фрез. Фрезерование бывает попутным и встречным. Это зависит от стороны вращения фрезы относительно стола с заготовкой или же относительно направления движения самой фрезы. В металлообработке используются оба метода обработки. Встречным видом фрезерования идет первичная обработка поверхностей заготовки, окончательная, чистовая обработка производится попутным видом. Поверхность высокой чистоты образуется при помощи попутного вращения фрезы, идущей по направлению движения заготовки, но при этом снимется большой слой металла, что может привезти к разрыву заготовки. Существует встречный вид фрезерования, где фреза идет навстречу движению заготовки. Здесь получается ниже чистота поверхности, но производительность повышается.

Классификация фрезерных станков:

Классификация фрезерных станков по виду обработки делится на девять групп. Каждая группа подразделяется на девять подгрупп, где идет подразделение по соответствующим типам. Достаточно популярными и часто применяемыми в промышленной металлообработке станками являются те, которые относятся к основным типам –универсальные, горизонтальные и вертикальные.

Виды фрезерных станков подразделяют на несколько групп:
1- горизонтально-фрезерные консольные станки это станки с горизонтальным шпинделем и консолью.
2 - универсальные. Станки с пово­ротным столом.
3 - широкоуниверсальные фрезерные станки. Станки с дополни­тельными фрезерными головками.
4 - вертикально-фрезерные станки. Станки с вертикальным шпинделем, в том числе и консольные.
5 – бесконсольные. Это и станки с крестовым столом.
6 - с передвижным порталом.
7 - широкоуниверсальные фрезерные станки инструментальные. Станки с поперечным движением шпиндельных узлов и с верти­кальной рабочей плоскостью основного стола.
8 - копировально-фрезерные станки.
9 - фрезерные станки непрерывного действия. К этой группе относятся карусельно-фрезерные, барабанно-фрезерные и т.д.

Горизонтальные консольно-фрезерные станки.

У станков данной группы шпиндель горизонтально расположен и не меняет своего места. Перемещение стола возможно перпендикулярно к оси шпинделя в горизонтальном и вертикальном направлениях и вдоль параллельной ей оси.

Горизонтально - фрезерный станок.

Горизонтально-фрезерный станок, это станок где возможно резание шпоночной канавки на небольшом валу. Рабочий левой рукой подает стол с закрепленной на нем деталью в продольном направлении, а правой – по вертикали. Все подачи осуществляться автоматически.

Станки универсальные фрезерные.

Их универсальность заключается в том, что стол на данных станках имеет способность поворачиваться на любой требуемый угол.

Станки вертикально фрезерные.

Здесь шпиндель расположен вертикально. Перемещается вертикально, но есть модели с поворотным шпинделем. Перемещение стола возможно в вертикальном направлении, а также в горизонтальном направлении перпендикулярно оси шпинделя.

Вертикально-фрезерный станок
1 — фреза
2 — шпиндель
3 — хобот
4 — станина
5 — стол
6 — салазки
7 — консоль
8 — фундаментная плита
9 - панель запуска шпинделя
10 - регулировка передач шпинделя
11 - регулировка скорости вращения шпинделя
12 - Подача СОЖ
13 - Продольное перемещение стола
14,15,16 - ускоренные перемещения стола
17 - поперечное перемещение стола

Станки широкоуниверсальные фрезерные.

Отличием станков этой группы от группы универсальных станков, имеющих только основной горизонтальный шпиндель, является оснащение приставной головой со шпинделем, который имеет свойства поворачиваться вокруг вертикальной и горизонтальной осей.

Станки продольно - фрезерные.

При одно и двух стоечном исполнении имеют до двух горизонтальных и вертикальных шпинделей. Шпиндельные бабки и шпиндели перемещаются вертикально и поперечно, а перемещение стола по направляющим станины возможно только в продольном направлении.

Станки бесконсольно - фрезерные.

Шпиндель расположен вертикально и перемещается в этом же направлении. Перемещение стола происходит только в продольном и поперечном направлениях.

Станки объемно - фрезерные.

Станки с программным управлением имеют возможность работать непрерывно и одновременно по трем, являющимся взаимно – перпендикулярным осям координат. По своему принципу подразделяются на станки прямого и следящего копирования, что происходит путем ощупывания детали копировальным пальцем (щупом).

Станки фрезерные непрерывного действия.

На станках непрерывного действия, на карусельных станках или барабанно-фрезерных станках шпиндель, или несколько шпинделей, расположен вертикально, перемещение его происходит так же по вертикали. Круглый стол способен вращаться со скоростью рабочей подачи не прерываясь. Установка и закрепление заготовки и съем деталей происходят без остановки станка. На станках данного типа возможно производить непрерывную обработку двух параллельных плоскостей.

Станки шпоночно – фрезерные.

Рабочий цикл станков данного типа автоматизирован. Шпиндель здесь вертикальный и перемещается в нескольких направлениях. Перемещение стола возможно в продольном направлении по принципу возвратно-поступательного движения.

Станки фрезерные с ЧПУ.

Эти станки предназначены для высококачественного фрезерования поверхностей в трехмерных плоскостях. Тому пример лопатки турбин и лопасти воздушных винтов. 3десь предусмотрено автоматическое управление при перемещении стола и скоростью шпинделя. Шпиндель в определенных случаях устанавливается на салазках. Это позволяет ему перемещаться независимо в осевом или вертикальном направлениях.

Копировально - фрезерные станки

Станки, относящиеся к этой категории, нужны для обработки деталей, имеющих сложные криволинейные поверхности. Задающее устройство посредством копировального пальца - индикаторного щупа, ролика или фотоэлемента задает на рабочую фрезу нужное направление при определенном усилии. С помощью этих станков обрабатываются поверхности форм для литья под давлением, изделий различных некруглых заготовок и т.п.