Виды фрезерных станков с ЧПУ

В новом выпуске публикаций материалов из учебника Босинзона М.А «Обработка деталей на металлорежущих станках различного вида и типа» . Рассмотрим основные виды фрезерных станков и их устройство.

ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКОВ И ИХ УСТРОЙСТВО

Фрезерный станок — металлорежущий станок для обработки резанием при помощи фрезы, наружных и внутренних плоских и фасонных поверхностей, пазов, уступов, поверхностей тел вра­щения, резьб, зубьев зубчатых колес и т.д. Эти станки широко применяются и подразделяются на две основные группы:

■ станки общего назначения, которые бывают горизонтальными и вертикальными. К данной группе относятся станки консольные и бесконсольные, продольно-фрезерные, станки непрерывного фрезерования (карусельные и барабанные);

■ специализированные. К этой группе относятся станки копиро­вально-фрезерные (рассмотрены в разд. V), зубофрезер­ные, резьбофрезерные, шпоночно-фрезерные (рассмотрены в разд. VI), шлицефрезерные и др.

Главное движение у фрезерных станков (вращательное) осущест­вляется фрезой, а движение подачи (поступательное) — заготовкой, но в некоторых случаях (например, при обработке крупных изде­лий) может сообщаться и фрезе.

Типоразмеры станков отличаются площадью рабочей поверхно­сти стола. По этому признаку различаются пять градаций станков:

■ 0 — типоразмер соответствует габаритным размерам стола 200 х 800 мм;

■ 1 — типоразмер соответствует габаритным размерам стола 250 х 1 000 мм;

■ 2 — типоразмер соответствует габаритным размерам стола 320 х 1 250 мм;

■ 3 — типоразмер соответствует габаритным размерам стола 400 х 1 600 мм;

■ 4 — типоразмер соответствует габаритным размерам стола 500 х 2 000 мм.

Универсально-фрезерный станок консольной конструкции характеризуется горизонтальным расположением оси шпинделя, имеет хобот с подвеской для крепления оправки фрезы и предна­значен для работы с разными типами фрез. Он имеет поворотный (в горизонтальной плоскости) стол, который может перемещаться в продольном, поперечном и вертикальном направлениях, что по­зволяет фрезеровать винтовые канавки.

Горизонтально-фрезерный станок аналогичен универсально­-фрезерному, но его стол не имеет возможности поворачиваться.

Вертикально-фрезерный станок по конструкции близок к го­ризонтально- и универсально-фрезерному станкам, но отличается от них вертикальным расположением оси шпинделя.

На рис. 10.2 представлены консольные фрезерные станки. Они имеют меньшую массу и занимают меньшую площадь по сравне­нию со станками других типов. Основным конструктивным отли­чием консольно-фрезерных станков является наличие консоли 1, перемещающейся в вертикальном направлении по направляющим станины 2. На консоли находятся горизонтальные направляющие, по которым движутся салазки 3, несущие стол 4, на котором за­крепляется заготовка.

Широкоуниверсальный горизонтальный консольно-фрезерный станок (рис. 10.2, а) отличается наличием дополнительной шпиндельной головки 5, смонтиро­ванной на выдвижном хоботе, которая может поворачиваться на любой угол в вертикальной плоскости. Еще большую уни­версальность придает станку наличие накладной фрезерной головки 6 со шпинделем, поворачивающимся под любым углом в горизонтальной плоскости. В этих станках отсутствует пово­ротная плита.

Рис. 10.2. Консольные фрезерные станки:

а — горизонтально-фрезерный станок: 1 — консоль; 2 — станина; 3 — салазки; 4 — стол; 5 — дополнительная шпиндельная головка; 6 — накладная фрезерная головка; б — горизонтальный универсальный станок: 1 — консоль; 2 — станина; 3 — салазки; 4 — стол; 5 — промежуточная поворотная плита; 6 — шпиндель; 7 — хобот; 8 — серьга; в — вертикальный консольно­фрезерный станок: J — консоль; 2 — станина; 3 — салазки; 4 — стол; 5 — вертикальная шпиндельная головка

Консольные горизонтальные универсальные станки (рис. 10.2, б) отличаются тем, что на салазках 3 установлена промежуточная поворотная плита 5, по горизонтальным направляющим которой перемещается стол 4. Шпиндель 6 станка расположен горизонтально, а на станине 2 смонтирован хобот 7, несущий поддерживающую серьгу 8. Фреза или набор фрез закре­пляется в оправке, один конец которой устанавливается в шпиндель, а другой — в отверстие серьги.

Вертикальный консольно-фрезерный станок (рис. 10.2, в) имеет вертикально расположенную шпиндельную го­ловку 5, которая может поворачиваться в вертикальной плоскости. Существуют конструкции станков этого типа, в которых имеется осевое перемещение шпинделя.

Бесконсольные вертикально-фрезерные (рис. 10.3, а) и горизонтально-фрезерные станки (рис. 10.3, б) отличаются тем, что салазки 2, несущие стол 3, перемещаются по горизонтальным направляющим станины 1, а шпиндельная бабка 4 перемещается в вертикальном направлении по направляющим стойки 5.

Продольно-фрезерные станки (одностоечные и двухстоечные) предназначены для обработки крупногабаритных деталей в основ­ном торцовыми фрезами. В этих станках по горизонтальным на­правляющим станины перемещается стол, а шпиндельные головки по стойкам портала, связанного балкой, или по направляющим по­перечины, которая передвигается по направляющим портала.

Карусельно-фрезерные и барабанно-фрезерные станки имеют круглый стол с горизонтальной осью вращения или многогранный барабан с вертикальной осью вращения, что обеспечивает круго­вую подачу. На стойках или на портале размещены шпиндельные головки с одним или несколькими шпинделями. Эти станки пред­назначены для обработки различных деталей в условиях крупносе­рийного и массового производства. Станины и стойки фрезерных станков представляют собой корпусные отливки коробчатой формы с ребрами жесткости и служат для размещения основных узлов станка. На станинах находятся литые или накладные направляющие для перемещения узлов. Наиболее распространенными типами фре­зерных станков являются широкоуниверсальные, горизонтальные, вертикальные и универсальные станки.

На консольных горизонтально-фрезерных и универсально­-фрезерных станках можно обрабатывать горизонтальные и верти­кальные плоские поверхности, пазы, углы, рамки, зубчатые колеса и др. Универсальные станки, имеющие поворотный стол, можно использовать для фрезерования всевозможных винтовых поверх­ностей. Технологические возможности этих станков расширяются с применением делительных, долбежных, накладных универсаль­ных головок и других приспособлений.

Рис. 10.3. Бесконсольные фрезерные станки:

а — вертикально-фрезерный станок; б — горизонтально-фрезерный станок: 1 — станина; 2 — салазки; 3 — стол; 4 — шпиндельная бабка; 5 — стойка

Консольно-фрезерные универсальные станки отличаются от горизонтально-фрезерных наличием конструкции, обеспечивающей поворот стола относительно вертикальной оси. Широкоуниверсальные фрезерные станки от универсальных отличаются наличием на стани­не специального хобота, на котором установлена дополнительная головка со шпинделем и рядом других конструктивных параметров. Детали и узлы фрезерных станков широко унифицированы.

Устройство вертикального консольно-фрезерного станка. Рас­смотрим конструктивные особенности и компоновку вертикально­фрезерного консольного станка. На нем можно выполнять разно­образные фрезерные работы по чугуну, стали и цветным металлам твердосплавным и быстрорежущим инструментом в условиях мел­ко- и крупносерийного производства.

На фундаментной плите 12 вертикально-фрезерного консольного станка (рис. 10.4) установлена станина 1. По вертикальным направляющим 13 станины от ходового винта, расположенного в колон­не 10, может перемещаться консоль 9, имеющая горизонтальные поперечные направляющие 7, на которых размещены салазки 8. На продольных направляющих салазок укреплен стол 4, его про­дольное перемещение может осуществляться вручную рукояткой 1 4, а поперечное — рукояткой 5. Вертикальное перемещение стола (вместе с консолью) осуществляется вручную рукояткой 6.

Частота вращения шпинделя 3 изменяется ступенчато рукоят­ками, расположенными на коробке скоростей 2.

Коробка подач 11 размещена в консоли, с помощью рукояток скорость движения подачи стола в горизонтальном и поперечном направлениях изменяется ступенчато. Привод подачи имеет от­дельный электродвигатель.

Технические характеристики вертикальных консольных станков приведены в табл. 10.1.

Устройство бесконсольного вертикально-фрезерного станка.

Отличительными особенностями конструкций станков этого типа являются:

■ отсутствие консоли;

■ более жесткие станина и стойка;

■ повышенная мощность;

■ червячно-реечный привод.

Бесконсольный вертикально-фрезерный станок модели 6А54 предназначен для обработки больших деталей в основном торцо­выми фрезами, в том числе с твердосплавными пластинами. Эти станки применяются в индивидуальном и серийном производстве. На них возможна обработка заготовок с большими припусками на высоких скоростях резания.

Общий вид бесконсольного вертикально-фрезерного станка показан на рис. 10.5. На неподвижной станине 1 размещается крестовый стол 4, который имеет возможность перемещаться по направляющим салазок 3 в продольном и по направляющим 2 ста­нины в поперечном направлениях. Шпиндельная бабка 7 с коробкой скоростей монтируется на вертикальных направляющих стойки 9. Главное вращательное движение — шпинделю сообщается от электродвигателя 8 с номинальной частотой вращения 1 460 об/мин через зубчатые передачи. Число ступеней частот вращения шпин­деля 16, минимальная частота — 39,6 об/мин, а максимальная частота — 1 240 об/мин.

Продольное и поперечное движения подачи стола осуществляются от коробки подач 10, которая находится в станине. Минимальная про­дольная подача S_пр = 47 мм/мин, а максимальная S_пр = 1 600 мм/мин.

Таблица 10.1. Технические характеристики вертикальных консольных станков

Рис. 10.5. Бесконсольный вертикально-фрезерный станок:

1 — станина; 2 — направляющие; 3 — салазки; 4 — стол; 5 — пульт; 6 — шпиндель; 7 — шпиндельная бабка; 8 — электродвигатель; 9 — стойка; 10 — коробка подач

Минимальная поперечная подача S_п = 24 мм/мин и максимальная S_П = 770 мм/мин.

Все установочные перемещения (изменение частоты вращения шпинделя и подач), освобождение и зажим шпиндельной бабки, са­лазок, гильзы шпинделя, автоматический подъем гильзы шпинделя и блокировка узлов осуществляются с помощью гидравлической системы станка. Управление станком происходит от подвесного пульта 5.

Технические характеристики бесконсольного вертикально­фрезерного станка модели 6А54 приведены в табл. 10.2.

Устройство продольно-фрезерного станка. Данный вид станка предназначен для обработки в основном торцевыми фрезами раз­личных плоскостей у крупногабаритных заготовок (или их групп), установленных в многоместных приспособлениях на столе станка. На вертикальных стойках такого станка, смонтированных на стани­не, расположены боковые фрезерные головки, а также поперечина с вертикальными фрезерными головками. Каждая головка имеет индивидуальный привод вращения шпинделя, оси шпинделей мо­гут перемещаться в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а также устанавливаться под определенным углом.

Продольную подачу продольно-фрезерного станка имеет стол, поперечную — вертикальные фрезерные головки, а вертикальную - боковые. Все фрезерные головки имеют общий привод подач.

Таблица 10.2. Технические характеристики бесконсольного вертикально-фрезерного станка модели 6А54

На рис. 10.6 представлена компоновочная схема продольно­-фрезерного станка.

Рассмотрим продольно-фрезерный станок модели 6М610 кото­рый предназначен для комплексной обработки корпусных деталей из черных и цветных металлов, а также некоторых видов пластмасс методом фрезерования, сверления и растачивания. Станок состоит из продольно-подвижного стола и неподвижного портала. Такая компоновка обеспечивает высокую жесткость станка, что позволяет вести как черновую, так и чистовую обработку деталей, а также сохраняет точность станка в период длительной эксплуатации Станок оснащен вертикальной фрезерно-расточной ползунковой бабкой и накладной универсальной торцовой поворотной (через 90°) головкой, что позволяет обработать деталь с пяти сторон за одну установку. Установка крепления торцовой головки механизирована Станок имеет устройство цифровой индикации и автоматического переезда рабочих органов по преднабору.

Технические характеристики продольно-фрезерного станка мо­дели 6М610 приведены в табл. 10.3.

Рис. 10.6. Компоновочная схема продольно-фрезерного станка:

а — вид сбоку; б — вид спереди: А — длина рабочей поверхности стола; Б — шири­на стола; В — расстояние между горизонтальными шпинделями; Н — расстояние от рабочей поверхности стола до оси горизонтального шпинделя; Н1 — расстояние от рабочей поверхности стола до оси вертикального шпинделя; С — расстояние между горизонтальными бабками; К — расстояние от рабочей поверхности стола до вертикальной бабки

Таблица 10.3. Технические характеристики продольно-фрезерного станка модели 6М610

Окончание табл. 10.3.