Горизонтально-фрезерные станки по металлу

Станки по металлу

Фрезерные станки по металлу можно классифицировать по нескольким признакам. Их можно разделить на группы в зависимости от количества шпинделей, конструкции рабочего стола или области применения. Далее рассмотрим каждую группу подробней.

По числу шпинделей

Фрезерные станки могут быть как с одним шпинделем (вертикально-фрезерные), так и с двумя (универсальные).

В вертикально-фрезерных станках шпиндель вмонтирован в фрезерную головку, которая располагается вертикально относительно рабочего стола. На станках такого типа можно обрабатывать и плоские поверхности, и поверхности сложной формы, а также осуществлять растачивание и зенковку, сверлить отверстия и делать пазы и канавки на заготовках. Возможно использование режущих инструментов различной формы.

Подходящий вертикально-фрезерный станок можно подобрать по мощности двигателя, размеру рабочего стола или наличию дополнительных функций. Среди таких особенностей стоит отметить:

1. модели с автоматической подачей пиноли шпинделя — сверление больших отверстий выполнять легче и быстрей;
2. с редуктором, шестерни которого расположены в масляной ванне — качество фрезеровки выше, благодаря плавному ходу и передаче крутящего момента без проскальзывания.

Отдельно стоит отметить оборудование Jet серии JTM для интенсивной работы. Такие станки имеют несколько преимуществ: автоматическая подача рабочего стола поможет повысить производительность, а устройство подвода смазочно-охлаждающих жидкостей увеличивает срок службы и уменьшает износ деталей.

В универсальных фрезерных станках два шпинделя расположены вертикально и горизонтально. На них возможно использование всех видов фрез (в том числе дисковых). Вы сможете работать с деталями, изготовленными из различного металла, будь то: сталь, чугун или цветной металл. А с помощью дисковой фрезы вы сможете разрезать заготовки или изготавливать открытые шпоночные канавки.

Для такого типа характерно наличие большого рабочего стола (длиной от полутора метров) что позволяет обрабатывать крупные заготовки. А механизированная подача стола облегчит работу фрезеровщика, так как сам стол будет перемещаться автоматически. Рабочему же необходимо лишь нажать на кнопку пневматического устройства для остановки движения.

Еще одним неоспоримым преимуществом универсальных моделей является способность вертикальной фрезерной головки поворачиваться под различными углами, что позволяет обрабатывать скосы без переустановки детали. Это сокращает время работы и увеличивает производительность. Однако такие станки имеют более высокую стоимость по сравнению с вертикально-фрезерными. Такая стоимость оправдана при серийном производстве, благодаря большим функциональным возможностям.

По конструкции рабочего стола

Рабочий стол консольных станков способен перемещаться по салазкам, смонтированным на консоли, в продольном направлении. При этом салазки перемещаются по направляющим консоли в поперечном направлении. Сама консоль, закрепленная на станине, перемещается вертикально по направляющим. Благодаря этому, появляется возможность использования горизонтального шпинделя.

Бесконсольные станки оснащены лишь салазками, закрепленными на станине. Перемещение стола возможно только в горизонтальном направлении (продольном и поперечном). Поэтому выполнить сложные фасонные поверхности на таких станках затруднительно. Однако они обеспечивают высокую жесткость, что позволяет работать с тяжелыми заготовками. На бесконсольных станках можно выполнять пазы, а также горизонтальные, вертикальные и наклонные поверхности.

В станках непрерывного действия (карусельные, барабанные) рабочий стол поворачивается вокруг своей оси. Установка и закрепление детали на таких моделях осуществляется без остановки движения. Они отличаются высокой производительностью и применяются на производстве.

По применению

Профессиональные станки используются в мастерских и на производстве, для них характерна длительная ежедневная работа. У двигателей высокая мощность (так, мощность промышленных станков Jet от 1300 Вт). Такие типы требуют трехфазного подключения к сети. Вертикально-фрезерные станки, весом от 165 кг, и все универсальные установки относятся к профессиональному оборудованию.

Бытовые станки имеют небольшой вес (40-165 кг). Для них характерна простая конструкция, перемещение стола маховиками и ручная подача пиноли. Компактные размеры и низкая цена — также неоспоримые плюсы данного типа. Бытовые станки подключают к однофазной сети 220 В. Также большинство моделей такого типа выполняют настольными.

Принцип работы фрезерных станков

Практически все фрезерные станки работают по одинаковому принципу. Отличия могут быть только в их функциональных возможностях.

Основные элементы фрезерного станка

Основными конструктивными элементами таких станков являются: несущая станина, рабочий стол, прижимные элементы, цанга и цанговый патрон, в котором закрепляется рабочий инструмент, портал с закрепленным на нем шпинделем, который имеет возможность перемещаться, приводной электродвигатель.

Рабочим инструментом любого фрезерного станка является фреза, конструкция и размеры которой зависят от того, какой конфигурации деталь подлежит обработке. Рабочий инструмент закрепляется в цанговом патроне при помощи хвостовика, а вращение ему передается от приводного электродвигателя через систему передач. Основным назначением фрезы является снятие лишнего слоя металла с заготовки, в чем, собственно, и заключается суть обработки на таком станке.

Шпиндель станка размещается на подвижном портале, перемещениями которого управляют специальные контроллеры, если речь идет об оборудовании с ЧПУ. Электронная система такого оборудования включает в себя контроллеры ЧПУ (числовое программное управление), вспомогательные элементы системы и соединительные детали. Принцип работы моделей станков с ЧПУ заключается в следующем: специальная программа считывает чертежи детали, которую необходимо получить в результате обработки, формирует электронные команды, которые передаются на рабочий орган станка.

Отдельного внимания заслуживают широкоуниверсальные станки, которые представляют собой гибрид моделей горизонтального и вертикального типа. В их конструкции также имеется цанга, цанговый патрон и зажимы, но коробка передач таких станков передает все движения от одного электродвигателя. Их отличительной особенностью является наличие ручного режима, с помощью которого можно контролировать работу ходового блока.

Пример кинематической схемы (консольно-фрезерный станок)

Дополнительные элементы имеют в своей конструкции пятикоординатный фрезерный станок по металлу и гравировальное оборудование. Такое оборудование оснащено дополнительными зажимными элементами, которые позволяют установить на нем гравировщик. Инструмент такого оборудования вращается за счет карданного вала, которым он напрямую соединен с электродвигателем.

Самыми простыми по своей конструкции являются ручные фрезерные станки по металлу. Такое оборудование обладает невысокой мощностью, а его конструкция состоит из цанги с цанговым патроном, ротора, головки привода и электродвигателя. Естественно, функциональные возможности такого станка тоже ограничены: с его помощью можно выполнять только самые простые фрезерные операции.

https://youtube.com/watch?v=I8guYo1rGyo

Ресурс работы, которым обладает станок фрезерной группы ручного типа, также невысок и составляет не более 10 000 часов. Наиболее слабыми узлами в таком оборудовании, которые первыми выходят из строя, являются цанга и цанговый патрон, прижимы, приставка и шпиндель. Но его невысокую надежность и долговечность вполне компенсирует низкая стоимость. Приобретать его есть смысл в том случае, если пользоваться им вы планируете нерегулярно.

Бесконсольные фрезерные

Имеют шпиндель, совершающий вертикальные перемещения, а передвижения фрезерного стола напоминают крест (перемещаются продольно-поперечно). Такая траектория движения рабочего стола определила второе основное название оборудования этого типа — фрезерные станки с крестовым столом. Особенность таких агрегатов — это не консольное, а жесткое основание для установки заготовки; распространенное назначение — фрезерование крупногабаритных деталей значительной массы.

Это интересно: Изготовление фильтра циклон для пылесоса своими руками

Шарико-винтовая передача (ШВП)

Следующий узел фрезерного станка — шарико-винтовая передача (ШВП) .

Рисунок 8- Шарико-винтовая передача

Основное назначение -это преобразования вращательного движения приводов станка в возвратно-поступательное движение исполнительных узлов с использованием механизма циркулирующего шарика между винтом и гайкой. Принцип действия ШВП следующий- в гайке сделаны специальные винтовые канавки, по ним перемещаются тела качения, т.е. между витками винта и гайки. Сами шарики (тела качения) движутся по замкнутой траектории при вращении винта и одновременно поступательно перемещают гайку. Число рабочих витков составляет от 1 до 6. Большее число витков используется при нагруженных передачах тяжелых станков. ШВП изготавливают из высоколегированной стали, подвергаются поверхностной закалке (закалка поверхности с помощью ТВЧ- тока высокой частоты) после шлифуются.

Основные достоинства шариковинтовой передачи:

• Высокий КПД, может быть больше 80% (т.к. проскальзывание шариков в ШВП минимальное)
• Малые потери на трение
• Высокая нагрузочная способность при небольших габаритах
• Высокая точность при перемещении
• Плавный ход

Недостатки ШВП:

1. Сложная в изготовлении конструкция.
2. Высокая стоимость
3. Ограничение по длине (из-за накапливаемой погрешности)

Существуют две разновидности ШВП:

1. Катанные ШВП, в данном случае резьбовой винт накатывается на специальном накатном оборудовании. Они проще в производстве, дешевле.
2. Шлифованные ШВП. Сначала идет нарезка резьбы далее её шлифуют. Являются более точными, что, в свою очередь, влияет на точность позиционирования и повторяемости станка.

Производители шарико-винтовых пар:

• HIWIN (Тайвань)
• THK (Япония)
• SKF (Швеция)
• SBC (Корея)
• Steinmeyer (Германия)
• MecVel (Италия).

Помимо ШВП существуют РВП – ролико-винтовые передачи. В РВП в качестве элемента качения используются ролики, за счет этого увеличивается максимальная грузоподъемность, увеличивается срок эксплуатации, надежность. Однако, стоимость РВП в несколько раз превышает ШВП.

Рисунок 9- Ролико-винтовая передача

3.1 Цилиндрические фрезы. Торцовые фрезы

При цилиндрическом фрезеровании ось фрезы параллельна обрабатываемой поверхности, при торцовом — перпендикулярна к этой поверхности (сравните рис. 231, м и 231, н, Приложение В).

При цилиндрическом фрезеровании движение подачи может быть направлено против вращения фрезы (фрезерование против подачи, встречное — Приложение В, рис. 230, а) или в направлении вращения фрезы (фрезерование по подаче, попутное —Приложение В, рис. 230, б).

Цилиндрические фрезы (см. Приложение В, рис. 231, а) применяют для обработки плоскостей на горизонтально-фрезерных станках. Фрезы с винтовыми зубьями работают плавно, так как зубья врезаются в заготовку постепенно. Этим они выгодно отличаются от фрез с прямым зубом (см. Приложение В, рис. 229, а), где вход каждого зуба в контакт с заготовкой сопровождается ударом, что может вызвать вибрации и увеличение шероховатости обработанной поверхности. Помимо цельных цилиндрических фрез, изготовляют сборные цилиндрические фрезы, ножи которых выполнены из быстрорежущей стали или армированы пластинками из твердых сплавов.

Торцовые фрезы применяют для обработки плоскостей на вертикально-, продольно-фрезерных и других станках. Режущие кромки этих фрез расположены как со стороны торца, так и со стороны боковой поверхности фрезы. Торцовые насадные фрезы изготовляют цельным и (см. Приложение В, рис. 231, б) или со вставными ножами (см. Приложение В, рис. 231, в).

На рис. 231, г приведена торцовая насадная фреза с маховиком. Такие фрезы применяют для скоростного фрезерования. Для плавности работы, повышения стойкости ножей и улучшения качества обработанной поверхности применяют маховики, которые крепят на нижнем конце шпинделя станка или на корпусе фрезы.

3.2 Дисковые, пазовые, концевые

Дисковые фрезы пазовые, двух- и трехсторонние используются при фрезеровании пазов и канавок. Пазовые дисковые фрезы имеют зубья только на цилиндрической поверхности и предназначены для обработки относительно неглубоких пазов. Важным элементом пазовой фрезы является ее толщина, которая выполняется с допуском 0,04-0,05 мм. По мере стачивания зубьев, в результате поднутрения, толщина фрезы уменьшается Дисковые двухсторонние и трехсторонние фрезы имеют зубья, расположенные не только на цилиндрической поверхности, но и на одном или обоих торцах. Дисковые фрезы имеют прямые или наклонные зубья.

Концевые фрезы применяются для обработки глубоких пазов в корпусных деталях контурных выемок, уступов, взаимно перпендикулярных плоскостей. Концевые фрезы в шпинделе станка крепятся коническим или цилиндрическим хвостовиком. У этих фрез основную работу резания выполняют главные режущие кромки, расположенные на цилиндрической поверхности, а вспомогательные торцовые режущие кромки только зачищают дно канавки. Такие фрезы, как правило, изготовляются с винтовыми или наклонными зубьями. Разновидностью концевых фрез являются шпоночные двузубые фрезы. Шпоночные фрезы могут углубляться в материал заготовки при осевом движении подачи и высверливать отверстие, а затем двигаться вдоль канавки. В момент осевой подачи основную работу резания выполняют торцовые кромки. Одна из них должна доходить до оси фрезы, чтобы обеспечить сверление отверстия.

3.3 Фасонные

Фасонные фрезы – это фрезы с фасонной режущей кромкой. Они используются на любом фрезерном станке, сравнительно легко обрабатывая сложные поверхности с высокой степенью точности и чистоты. В ряде случаев, фасонная фреза является единственным инструментом, которым можно обработать сложный профиль изделия. Наибольшее распространение получили фасонные фрезы при обработке винтовых и цилиндрических поверхностей (прямых фасонных канавок), при изготовлении прямых и винтовых стружечных канавок всевозможных инструментов. Фасонными фрезами обрабатываются также поверхности вращения. Однако, этот случай в практике встречается сравнительно редко.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Шпура Г., Штеферлет.: Справочник по технологии резания материалов;

Пер. с нем. под ред. Соломенцева Ю.М. -М.: Машиностроение. 2005 – 688.с.

2. Ординарцев И.А., Филлипов Г.В, Шевченко А.Н.: Справочник

инструментальщика; Под общ. ред. Ординарцева И.А. – Л.: Машиностроение, 2007-846 с.

3. Артоболевский С.И. Теория механизмов и машин. – М.: «Высшая школа», 2005. 4. Машиностроение: Энциклопедия в 40 т. / Ред.- сост.В.Ф. Платонов, М.: Машиностроение, 1997. – Стр 97. 5. Самородский П. С., Симоненко В. Д. Теория механизмов и машин: Учебное пособие для студентов педвузов специальностей «Технология и предпринимательство» и «Инженер-педагог». -М: Издательство МГПУ, 2001. – Стр. 80.

Сложные и простые станки для фрезерной обработки металла

В зависимости от того, как устроено производство на заводе (крупные или мелкие серии, разновидность процедур), закупается одно универсальное оборудование с возможностью его быстро перенастраивать или несколько узкоспециализированных, которые отличаются своей определенной задачей.

В первом случае рекомендуем устанавливать устройства с ЧПУ от . Так вы сможете быстро переустанавливать оснастку, крепить заготовку, а программу и режим, скорость резания выберет сам аппарат, исходя из параметров исходного сырья и схемы металлообработки.

Во второй представленной ситуации, когда видов установок несколько, дополнительно создается конвейерная лента.

Виды и типы станков

Для работы по металлу существуют самые разные типы специального оборудования, однако наиболее востребованным считается фрезерного типа.

Такие фрезерные устройства, главным образом, выполнят вертикальное, а также горизонтальное фрезерование металлических заготовок.

При его работе используются самые разные типы фрез, среди которых можно выделить фасонные, шпоночные, а также торцевые и концевые.

Такие универсальные станки, главным образом, используются на различных производствах. С помощью фрезерных агрегатов выполняется при необходимости обработка различных типов металлов.

Так, такие устройства позволяют выполнить качественную расточку и разметку обрабатываемого материала.

Современные устройства, которые оснащены ЧПУ, значительно упрощают рабочий процесс за счет его автоматизации.

Необходимые операции с металлическими заготовками осуществляются исключительно на специальных агрегатах.

Помимо фрезеровального оборудования, к таким устройствам можно отнести и другие типы станков, например, электроэрозионный.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Сборка токарного мини станка по металлу своими руками

В том случае, если требуется вертикальная фрезеровка заготовки, то для этих целей используется, соответственно, фрезерный станок вертикального исполнения.

Фрезерные агрегаты между собой условно можно разделить, исходя из типа выполняемых ими операций.

Видео:

Стоит отметить, что в настоящее время есть высокотехнологичные современные станки для фрезерования, которые способны одновременно выполнять практически все типы работ.

Такие универсальные агрегаты, как правило, оборудуются блоком ЧПУ, а также оснащаются дополнительными элементами, которые делают процесс фрезерования еще более совершенным и технологичным.

Современные станки, которые используются для фрезерования металлических заготовок, отличаются высокой точностью выполнения операций и качеством исполняемых работ.

Направляющие станка

Направляющие станков имеют высокую износостойкость и обеспечивают малое трение, что позволяет увеличить точность перемещения. Назначение направляющих – обеспечение линейного перемещения по осям станка (главное движение и движение подачи), крепится к основанию – станине.

По виду:

• качения
• скольжения
• комбинированные

Направляющие станка — это очень важный и ответственный узел. Он влияет на массу параметров, в первую очередь на точность оборудования. В связи с этим, к направляющим весьма строго предъявляются конструктивные требования, призванные обеспечить:

• высокая жёсткость (независимо от собственной длины);
• низкий коэффициент трения;
• отсутствие деформаций, как статических, так и в процессе приложения динамической нагрузки;
• отсутствие деформаций от нагрева в процессе работы;
• низкий износ/изменение размеров в течение длительного периода эксплуатации;
• малую чувствительность к загрязнению;
• как можно меньшую потребность в смазке (и соответственно, зависимость от качества и чистоты смазки);
• минимальное влияние на суммарную погрешность инструмента;
• защиту компонентов оборудования от катастрофических повреждений в случае собственной поломки.

Универсально-фрезерные

Металлообрабатывающие станки такого типа, имеют шпиндель, размещенный горизонтально и предназначаются для резки сравнительно небольших по размеру и весу заготовок. Подобное оборудование производит резку деталей инструментами различного типа: дисковых, цилиндрических, угловых, концевых, фасонных и торцевых. Такие станки, вне зависимости от выбранной модификации, позволяют обрабатывать поверхности металлических заготовок вертикально, делать горизонтальные фаски и винтовую нарезку, пазы и углы в деталях. При необходимости дополнительных операций, связанных с делением или винтовым перемещением заготовки под кромкой фрезы, действия выполняются вручную, с применением дополнительного оборудования, которое закреплено на столе.

При выборе таких моделей нужно учесть, что их конструкция достаточно сложная. Основные механизмы расположены на станине, с расположенным внутри корпуса узлом шпинделя и коробкой передач. Оправка с режущим инструментом, удерживается хоботом с подвесками. Консоль с коробкой передач механизма, перемещается по вертикальным направляющим. Поворотный механизм, предназначающийся для разворотов стола вокруг оси на 45 гр., расположен на салазках направляющих консоли. Благодаря такому инженерному решению, стол с закрепленной деталью, может направляться по отношению к режущей кромке инструмента по металлу горизонтально, под любым углом.

Горизонтально-фрезерные

Такой тип, является одним из самых распространенных. Этот вариант очень простой в практической работе и техническом уходе. Представляет собой станину механизма с горизонтальным шпинделем, на котором располагается фреза, коробку передач и стол, перемещающийся горизонтально, вертикально и перпендикулярно. Станки подобного типа не только простые, они еще и надежные – что дает возможность выбрать их в качестве оборудования для любой ремонтной мастерской.

Горизонтальный фрезерный станок

Широкоуниверсальные

Эти фрезерные станки имеют дополнительную головку шпинделя, находящуюся на подвижном хоботе. Благодаря такому инженерному решению, режущий инструмент можно разворачивать под любым углом по отношению к детали в двух разных плоскостях. Подобные изделия способны обеспечивать резку металла как раздельно, так и одновременно, двумя шпинделями с установленным инструментом. Большую степень универсальности таким станкам по металлу, придает монтаж накладной фрезерной головки, которая устанавливается на поворотной. Подобный вариант станков по металлу позволяет не только фрезеровать заготовку, но и сверлить, зенкеровать или растачивать деталь, поэтому достаточно часто входят в список рассматриваемых при выборе оборудования.

В модификациях станков, консоли нет, вместо нее по направляющим станины передвигается каретка, позволяющая крепить стол и вспомогательное оборудование. Такое оборудование является универсальным, его выбирают для обработки металла на экспериментальных предприятиях и инструментальных цехах.

Вертикальные консольно-фрезерные

Эти станки по металлу, в отличие от предыдущих образцов, имеют вертикальное размещение шпинделя. Некоторые модификации позволяют смещать вдоль оси шпиндель и делать его горизонтальные повороты, что существенно расширяет функции станка. Фреза вставляется в специальный конус в оправке. Фрезерование металла на таких станках, может производиться не только за счет подъема стола, но и с помощью вертикальных операций режущим инструментом. Благодаря использованию специальной оправки, обработку изделий на оборудовании такого типа можно производить и дисковыми фрезами.

Вертикальный фрезерный станок

Бесконсольные станки

Такие станки по металлу дают возможность заниматься фрезерованием вертикальных, горизонтальных, наклонных поверхностей и пазов и было сконструировано для работы по металлу на заготовках крупных габаритов и значительного веса. На таких станках, консоли нет, перемещение салазок и стола осуществляется по направляющим станины, закрепленной в фундаменте.

Благодаря инженерному решению, конструкция фрезерного оборудования, обладающего высокой жесткостью, дает возможность производить резку металла с большей точностью, чем станки консольного типа и обрабатывать крупногабаритные заготовки с большой массой. На таких станках, шпиндельная головка, которая является одновременно и коробкой передач, передвигается по направляющим. Шпиндель с гильзой перемещается по оси для установки на нужный размер.

Бесконсольный фрезерный станок