Для чего нужны фрезерные станки по металлу

Для чего нужен фрезерный станок

Фрезерный станок — это оборудование, позволяющее обрабатывать различные поверхности из металла, стали, дерева, камня и пластика. На фрезерном станке можно обрабатывать плоские, криволинейные и фасонные поверхности, нарезать резьбу, зубья, шлицы, производить сверлильные и расточные работы, наносить на поверхность сложный орнамент и надписи. Также на фрезерном станке можно снимать пазы, фрезеровать отверстия под петли, создавать панно и трехмерные рельефы.

Области применения фрезерных станков

Фрезерование широко применяется в ювелирной, мебельной и рекламной промышленности, в интерьере и декорировании, для производства пластиковых дверей и окон. Без фрезерования нельзя представить современное машиностроение и самолетостроение, а также производство медицинского оборудования. Стоит отметить, что фрезерная обработка обладает высокой точностью, а поверхность получается идеально чистой и гладкой.

Существуют широкий спектр работ, выполнение которых без современного фрезерного станка просто невозможно. Например, фрезеровальные станки специального назначения, используемые для нарезания зубьев на шестернях. На зубофрезерном станке можно изготовить не только прямое зацепление, но и эвольвентное зацепление, а также косозубие. Ни на каком другом станке выполнение подобных операций невозможно.

Разновидности фрезерных станков

Промышленность выпускает множество разновидностей фрезерных станков, каждый из которых выполняет определенный набор операций. Тип управления станком может быть ручным, автоматизированным, либо управляемые с помощью системы ЧПУ.

Станки с ЧПУ означают, что устройство снабжено числовым программным управлением, позволяющим автоматизировать процесс фрезеровки. Такой станок значительно повышает производительность, поскольку время обработки каждой детали значительно снижается.

Читайте также:  Токарный станок тв16 устройство

В зависимости от устройства фрезерные станки бывают:

  • консольные;
  • бесконсольные;
  • продольно-фрезерные;
  • копировально-фрезерные.

Самые популярные — консольные станки. Консоль — это деталь, на которую крепится заготовка. На бесконсольных станках стол, на котором закрепляется деталь, может двигаться только в продольном или поперечном направлении.

Продольно-фрезерные станки предназначены обработки крупных заготовок. В качестве режущей инструмента применяются фрезы из быстрорежущей твердосплавной стали. Копировально-фрезерные станки позволяют выполнять по настоящему сложные орнаменты, гравировать надписи и узоры, фрезеровать фасонные профили.

При выборе фрезерного станка следует руководствоваться поставленными задачами. Выбирать следует станок, который будет выполнять только те функции, которые требуется, так как цена оборудования в первую очередь зависит от функциональной наполненности.

Источник

Фрезерные станки

Фрезерные станки предназначены для обработки металлических и деревянных заготовок при помощи фрезы. Операция фрезерования подразумевает вращательное движения режущего инструмента, которое является главным, и поступательное перемещение заготовки или фрезерной головки, которое называется движением подачи.

1. Фрезерные станки применяются для выполнения следующих операций:

  • обработка наружных и внутренних плоских поверхностей;
  • создание фасонных поверхностей;
  • прорезание канавок, наружных и внутренних шлицев, пазов;
  • создание эвольвентных и других профилей зубчатых колес;
  • подрезание торцов и создание профилей на торцевых поверхностях;
  • отрезание.

Рассмотрим основные параметры, по которым происходит классификация фрезерных станков.

2. В зависимости от расположения и направления движения шпинделя, подразделяются на две большие группы:

Вертикально-фрезерные станки (рис. 1) имеют шпиндель, ось вращения которого расположена вертикально. Некоторые модификации этих станков дополнительно оснащаются механизмом поворота шпинделя вокруг горизонтальной оси. Это позволяет изменять угол приложения фрезы, что существенно расширят возможности станка. Также шпиндель на некоторых станках имеет возможность перемещаться вдоль оси вращения, а также осуществлять движения в горизонтальной плоскости, что также увеличивает технологические возможности станка.

Рисунок 1. Вертикально-фрезерный станок.

В горизонтально-фрезерных станках (рис. 2) ось вращения шпинделя располагается горизонтально. Это несколько ограничивает сферу применения этого станка. Но в то же время увеличивает перечень операций, которые он способен выполнять. Например, на горизонтально-фрезерном станке можно производить плоское шлифование или полирование.

Рисунок 2. Горизонтально фрезерный станок.

Комбинированные станки отличает наличие подвижной фрезерной головки, которая способна изменять свое положение, располагая шпиндель по отношению к заготовке вертикально или горизонтально в зависимости от требуемой операции.

3. В зависимости от сферы применения:

В консольных станках стол закреплен на подвижной консоли, которая может перемещаться в трех координатах. На бесконсольных версиях фрезерных станков стол установлен на станине и имеет возможность двигаться только в горизонтальном направлении по направляющим.

  • с ручным управлением;
  • полуавтоматические;
  • автоматические (станки с ЧПУ).

Рассмотрим более детально каждый из наиболее популярных типов фрезерных станков.

Консольный вертикально-фрезерный станок

Вертикально-фрезерный станок с консолью является одним из самых распространенных. Такая популярность связана с тем, что, несмотря на довольно простую конструкцию, этот станок способен выполнять большинство наиболее востребованных фрезерных операций.

Рассмотрим общую конструкцию консольного вертикально-фрезерного станка (рис 3).

Рисунок 3. Конструкция консольного вертикально-фрезерного станка.

Вертикально-фрезерный станок с консолью состоит из следующих элементов.

  1. Консоль. Сложный механизм, обеспечивающий подачу заготовки на вращающуюся фрезу с необходимым шагом и скоростью. В большинстве случаев имеет настройки на полуавтоматический режим обработки, что позволяет выбрать направление и скорость подачи, а также глубину внедрения фрезы в зависимости от частоты вращения шпинделя.
  2. Салазки. Предназначены для перемещения стола.
  3. Стол. Служит для закрепления обрабатываемой заготовки.
  4. Защитный щиток. Предохраняет фрезеровщика от разлета стружки.
  5. Шпиндель. Передает движение от привода станка на фрезу. Может регулироваться по высоте и углу наклона по отношению к обрабатываемой детали.
  6. Фрезерная бабка. Содержит механизмы реверса и изменения скорости вращения шпинделя.
  7. Ползун. Подвижная часть фрезерной головки. Осуществляет подачу фрезы в вертикальном направлении.
  8. Станина. Основание станка, на котором размещаются все узлы и механизмы.
  9. Кожух. Защищает узлы консоли от попадания стружки.
  10. Шкаф. Служит для размещения электрооборудования.

Вертикально-фрезерные станки могут оснащаться дополнительным оборудованием или иметь расширенные возможности благодаря внедрению дополнительных опций.

Горизонтально-фрезерный станок

Горизонтально-фрезерный станок (рис. 4) отличает горизонтальное расположение фрезы. Как правило, фреза закрепляется неподвижно, и подача осуществляется только за счет перемещений стола.

Рисунок 4. Устройство горизонтально-фрезерного станка.

Горизонтально-фрезерный станок состоит из следующих элементов.

  1. Рукоятка переключения скоростей. Служит для переключения режимов вращения шпинделя.
  2. Станина. Является несущей конструкцией станка, на которой расположены рабочие элементы.
  3. Лимб. Служит для точной настройки.
  4. Хобот. Предназначен для закрепления второго конца приводного вала фрезы.
  5. Коробка скоростей. Состоит из набора шестерен с кулисным механизмом переключения. Служит для изменения скорости вращения фрезы.
  6. Шпиндель. Предназначен для закрепления в нем приводного вала фрезы.
  7. Первая подвеска.
  8. Вторая подвеска. Предназначены обе подвески для фиксации приводного вала.
  9. Стол. Служит для закрепления обрабатываемой заготовки.
  10. Поворотная плита. Способна осуществлять поворот вокруг горизонтальной оси.
  11. Салазки. Необходимы для обеспечения горизонтальной подачи детали.
  12. Консоль. Сложное устройство, которое выполняет функцию механизма подачи детали во всех плоскостях. Специфика работы горизонтально-фрезерного станка не позволяет в обычном случае придать подвижность фрезе. Поэтому все движения фрезы относительно заготовки осуществляются посредством консоли.
  13. Коробка подач. Служит для настройки автоматической продольной и поперечной подачи.
  14. Фундаментная плита. Основание станка. Имеет отверстия под закрепление станка на фундаменте.
  15. Рукоятка управления подачами. Управляет скоростью подачи.
  16. Лимб подачи. Предназначен для настройки подачи с увеличенной точностью.

Прочие фрезерные станки

Рассмотрим другие фрезерные станки, которые составляют меньшую группу по сравнению с двумя образцами, описанными выше.

1. Бесконсольные фрезерные станки (рис. 5). Могут быть как с вертикальным, так и с горизонтальным расположением шпинделя. Служат для более простой фрезерной обработки металлов и дерева в плане сложности самих фрезерных операций. Не имеет настроек по высоте подъема стола ввиду отсутствия консоли. Преимуществом является повышенная точность обработки.

Рисунок 5. Бесконсольный фрезерный станок.

2. Продольно-фрезерный станок (рис. 6). Предназначен для продольного фрезерования деталей большой длины или деталей, которым необходима простая прямолинейная обработка. Также эти станки могут работать со шлифовальными кругами.

Рисунок 6. Продольно-фрезерный станок.

3. Шпоночно-фрезерный станок (рис. 7.). Предназначен для прорезания шпоночных пазов на заготовках различной формы. Работают такие станки в автоматическом режиме после задания параметров шпоночного паза.

Рисунок 7. Шпоночно-фрезерный станок.

4. Зубофрезерный станок (рис. 8). Используется для создания зубьев различных параметров. Для этих станков применяются специальные фрезы, предназначенные под создание определенных профилей зубчатых колес и червячных передач.

Источник

Все что нужно знать про фрезерный станок

Станкостроение создало сотни разновидностей и моделей фрезерных станков. Они отличаются по габаритам, мощности, конструкции, специализации. Но у всех фрезерных станков, от небольших до сверхтяжелых, есть общие принципы работы. Все фрезерные станки обрабатывают заготовки фрезой, что и дало этой многочисленной группе общее название.

Назначение

Преимущественно фрезерные станки предназначены для обработки металлов. Из заготовок способом механической обработки вырезаются различные детали самого разного профиля и размеров, в том числе сложные, с прямыми и криволинейными контурами.

Кроме механической обработки, различные детали из металла изготавливают и другими способами: литье в формы, штамповка на прессах, вырубка, резка, ковка. Но эти способы не всегда технологически возможны или оправданы. Например, штамповкой, газовой или лазерной резкой нельзя создать объемную деталь, или деталь высокой точности.

Иногда для сплава недопустима термическая обработка (сильный нагрев), так как при этом изменяются свойства металлов. Тогда единственным способом изготовления деталей остается механическая обработка – фрезерование.

Кроме фрезеровки, есть другой вид механической обработки металлов – токарная обработка. Процесс схож с фрезерованием, но при этом резцами вырезаются круглые детали. Как отдельная разновидность, есть совмещенные токарно-фрезерные станки, на которых выполняется как обработка по диаметрам, так и по прямым линиям – пазы, углубления, каналы, шлицы и т.д.

Устройство

Простейшая схема традиционной (классической) компоновки двух основных типов фрезерных станков:

А) горизонтально-фрезерный станок, с горизонтальным расположением шпинделя, который вращает фрезу.

  1. Стойка (основная несущая часть станины).
  2. Щиток (люк) доступа к коробке скоростей.
  3. Хобот, верхняя часть несущей станины.
  4. Тиски зажима заготовки.
  5. Бабка фиксации вала горизонтального шпинделя.
  6. Салазки рабочего стола для перемещения тисков с заготовкой.
  7. Консоль.
  8. Расположенные внутри консоли червячные или винтовые механизмы перемещения стола с заготовкой вперед/назад, влево/вправо и вверх/вниз.

Б) Вертикально фрезерный станок. Шпиндель расположен вертикально, как у сверлильного станка.

  1. Стойка (основная несущая часть станины).
  2. Щиток (люк) доступа к коробке скоростей.
  3. Хобот, верхняя часть несущей станины.
  4. Шпиндель, на котором крепится фреза.
  5. Тиски зажима заготовки.
  6. Салазки рабочего стола для перемещения тисков с заготовкой.
  7. Консоль.
  8. Расположенные внутри консоли червячные или винтовые механизмы перемещения стола с заготовкой вперед/назад, влево/вправо и вверх/вниз.

Электродвигатель расположен сзади станка или внутри стойки, от модели. От двигателя через шкивы клиноременной передачи вращение передается на коробку скоростей. На разных станках может быть от 6 до 19 и более скоростей. Для обработки разных сплавов и операций подбирается оптимальная скорость вращения шпинделя.

Станки с горизонтальным шпинделем лучше подходят для продольной выборки пазов, ниш, шлицев.

Вертикальные фрезеры лучше справляются с выборкой по стенкам высоких заготовок, внутри заготовок, обработкой глубоких внутренних полостей.

О разбросе возможностей говорит мощность электродвигателей на разных станках – от 0,75 кВт до 14 кВт и более на спецстанках.

Принцип работы

Способ обработки на таких станках прост – фреза снимает с заготовки «все ненужное», создавая деталь с размерами, точно соответствующими чертежу. Для этого требуется выполнить несколько условий:

  1. Сплав фрезы должен быть значительно прочнее металла или сплава заготовки.
  2. Должен быть правильно подобран профиль (форма) фрезы, количество зубьев.
  3. Переключением скоростей вращения шпинделя подбирается оптимальная скорость обработки.
  4. Заготовка должна абсолютно точно располагаться и перемещаться относительно фрезы. При этом крепление заготовки должно быть достаточно прочным.

Процесс фрезерной обработки:

Любое отклонение приведет к выборке в ненужном месте, и заготовка попадает в брак.

Поэтому большое значение имеют параметры рабочего стола. Шпиндель и механизмы подачи заготовки к фрезе не должны иметь люфтов. Салазки должны перемещаться без малейших отклонений. От того, насколько точно работают эти узлы, зависит класс точности станка. В металлообработке есть 5 классов точности для станков:

  1. Н – нормальная точность.
  2. П – повышенная.
  3. В – высокоточные станки.
  4. А – повышенная высокая точность.
  5. С – мастер-станки, самые высокоточные.

Фрезерные станки классов В, А, С используют в цехах с постоянной температурой и влажностью, так как большой температурный ход приводит к сужению и расширению металлических частей станка на минимальные величины, но это уже недопустимо для сверх высокоточных станков, допуски на которых составляют сотые доли мм.

Точность обработки на станках старого типа зависела не только от станка, но и от квалификации фрезеровщика. Далее стали появляться вспомогательные механизмы и приспособления, станки с полуавтоматической и автоматической подачей, с ЧПУ (числовое программное управление).

Современные станки, работающие по компьютерным программам, имеют другой принцип работы. Заготовка может крепиться неподвижно, а её обработку проводит подвижная в трех координатах фреза. Такие станки работают с минимальным участием человека (загрузка ПО, расположение заготовки, включение и контроль) и могут сделать деталь любой сложности с высокой точностью. Это вывело технологии фрезерной металлообработки на новый уровень.

Виды и классификация

Первые примитивные фрезеры появились ещё в 17 веке. Прообразы современных станков – в 19 веке. К нашему времени создано и используются десятки разновидностей таких станков.

Горизонтально-фрезерные

Горизонтальное расположение шпинделя. Станки используются для неглубокой выборки длинных деталей, описан выше.

Вертикально-фрезерные

Вертикальное расположение шпинделя. Станки лучше подходят для глубокой выборки внутри заготовок, обработки стенок детали, также описан выше.

Универсальные

Это станки с фрезой, которая передвигается на суппорте, что делает его универсальным для обработки разных деталей. Могут обрабатывать горизонтальные, вертикальные и наклонные плоскости заготовок. Работают с токарными и сверлильными фрезами. Современные станки такого типа имеют ЧПУ и работают с минимальным участием станочника.

Сверлильно-фрезерные

Станки такого типа по конструкции схожи с вертикальным сверлильным станком. Есть настольные модели малой мощности, и промышленные, для обработки крупных деталей.

Главное их отличие от обычного сверлильного станка:

  • более мощный двигатель;
  • наличие рабочего стола, как у фрезерных станков, винтовая подача в трех плоскостях на салазках, тиски для крепления заготовки на салазках рабочего стола;
  • мощный патрон для крепления различных фрез и резцов.

Может использоваться как обычный сверлильный станок, если вместо фрез ставить в патрон сверло нужного диаметра.

Широкоуниверсальные

По сравнению с просто универсальными фрезерами имеют расширенные возможности. Оснащены двумя шпинделями, горизонтальным и вертикальным. Рабочий стол перемещается не только влево/вправо, назад/вперед и вверх/вниз, как у всех фрезеров, но может наклоняться под нужным углом.

Такие станки могут выполнять широкий спектр разных операций – фрезерование в разных плоскостях, сверление, нарезка резьб и т.д., что и делает их широкоуниверсальными. Современные промышленные модели могут быть оснащены ЧПУ.

Бесконсольные

На консольных станках рабочий стол располагается на консоли и значительно поднят относительно пола цеха. Это затрудняет или делает невозможной обработку крупногабаритных заготовок. Они либо просто не умещаются в рабочем пространстве под фрезой, либо весят слишком много. Для обработки таких заготовок используют бесконсольные станки.

Рабочий стол у них расположен значительно ниже, сразу на основании станка и выдерживает большой вес.

Индустриальные станки такого типа могут обрабатывать заготовки весом в несколько тонн.

Продольно-фрезерные

Это мощные индустриальные станки, созданные для обработки длинных деталей. Например, станок МС64ОГМФ4-16 К способен обрабатывать заготовки длиной до 17 метров. При этом значительной высоты заготовки (до 3,5 м) и ширины (до 5 м). Однако именно значительная длина рабочего стола и дает название таким станкам – продольные.

Масса заготовки может быть свыше 200 тонн, перемещать ее относительно фрезы с высокой точностью затруднительно. Поэтому станки конструктивно выполнены как неподвижный рабочий стол и фрезерные головки, которые перемещаются относительно заготовки.

При этом станок делает не только продольные выборки, но и любые другие согласно чертежам будущей детали. На видео – демонстрация такого станка:

Копировальные

Существует множество разновидностей фрезерных станков, которые работают по принципу механического копирования, то есть по шаблонам. Копировать заготовки, то есть делать множество деталей одного размера могут и станки с ЧПУ. Но речь идет именно о механическом, а не цифровом копировании.

В металлообработке такой принцип практически не применяется, так как металл – жесткий материал и шаблоном определить четкое движение фрезы или заготовки проблематично.

Копировальные станки используются в основном в деревообработке. Как пример, на видео демонстрация копировально-фрезерного станка марки WoodTec:

Шпоночные

Это специализированные станки, предназначенные для выборки шпоночных пазов в валах.

Есть, как простейшие небольшие модели, так и мощные промышленные станки с двумя шпинделями для одновременной выборки двух пазов на концах вала, гидравлической подачей заготовки.

При работе практически не используется мерный инструмент, так как ширина паза задается диаметром фрезы. Хотя есть станки с эксцентричным вращением фрезы, когда она выбирает паз шире своего диаметра, но ширина паза известна заранее.

Контролируется только длина и глубина шпоночного паза. Шпоночные пазы и шпонки под них бывают разных размеров и формы. Как пример – классическое соединение с закрытым (глухим) пазом, не выходящим на торец вала и пазом на шестерне:

Шпоночные пазы выбираются и другими способами на разных станках. Речь именно о специализированных, созданных именно для таких операций на больших поточных производствах.

Настольные

Настольные фрезерные станки работают по такому же принципу, что и все остальные. Разница в небольших габаритах и весе.

Это могут быть горизонтальные, вертикальные или сверлильно-фрезерные станки. Мощность двигателя, от 0,75 кВт до 1,5 кВт. Как пример, НГФ 110 (настольный горизонтальный фрезер).

Модели станков НГФ 110 Ш3, НГФ 110 Ш4 можно было встретить во многих школах. Их использовали для трудового обучения. Буква Ш в маркировке станка означает «школьный».

Станок имеет 6 режимов скорости вращения шпинделя, двигатель мощностью 0,75 кВт.

Несмотря на небольшие габариты, мощность и учебную направленность НГФ 110 – вполне работоспособный станок, хорошо справляется с обработкой небольших деталей. Класс точности – Н (нормальный).

К настольным относятся также современные небольшие фрезерно — токарные станки. Пример такого станка на фото:

Станок имеет двигатель 300 Вт и предназначен для изготовления из мягких материалов мелких изделий сложного профиля.

Для программирования первых станков с ЧПУ использовались перфокарты и перфоленты.

Первые отечественные фрезерные станки 6Н13 с ЧПУ появились в середине 60-ых годов. Управляла станками система «Контур-ЗП». С появлением современных компьютеров возможности таких станков стали на порядок выше.

Сегодня работают полностью роботизированные комплексы, которые по заданной программе без участия станочника могут создать любую деталь самой сложной формы с высокой точностью. Управляются они с помощью следующей цепочки:

  1. Микроконтроллер или микропроцессор.
  2. Контроллер с возможностью программирования (логикой).
  3. Управляющий компьютер.

В программу управляющего компьютера закладываются все данные о параметрах нужной детали, дальше станок все делает сам. Действия оператора сводятся к следующему:

  1. Загрузка данных в компьютер станка.
  2. Правильное расположение заготовки.
  3. Контроль за процессом.

На полностью роботизированных линиях заготовка перемещается без участия оператора, по конвейеру и манипуляторами, а программа может быть заложена удаленно, по промышленной сети.

Различают 3, 4, 5 и 6 осевые фрезерные станки с ЧПУ, 6 осевые – наиболее сложные и дорогие, встречаются реже. От количества осей перемещения фрезы зависит, насколько сложную деталь можно обработать за один раз, без смены положения заготовки или использования другого станка.

Другая модельная линейка – средние и небольшие станки с ЧПУ, в том числе настольные. Их можно разместить в небольшой столярной, домашней мастерской.

Как пример, средний фрезерный станок с ЧПУ для изготовления балясин из дерева на видео:

Классификация по типу обрабатываемого материала

Самые распространенные материалы для фрезерной обработки – металлы и дерево.

Метало – и деревообрабатывающие фрезеры имеют значительные отличия по числу оборотов шпинделя. Металл обрабатывается при оборотах фрезы до 3000 об/мин, дерево в 10 раз больше. Причем чем выше обороты, тем чище деревообработка. Фреза по металлу при таких оборотах сгорит или сломается.

Кроме этих материалов, современное станкостроение предлагает фрезеры для обработки практически всех производственных материалов. На деревообрабатывающих станках можно работать с материалами, схожими по плотности и прочности с древесиной:

  • МДФ, ДСП, ЛДСП, ОСП, ДВП, фанеру;
  • некоторые виды пластиков и пластмасс;
  • оргстекло и композитные материалы.

Специальные станки есть для обработки сверхтвердых материалов: гранит, мрамор, другие натуральные и искусственные камни.

На изображении фрезер по камню в работе:

Отдельное направление – ювелирные фрезерные станки для обработки полудрагоценных и драгоценных камней и металлов.

Простые фрезерные станки образца 20 века сегодня почти не производятся. Однако по-прежнему работают во множестве мастерских, на производствах. Современные, с ЧПУ выпускаются все больше. И есть возможность выбора наиболее подходящего варианта. Для покупателя открыт весь мировой рынок такого оборудования. Современные техника этого профиля выпускаются и в России.

Источник

Оцените статью