Назначение и классификация фрезерных станков

 
Назначение и классификация  фрезерных станков 
По принятой классификации фрезерные станки относят к шестой группе, но часть фрезерных станков входит и в пятую группу — зубо- и резьбообрабатывающих станков. Каждый станок имеет свой шифр, состоящий из цифр и букв: первая цифра обозначает группу станка, вторая — его тип: 1 — консольные вертикально-фрезерные, 2 — непрерывного действия, 3 — одностоечные продольно-фрезерные, 4 — копировальные и гравировальные, 5— вертикальные бесконсольные (с крестовым столом), 6 — продольно-фрезерные, 7 — широкоуниверсальные, 8 — консольные, горизонтальные, 9— разные. Третья и четвертая цифры обозначают один из характерных размеров станка. Если буква стоит между первой и второй цифрами, то это означает, что конструкция станка модифицирована. Универсальный консольно-фрезерный станок в течение многих лет усовершенствовался, поэтому изменялся шифр его обозначения: 682, 6Н82, 6М82, 6Р82, 6Т82 и 6Р82Ш. 
Когда буква стоит в конце номера станка, то это означает следующее: 1) конструктивную модификацию основной модели, например, 6Р82Г — станок горизонтально-фрезерный; 6Р12Б — быстроходная модель, 6Р82Ш — широкоуниверсальный; 2) различное исполнение станков по классам точности: Н — нормальной точности, П — повышенной, В — высокой, А — особо высокой и С — станки особо точные; 3) различные исполнения по используемым системам управления станками.  
Фрезерные станки с программным управлением могут быть дополнительно оснащены механизмами автоматической смены инструментов. Если этот механизм выполнен в виде револьверного барабана, в обозначении модели станка после цифр ставится буква Р (например, 6Р13РФЗ), если же он выполнен в виде инструментального магазина — буква М (например, 6Т13МФ4). 
В отдельных случаях после основного обозначения модели через дефис (черточку) ставятся одна или две цифры, которые указывают на то, что заводом-изготовителем внесены изменения в базовую модель, связанные в основном с приводами подач или с системами управления. В чем состоят эти изменения, указывается в паспорте станка.  
Станкостроительные заводы кроме серийных выпускают специализированные станки, обозначаемые условными заводскими номерами, причем перед номером станка ставился индекс завода: ГФ — Горьковский завод фрезерных станков; ДФ — Дмитровский завод фрезерных станков и др.  
 
Фрезерование является одним из самых распространенных способов механической обработки. Этим способом осуществляют черновую, получистовую и чистовую обработку простых и фасонных поверхностей заготовок из стали, чугуна, цветных металлов и пластмасс.  
Фрезерные станки предназначены для фрезерования поверхностей планок, рычагов, крышек, корпусов и кронштейнов простой конфигурации; контуров сложной конфигурации (типа кулачков, шаблонов и т. д.); поверхностей корпусных деталей. Технологические возможности станков фрезерной группы определяются конструкцией, компоновкой, классом точности станка и технической характеристикой системы ЧПУ.  
Фрезерование характеризуется высокой производительностью и позволяет получать поверхности правильной геометрической формы. Применяя фрезы, оснащенные современными режущими материалами (синтетическими сверхтвердыми, минералокерамикой), фрезерованием можно обрабатывать закаленные до высокой твердости (60HRC3) материалы, заменяя при этом шлифование. 
Фрезерные станки разделяют на две основные группы: станки общего назначения и специализированные. К первой группе относят станки консольные, бесконсольные, продольно-фрезерные и непрерывного фрезерования (карусельные и барабанные). Во вторую группу входят станки копировально-фрезерные, зубофрезерные, резьбофрезерные, шпоночно-фрезерные, шлицефрезерные и др. Типоразмеры станков отличаются площадью рабочей поверхности стола или размерами обрабатываемой заготовки (при зубо- и резьбообработке).  
Для выполнения большей части фрезерных работ используются вертикально-фрезерные станки. С их помощью производятся самые распространенные работы: сверление, зенкерование, вытачивание отверстий на металлических деталях. Вертикально-фрезерные станки также позволяют работать с пластмассой и сплавами металлов, как для серийного, так и для единичного производства. Кроме того, нередко они дополняются такими элементами, благодаря которым значительно расширяется область их применения. Вертикально-фрезерный станок в этом случае приобретает большие технические возможности. Оборудование данного типа также используется для обработки вертикальных и горизонтальных плоскостей, спиральных деталей, пазов, рамок, зубчатых колес, штампов и других деталей. Даже сталь и чугун с легкостью поддаются обработке на вертикально-фрезерном станке.  
Вертикально-фрезерные станки имеют ручное, автоматизированное или управление с системой ЧПУ. В таком станке главное движение задает фреза, а заготовка вращается по мере необходимости интенсивности ее обработки. Движение заготовки, закрепленной на столе, может быть криволинейным и прямолинейным, оно и называется фрезированием. Вертикально-фрезерный станок получил свое название из-за вертикально расположенного шпинделя, который в некоторых моделях может смещаться вдоль своей оси и оборачиваться вокруг горизонтальной оси. При этом значительно возрастают его технические характеристики.  
Для обработки особо крупных деталей предназначены вертикально-фрезерные станки без консолей. Также они незаменимы для обработки вертикальных и наклонных поверхностей. Ввиду отсутствия консоли, вертикально-фрезерный станок перемещается при помощи салазок и станины, которая установлена на фундамент. Такая конструкция обеспечивает ему особую прочность и надежность с более точной обработкой любых деталей.  

Рис. 1. Основные типы фрезерных станков: а — консольные вертикально-фрезерные станки; 6 —  фрезерные станки непрерывного действия (карусельно-фрезерные и барабанно-фрезерные); в — копировальные (вертикальные и горизонтальные) фрезерные станки; г — вертикально-фрезерные бесконсольные станки; д — продольно-фрезерные станки; е — широкоуниверсальные фрезерные станки (консольные и бесконсольные); ж — горизонтальные консольно-фрезерные станки 
Рассмотрим основные элементы режимов резания при фрезеровании. 
Скорость резания v (м/с) при фрезеровании определяют по формуле 
v = πDn/1000, где D — диаметр фрезы, мм; п — частота вращения фрезы, с-1. При заданной скорости резания частоту вращения шпинделя станка фрезеровщик может определить по формуле п = 1000v/(πD).  
Подачей S при фрезеровании называют скорость перемещения стола с заготовкой относительно фрезы. Различают подачи: на один зуб фрезы — Sz мм/зуб; на один оборот фрезы — S0, мм/об; минутную — Sмин, мм/мин. 
Эти подачи связаны между собой следующими зависимостями: 
Sмин = Son-60 = Szzn -60, 
где z — число зубьев фрезы. 
Глубиной резания t, мм, называют толщину слоя материала, снимаемого за один рабочий ход, а шириной фрезерования В, мм, — ширину поверхности, обрабатываемой за один рабочий ход. 
Стойкость фрезы Т, мин, — время работы фрезы до замены. 
Фрезерование можно осуществлять двумя способами: встречное фрезерование (против подачи), когда направление подачи противоположно направлению вращения фрезы и попутное фрезерование (по подаче), когда направления подачи и вращения фрезы совпадают. 
Устройство широкоуниверсальных консольно-фрезерных станков 
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. 
В горизонтально-фрезерных станках расположение шпинделя горизонтальное, в вертикально-фрезерных — вертикальное. 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.  
Рассмотрим конструктивные особенности, компоновку и кинематику широкоуниверсального консольного и горизонтально-фрезерного станка мод. 6Р82Ш (рис. 2). 
На станке можно выполнять разнообразные фрезерные работы по чугуну, стали и цветным металлам твердосплавным и быстрорежущим инструментом в условиях мелко- и крупносерийного производства.  
На фундаментной плите 7 станка (см. рис. 2, б) установлена станина 2.  
  На вертикальных направляющих станины расположена консоль 10 с горизонтальными поперечными направляющими, на которых удерживаются салазки, а на них поворотная плита с горизонтальными продольными направляющими.

Рис. 2. Общий вид и основные узлы станка мод. 6Р82Ш: а — общий вид (1 — рукоятка включения продольных перемещений стола; 2, 37 — рукоятки включения поперечной и вертикальной подач стола; 3 — переключатель ввода «Включено—выключено»; 4 — переключатель насоса охлаждения «Включено—выключено»; 5 — переключатель вращения горизонтального шпинделя «Влево—вправо»; 6, 24 — маховички ручного продольного перемещения стола; 7— рукоятка переключения скоростей горизонтального шпинделя; 8, 27— кнопка «Стоп»; 9, 26 — кнопка «Пуск шпинделя»; 10 — стрелка указателя частоты вращения шпинделя; 11 — указатель частоты вращения шпинделя; 12, 25 — кнопка «Быстро стоп»; 13 — кнопка «Импульс шпинделя»; 14 — переключатель освещения; 15 — маховичок ручного перемещения хобота; 16 — рукоятки переключения скоростей шпинделя поворотной головки; 17 — механизм зажима серьги; 18 — механизм зажима поворотной головки; 19 — маховичок выдвижения гильзы шпинделя; 20 — рукоятка зажима гильзы и шпинделя; 21 — звездочка механизма автоматического цикла; 22 — рукоятка включения продольной подачи стола; 23 — механизм зажима стола; 28 — переключатель ручного или автоматического управления стола; 29 — маховичок ручных поперечных перемещений стола; 30 — лимб механизма поперечных перемещений стола; 31 — кольцо нониуса; 32 — рукоятка ручных вертикальных перемещений стола; 33 — кнопка фиксации грибка переключения подачи; 34 — грибок переключения подачи; 35 — указатель подачи стола; 36 — стрелка указателя подачи стола; 38 — рукоятка зажима салазок на направляющих консоли); б — основные узлы (1 — фундаментная плита; 2 — станина; 3 — электрооборудование; 4 — коробка скоростей; 5 — коробка переключения; 6— хобот; 7— поворотная головка; 8 — накладная головка; 9 — стол и салазки; 10— консоль; 11 — коробка подач) 
На этих направляющих монтируется стол 9. Такая компоновка узлов обеспечивает столу перемещение в трех направлениях (продольном, поперечном и вертикальном). В станине расположена коробка скоростей 4 с рукояткой и лимбом 5 и привод с электродвигателем 3, обеспечивающим вращение шпинделя. В консоли 10 размещена коробка подач 11 с электродвигателем, лимбом и рукояткой для установки подач. В верхней части станины смонтирован горизонтальный шпиндель, а над выдвижной частью — хобот 6. На направляющих хобота закреплены поворотная 7 и накладная 8 головки, которые являются опорами фрезерных оправок для установки на них фрез. 
Кинематическая схема станка показана на рис. 3. Главное движение в станке и движение подачи происходят следующим образом. 
  Привод горизонтального шпинделя (главного движения) осуще¬ствляется электродвигателем Ml через зубчатые передачи. Число ступеней частот вращения равно числу вариантов передаточных отношений от электродвигателя до шпинделя, т. е. 3 х 3 х 2 = 18.  

Рис. 5. Широкоуниверсальный  инструментальный фрезерный станок: 1 — накладной стол; 2, 3 — вертикальная и горизонтальная фрезерные бабки; 4 — суппорт; 5 — стойка; 6 — основание. 
 В промышленности также широко используют следующие фрезерные станки: продольно-фрезерные — для обработки крупных и тяжелых заготовок с большой длиной обрабатываемой поверхности; копировально-фрезерные — для обработки заготовок, имеющих различный сложный профиль наружных и внутренних поверхностей: гравировальные — для гравирования надписей и узоров, а также для выполнения мелких копировально-фрезерных работ; специализированные резьбофрезерные (шпоночно-фрезерные — для фрезерования шпоночных пазов; карусельно- и барабанно-фрезерные — для непрерывной обработки); с числовым программным управлением — для обработки заготовок деталей сложных плоскостных и пространственных форм. Применение этих станков дает возможность намного сократить время обработки и время на подготовку производства, так как отпадает необходимость в изготовлении специальной дорогостоящей оснастки (шаблонов, копиров, специальных приспособлений и инструмента), а также трудоемкой ручной доработке и доводке деталей. 
Устройство консольного вертикально-фрезерного станка 
На вертикально-фрезерных станках можно обрабатывать горизонтальные и наклонные плоские поверхности, пазы, углы, рамки и др. В качестве примера ниже рассмотрено устройство консольного вертикально-фрезерного станка мод. 6Р13ФЗ.  
  Основными узлами станка мод. 6Р13ФЗ (рис. 6) являются: основание 7, станина 2, консоль 3, стол 5 с салазками 4 и шпиндельная головка со шпинделем 6.

Рис. 6. Консольный вертикально-фрезерный станок: 1 —  основание; 2 — станина; 3 — консоль; 4 — салазки; 5 — стол; 6 — шпиндель 
Станина жесткой конструкции имеет вертикальные направляющие, по которым перемещается консоль 3. В левой нише станины смонтирована коробка скоростей с устройством переключения частоты вращения шпинделя. Переключение осуществляется только вручную: рукоятку, расположенную на коробке, опускают вниз (до вывода из фиксирующего паза) и отводят от себя до упора; поворачивая лимб, устанавливают требуемую частоту вращения шпинделя.  
Графические изображения органов управления фрезерными станками 
В паспорте каждого фрезерного станка указано расположение органов его управления. Пояснение графических символов органов управления, принятых для фрезерных станков (включая и станки с ЧПУ), приведены в табл. 3. 
  Таблица 3. Графические символы органов управления фрезерными станками

Основные  правила работы на фрезерных станках 
Перед началом работы на фрезерном станке следует произвести его внешний осмотр и проверить состояние направляющих; правильность регулировки клиньев; состояние зажимов подвижных исполнительных органов; убедиться в отсутствии повреждений на пульте управления и других узлах; проверить систему смазывания станка. Включить насосы смазки и гидростанцию станка на 15...20 мин для прогрева масла. Убедиться в соответствии перемещений исполнительных органов положениям органов управления на пульте в наладочных режимах. Проверить правильность перемещений исполнительных органов от переключателей и кнопок ручного управления на всех режимах. Проверить работу лентопротяжного механизма пульта УЧПУ и установить ленту с УП. 
Опробовать работу станка в автоматическом режиме. Первый рабочий ход должен быть вспомогательным (без обработки заготовки). Заготовку установить в приспособление, а режущий инструмент в шпиндель станка. Убедиться, что заготовка и приспособление не заденут при работе выступающие части станка. Установить требуемую частоту вращения шпинделя. Переключать скорости шпинделя на ходу запрещается. Гильзу шпинделя следует зажимать одной рукояткой. Второй зажим (гаечным ключом) используют при тяжелых режимах работы. Зажим стола используют только для его неподвижной фиксации. Выбрать направление вращения шпинделя. Нажать на кнопку «Общий пуск», далее на кнопку «Шпиндель пуск», затем на кнопку «Воспроизведение». После нажатия на кнопку «Общий стоп» (для повторного запуска станка) нужно нажать на кнопку «Подать напряжение» на пульте станка. При переходе на различные режимы работы необходимо следить за правильной установкой переключателя режимов работы. 
Чтобы избежать получение травм кроме общих правил безопасной работы на станках нужно соблюдать еще и специфические правила, которые обусловлены особенностями фрезерных станков, а именно: 
1) надежно и жестко закреплять приспособления, фрезу и заготовки на станке 
2) применять средства индивидуальной защиты очки или щитки; 
3) при снятии обработанной детали, а также при ее измерении остерегаться ранения рук о заусенцы или острые кромки. Во избежание ранений пользоваться для снятия заусенцев слесарным инструментом либо абразивным бруском; 
4) обдувка стола сжатым воздухом и использование металлических щеток и крючков на работающем станке запрещается; 
5) не замасленную стружку с приспособления, со стола и со станины нужно удалять щеткой в сборный ящик, а кисточкой или заостренной деревянной палочкой очищать от масляной стружки и загрязнений пазы стола и другие труднодоступные места в специальный ящик; 
6) не нарушать правило, запрещающее работать на станке в рукавицах или перчатках, а также с забинтованными пальцами, не защищенными резиновыми напальчниками; 
7) измерения заготовки в процессе ее фрезерования не производить.  
Вертикально фрезерный станок используется для выполнения различных фрезерных работ. В процессе выполнения задания вертикально фрезерный станок применяет торцевые, концевые или шпоночные фрезы. Эти фрезы могут быть как цельными, так и сборными с напайными или вставными ножницами. Для закрепления заготовок на вертикально фрезерных станках используются универсальные, в частности прихваты, угольники, призмы, машинные тиски, а также специальные приспособления. Кроме того при массовой обработке одинаковых заготовок используются специальные приспособления, которые подходят для установки и крепления только этих заготовок на вертикально фрезеровальном станке.  
На вертикально фрезерных станках фрезеровка горизонтальных плоскостей происходит с помощью торцевых фрез. Связано это с тем, что большая жесткость крепления торцевых фрез в шпинделе, более плавная и одновременная работа большего количества зубьев гарантирует удобство процесса фрезеровки. Вертикальные плоскости на вертикально фрезерном станке обрабатывают с помощью концевых фрез. Наклонные плоскости и скосы на вертикально фрезеровочных станках фрезеруют как при помощи концевых, так и при помощи торцевых фрез, при этом фрезерная головка со шпинделем должна поворачиваться в вертикальной плоскости.  
Фрезеровка уступов на этих станках осуществляется с помощью концевых фрез, а фрезеровка пазов происходит в два этапа концевой фрезой и фрезой для Т-образных пазов или шпоночной фрезой. Для фрезерования цилиндрических зубчатых колес на вертикально фрезеровальном станке применяется пальцевая фреза.  
  На страницах нашего каталога вертикально фрезеровальные станки представлены в широком ассортименте. Если Вы затрудняетесь с выбором фрезеровального станка или у Вас возникли вопросы, наши опытные менеджеры по продажам посоветуют идеальное для Ваших потребностей оборудование и ответят на все интересующие Вас вопросы.