Копировально-фрезерные станки

Продолжаем публикацию материалов из Справочника фрезеровщика под редакцией В.Ф. Безъязычного. На этот раз разберем копировально-фрезерные станки.

Детали сложной конфигурации, например штампы, пресс-формы, лопатки турбин, в крупносерийном и массовом производствах могут обрабатываться на копировально-фрезерных станках. Различают контурное и объемное копировальное фрезерование.

Рис. 3.11. Схема копировального фрезерования пространственно-сложных поверхностей

При контурном фрезеровании (рис. 3.11, а) фрезе и обрабатываемой заготовке необходимо сообщить одновременно движение в двух направлениях: х (продольном) и у (поперечном) – по заданной программе (кривой копира). Для обеспечения точного обвода контура результирующая скорость перемещения щупа S_рез относительно копира и режущего инструмента по заготовке (так называемая подача копирования) всегда должна быть направлена по касательной к контуру в данной точке. Ее составляющие – задающая (продольная) подача S_x и следящая (поперечная) подача S_y должны быть пропорциональны соответственно синусу и косинусу угла наклона касательной к кривой в данной точке, т.е.

S_x= S_резsinα, S_y = S_резcosα.

Выполнение этого условия обеспечивается специальным устройством – синусным распределителем. В простейшем варианте заданный профиль можно получить радиальным смещением инструмента при заданном угловом положении заготовки. Пространственно-сложные фасонные поверхности при объемном копировании (рис. 3.11, б) обрабатываются отдельными проходами концевой фрезы с закругленными торцовыми зубьями. Во время каждого такого прохода фреза перемещается вдоль профиля обрабатываемой заготовки в данном сечении в направлении оси х (задающая подача S_x). В процессе продольного пере- мещения фреза должна изменять свое положение в направлении оси у (следящая подача S_y ). Для перехода к обработке соседнего сечения необходимо периодически смещать фрезы в направлении оси z. Такое перемещение носит название строчечной подачи S_z.

Копировально-фрезерные станки имеют задающее устройство (копир, шаблон, эталонная деталь, чертеж, модель и др.), связанное через копировальное устройство (щуп, копировальный палец, копировальный ролик, фотоэлемент) с исполнительным органом, который повторяет движение копировального устройства для воспроизведения режущим инструментом формы задающего устройства.

Существуют две схемы работы копировально-фрезерных станков: без следящей системы и со следящей системой. В первой согласование взаимного положения щупа (копировального пальца) с копиром осуществляется жесткой связью между задающим и исполнительным устройствами.

В станках с жесткой связью (рис. 3.12) копир 1 контактирует с втулкой 2, связанной со шпиндельной головкой.

Рис. 3.12. Схема фрезерно-копировального станка с жестким
копировальным устройством

Характер радиального смещения стола 6 (который находится под действием груза 7), а следовательно, и заготовки 4 относительно фрезы 3 определяется профилем копира. Вращение осуществляется от привода 5.

Чтобы обеспечить надежный прижим втулки 2 к копиру и резание без вибраций, груз 7 должен иметь достаточно большую массу и поджимать втулку к копиру с силой, в 2–3 раза превышающей силу резания. Это обстоятельство обуславливает быстрый износ копира и потерю точности обработки, что является основным недостатком этой схемы.

Вторая схема работы копировально-фрезерных станков предполагает наличие следящего механизма в системе исполнения команд. В задающем устройстве образуются управляющие сигналы, которые поступают в следящий механизм. Здесь заданная программа сравнивается с выполненной, и в случае расхождения механизм подает сигнал исполнительному устройству для корректировки траектории перемещения режущего инструмента.

В станках со следящей системой предусмотрены также усилительные устройства, которых нет в станках с жесткой связью. В отличие от механических копировальных устройств, где сила резания воспринимается копиром (шаблоном), в следящих системах следящий орган (щуп), передвигаясь по копиру, только подает команду исполнительным органам, которые осуществляют соответсвующие перемещения рабочих органов станка. Поэтому следящие копировальные устройства работают с очень малым давлением на копиры (шаблоны или модели), что позволяет производить обработку крутых и точных переходов профиля фасонной поверхности. Малые давления следящего органа (щупа) на копир обеспечивают также высокую точность и низкую шероховатость обработанной поверхности.

В настоящее время наиболее распространены копировально-фрезерные станки с электромеханической и гидравлической копировальными системами.