4.4. Фрезерные станки

Фрезерные станки предназначены для выполнения широкого круга работ. На них обрабатывают наружные и внутренние плоские и фасонные поверхности, уступы, пазы, прямые и винтовые канавки, резьбы, зубья колес, шлицы валов и т. д. Главными формообразующими движениями во фрезерных станках являются вращение шпинделя с фрезой (главное движение) и движение подачи, сообщаемое, как правило, столу станка с закрепленной на нем заготовкой. Приводы глав­ного движения и подач на фрезерных станках выполняют раз­дельно.

В зависимости от назначения и конструктивных особенностей фрезерные станки делятся на стан­ки общего назначения (консольные простые и универсальные горизонтально-фрезерные станки, консольные и бесконсольные вер­тикально-фрезерные станки, про­дольно-фрезерные станки) и спе­циализированные (станки непре­рывного действия, шпоночно-фрезерные, копировально-фрезерные и ряд других).

Консольные фрезерные станки. На (рис. 4.23) показан простой консольный горизонтально - фре­зерный станок модели 6Р82Г.

Станок имеет горизонтально расположенный шпиндель 6, к ко­торому крепится оправка с фрезой или набором фрез. На фун­даментной плите 1 жестко закреплена станина 4 с вертикальными направляющими, по которым перемещается консоль 10 с коробкой подач 3 и механизмом ее переключения 2. На поперечных направ­ляющих консоли смонтированы салазки 9, по продольным направ­ляющим которых перемещается прямоугольный стол 8 с Т-образ-ными пазами. Таким образом, стол консольного станка может перемещаться в трех взаимно перпендикулярных направлениях. На горизонтальных направляющих верхней части станины уста­новлен хобот 5, на котором размещены подвески 7 дополнительной опоры шпиндельной оправки. Коробка скоростей располагается в станине станка.

Рис. 4.23. Консольный горизон­тально-фрезерный станок

Универсальный горизонтальный фрезерный станок отличается от рассмотренного наличием поворотной плиты между поперечными салазками и столом, позволяющей поворачивать стол относительно вертикальной оси (в пределах ± 45 °), что необходимо делать при фрезеровании винтовых канавок. Консольные вертикально-фрезерные станки отличаются от простых горизонтальных вертикальным расположением оси шпинделя, благодаря чему они более удобны для работы некоторыми видами фрез (торцовыми, концевыми).

Вертикально-фрезерные станки с крестовым столом отличаются от консольных отсутствием консоли (поперечные салазки и стол монтируются непосредственно на станине), и, следовательно, не имеют вертикальной подачи. Это несколько снижает их технологические возможности, но повышает жесткость и позволяет вести обработку на высокопроизводительных тяжелых режимах. Такие станки применяют в крупносерийном и массовом производствах.

Продольно-фрезерные станки предназначены для обработки горизонтальных, вертикальных и наклонных плоскостей, пазов и других поверхностей на крупно­габаритных заготовках или одновременно на группе заготовок средних размеров торцовыми, цилиндрическими, концевыми дисковыми, угловыми и фасонными фрезами. Эти станки могут быть одностоечными и двухстоечными, иметь один-четыре шпин­деля. Применяют продольно-фрезерные станки в условиях серий­ного производства.

На (рис. 4.24) изображен двухстоечный продольно-фрезерный станок с четырьмя шпинделями. На станине 1 жестко закреплены две вертикальные стойки 5 и 8. На вертикальных направляющих стоек расположены фрезерные головки 3 и 9 с горизонтальной осью шпинделя и траверса 4. На горизонтальных направляющих траверсы смонтированы две фрезерные головки 6 и 7 с вертикаль­ной осью шпинделя. Заготовку закрепляют на столе 2, установлен­ном на продольных направляющих станины 1.

Рис. 4.24. Продольно-фрезерный станок

Главным движением в станке является вращение шпинделей. Каждая фрезерная головка имеет самостоятельный привод (элек­тродвигатель и коробку скоростей) и может быть установлена под углом для фрезерования наклонной поверхности. При наладке шпиндели могут перемещаться вдоль оси. Продольная подача стола осуществляется от двух реверсивных электродвигателей (один для рабочего хода, другой для ускоренного холостого хода) через червячно-реечную передачу (см. рис. 4. 8, б). Головки 6 и 7 имеют поперечную подачу, а головки 3 и 9 - вертикальную. Привод подачи общий для всех головок. Установленная на требуемой высоте траверса 4 во время работы зажата неподвижно.

Серийно выпускаемые продольно-фрезерные станки имеют столы размером от 400х1250 мм до 2500х8000 мм

Фрезерные станки непрерывного действия. Недостатком фре­зерных станков общего назначения является необходимость их периодической остановка для сня­тия обработанной детали к уста­новки новой заготовки. Для ис­ключения простоя станка в круп­носерийном и массовом производ­стве фрезерные станки непрерыв­ного действия - карусельные и барабанные, на которых снятие обработанной детали и установка очередной заготовки производятся без остановки станка, что позволяет существенно повысить производительность обработки.

Карусельно-фрезерные станки могут быть одно- или двухстоечными. На (рис. 4.25) приведена схема общего вида двухстоечного карусельно-фрезерного станка.

Рис. 4.25. Двухстоечный карусельно-фрезерный станок

На станине 1 закреплены две стойки 2, жестко соединенные перекладиной 3. На стойках смонти­рована траверса 5, на горизонтальных направляющих которой установлены две шпиндельные головки 4 с самостоятельным при­водом каждая, имеющие горизонтальные движения подачи s_гор. Шпиндели головок несут две торцовые фрезы, одна из которых выполняет черновое, а другая - чистовое фрезерование. Обраба­тываемые заготовки устанавливаются и закрепляются на столе 6, на поверхности которого имеются радиальные Т-образные пазы для установки приспособлений. Диаметр стола может достигать 5 м. Стол медленно вращается на круговых направляющих, осуще­ствляя круговую подачу s_кр. Снятие и установка заготовки 8 производятся без остановки стола (в пределах заштрихованного сектора) с рабочего места 7, При этом вспомогательное время пере­крывается машинным и поэтому в оперативном времени не учиты­вается.

Барабанно-фрезерные станки, предназначенные для одновре­менного фрезерования двух параллельных плоскостей, нашли широкое применение в автотракторной промышленности (рис. 4.26).

Рис. 4.26. Барабанно-фрезерный станок

Заготовки 2 устанавливаются на гранях барабана 6, имеющего форму четырех-, пяти- или шестигранника. Барабан укреплен на валу 1, проходящем через станину 4, которая имеет жесткую рамную кон­струкцию. Обработка ведется торцо­выми фрезами, установленными в четы­рех боковых шпиндельных головках 3 и 5 с индивидуальным приводом.

Шпоночно-фрезерные станки предназначены для фрезерования шпоночных пазов в деталях класса валов концевыми шпо­ночными фрезами в условиях серийного и массового производств. Особенностью этих станков является то, что все необ­ходимые для обработки движения совершаются фрезой при непо­движной (часто тяжелой) заготовке, что позволяет снизить влия­ние жесткости станка на точность обработки.

Схема обработки паза представлена на (рис. 4.27). Фреза диа­метром D, равным ширине В шпоночного паза, получает от шпин­деля станка главное вращательное движение. Шпиндельная ка­ретка, получающая от механического или гидравлического при­вода станка возвратно-поступательное движение, сообщает фрезе так называемую маятниковую подачу - повторяющиеся продоль­ные движения на длину паза и вертикальные перемещения на небольшую величину в конце каждого хода. Применение такой подачи значительно повышает стойкость фрезы и точность об­работки.

Рис. 4.27. Схема фрезерова­ния шпоночного паза

По компоновке шпоночно-фрезерные станки могут быть вертикальными или горизонтальными, одношпиндельными или многошпиндельными.

Копировально-фрезерные станки предназначены для обработки поверхностей сложной формы в мелкосерийном и серийном производствах. На них выполняется обработка по контуру плоских деталей: кулачков, шаблонов, копиров, вырубных штампов и т. п. (контурное фрезерование), а также обработка пространственно-сложных поверхностей: моделей отливок, кокилей, штампов, пресс-форм, лопастей гребных винтов, турбинных лопаток и т. д. (объемное фрезерование).

Обработка ведется по копиру (шаблону)  точной копии обра­батываемой поверхности, по которому перемещается следящий элемент  щуп, палец или ролик, движения которого точно пов­торяет фреза, воспроизводя поверхность копира на заготовке.

По принципу действия копировально-фреэерные станки делят на станки прямого и следящего действия. В станках прямого дей­ствия фреза жестко связана со следящим элементом и таким обра­зом перемещается непосредственно от копира. На (рис. 4.28, а) приведена схема фрезерования по круговому копиру замкнутого контура методом круговой подачи, которую можно осуществить на вертикально-фрезерном станке с поворотным столом. Заготовка 1 и копир 2 устанавливаются и закрепляются на общей оправке, медленно вращающейся вместе с поворотным столом 5. На хвостовике концевой фрезы 4 установлен стальной закаленный следящий ролик 3, находящийся в постоянном контакте с копиром 2. Рас­стояние между заготовкой и осью фрезы изменяется в соответствии с профилем копира, в результате чего деталь получается профиль копира.

Рис. 4.28. Копировально-фрезерные станки

Недостаток станков прямого действия состоит в том, что рабо­чие поверхности копира и следящего ролика воспринимают усилие резания, что обусловливает их быстрое изнашивание и необходимость изготовления их из достаточно прочных материалов. От этого недостатка свободны станки следящего действия, в которых контактное давление следящего элемента на копир невелико, что позволяет изготовлять копир из легкообрабатываемого материала (гипса, дерева и т. д.).

В станках следящего действия перемещения фрезы от копира осуществляются через усилительное устройство, управление кото­рым может быть электрическим, гидравлическим и т. п. Перемещение следящего пальца передается в такое устройство в виде команды и воспроизводится исполнительным органом станка несущим шпиндель с фрезой.

На рис. 4.28, б показана схема копировально-фрезерного полуавтомата следящего действия с электрическим управлением, предназначенного для объемного фрезерования деталей по моделям, выполненным в натуральную величину. При фрезеровании ощупывание копира производят способом горизонтальных или вертикальных строк (рис. 4.28, в).