Фрезерный станок - устройство, принцип работы, виды и назначение

Фрезерный станок – это оборудование, предназначенное для обработки плоских и фасонных поверхностей с помощью специального рабочего инструмента – фрезы. При необходимости последняя может быть заменена сверлом, зенкером, расточным резцом. Это позволяет обрабатывать заготовки и детали из металла, дерева и других твердых материалов, что делает фрезерный станок незаменимым в машиностроении, станкостроении и других отраслях промышленности. О том, как работает такое оборудование, о его видах и конструкции пойдет речь ниже.

Основное назначение фрезерных станков – это обработка металлических и иных заготовок с высокой точностью для получения деталей заданной формы. Для этого используются различные виды инструмента. Это позволяет изготавливать самые разные детали: с плоской и фасонной поверхностью, простой и сложной формы, делать пазы, канавки, шлицы, обрабатывать торцы и т. д.

Устройство фрезерного станка, независимо от его вида и описания, является стандартным.

Станина. Это основной узел фрезерного станка, на котором крепятся все остальные компоненты. Сама станина устанавливается на фундаментной плите, которая равномерно распределяет вес оборудования. Обычно она крепится к фундаменту анкерными болтами.

Фрезерные станки имеют следующие виды станин:

• чугунные. Изготовлены из литого чугуна. Представляют собой монолитные изделия, хорошо гасят рабочие вибрации. Основная сфера – массовая обработка тяжелых металлов;
• стальные. Изготовлены сваркой. Стальная станина менее жесткая, чем литая, рекомендуется для мелкосерийной обработки легких металлов и сплавов;
• железобетонные. Устанавливаются в станках, предназначенных для обработки тяжелых и габаритных заготовок;
• полимерные. Самые легкие станины с минимальной рабочей вибрацией. Устойчивы к коррозии, обеспечивают высокую точность обработки.

Рабочий стол. Устанавливается на станине. Рабочий стол перемещается по продольным и/или поперечным направляющим относительно главной оси станка и положения инструмента. Очень часто такая конструкция дополнительно оснащается поворотным механизмом.

Система приводов осей X, Y, Z. Ее работа управляется и контролируется командами, поступающими от блока ЧПУ. Система приводов включает в себя электродвигатели, поворотные муфты, шарико-винтовые передачи и ряд других подвижных узлов. Блок ЧПУ обеспечивает заданное положение всех элементов, программно управляет всеми перемещениями рабочего инструмента.

Шпиндельная бабка. Предназначена для крепления шпинделя и передачи ему вращательного импульса от электропривода. Шпиндель оснащается патроном для фиксации фрезы. В универсальных фрезерных станках, в том числе с ЧПУ, могут использоваться и другие режущие инструменты: сверла, расточные резцы, развертки. Шпиндельная бабка позволяет правильно выставлять угловую скорость шпинделя и менять ее на реверсную.

Консоль. Имеется только в фрезерных станках консольного типа. Представляет собой узел, подающий обрабатываемые детали в разных плоскостях. Например, в горизонтально-фрезерной модели инструмент остается неподвижным, поэтому может обрабатывать не слишком сложные детали. Консоль же позволяет перемещать обрабатываемую заготовку относительно рабочего инструмента и существенно расширяет спектр выполняемых операций.

Инструментальный магазин. Предназначается для автоматической смены инструмента. Инструментальный магазин позволяет проводить весь цикл обработки на одном станке. По своей конструкции такие узлы бывают:

• барабанные. Занимают мало места, устанавливаются на небольших фрезерных станках;
• цепные. Позволяют разместить большое количество разных фрез, подходят для станков с ЧПУ;
• карусельные. Имеют самую простую конструкцию, предусматривают выполнение несложных задач.

Дополнительная комплектация. Фрезерные станки можно доукомплектовать устройствами, облегчающими работу и повышающими производительность операций. Это системы:

• подачи смазочно-охлаждающей жидкости;
• автоматического удаления стружки;
• измерения инструмента (чтобы минимизировать неточности);
• охлаждения электрошкафа (защита от перегрева).

Они могут также оснащаться поворотным столом (для перемещения заготовки под углом) и оптическими линейками. Фрезерные центры с ЧПУ имеют самую широкую комплектацию и наибольшее количество опций. Это позволяет сделать время обработки меньшим и значительно сократить количество ошибок, связанных с влиянием человеческого фактора.

Широкий ассортимент фрезерных станков позволяет классифицировать их по нескольким параметрам.

По спектру выполняемых операций

Все модели делятся на три группы:

• универсальные. Выполняют различные виды фрезерования, возможно выполнение всего цикла обработки на одном станке;
• узкого назначения. От универсальных отличаются тем, что заточены под выполнение одного типа работ. Например, формирование пазов, создание отверстий и т. п.;
• специализированные. Применяются при выпуске определенных деталей, например коленвалов автомобилей.

По степени автоматизации

От того, насколько автоматизирован процесс фрезерования, зависит производительность работы. По степени автоматизации фрезерные станки делятся на три группы:

• ручные. Всю работу выполняет мастер. От его умения и квалификации зависит точность обработки и производительность процесса;
• полуавтоматические. Некоторые действия автоматизированы, например, скорость подачи и направление движения. Оператор крепит заготовку и снимает ее после обработки;
• автоматические. Работают полностью автономно, без вмешательства человека. К такому оборудованию относятся фрезерные станки с ЧПУ.

По конструкции и назначению

К самым востребованным видам фрезерных станков относятся следующие.

Универсальные и широкоуниверсальные. Это консольные станки для работы с заготовками малого или среднего размера. Они могут оснащаться дополнительными узлами и механизмами для поворота деталей или их перемещения по окружности. Широкоуниверсальные модели имеют дополнительную шпиндельную головку, закрепленную на выдвижном элементе – хоботе. Она поворачивается под любым углом в горизонтальной плоскости, консоль и рабочий стол могут перемещаться по вертикали и горизонтали, а также под углом. Так как шпиндели имеют отдельные приводы, то основная и дополнительная шпиндельные головки работают независимо. Последнюю можно использовать как для сверла, так и для других инструментов: расточных резцов, зенкеров, развертки, сверла. Основная сфера применения – мастерские, мелкосерийное производство, инструментальные цеха.

Консольные. Шпиндель с фрезой крепятся на выносной консоли, поэтому рабочий стол не ограничивает габариты заготовки. Консольно-фрезерный станок – это оборудование для обработки крупногабаритных деталей. Он используется во всех отраслях промышленности, где необходимо обрабатывать плоские поверхности большой площади и заготовки больших размеров.

Бесконсольные. Шпиндель с фрезой жестко крепятся на рабочем столе. Конструкция ограничивает размеры обрабатываемых заготовок, но обеспечивает бóльшую точность работы. Бесконсольные станки применяются в обработке сложных деталей, где точное соответствие чертежам относится к приоритетным требованиям. Например, изготовление прототипов, деталей для авиационной промышленности, высокоточного оборудования и т. п.

Горизонтальные. В таком оборудовании шпиндель установлен горизонтально. Рабочий стол с закрепленной на нем заготовкой и колонна с шпиндельной бабкой перемещаются в горизонтальной плоскости. Сам же шпиндель с фрезеровочным инструментом перемещается по вертикальным направляющим колонны. Стандартный перечень операций включает в себя формирование и обработку поверхностей, пазов, уступов, сверление, нарезание резьбы, торцовку, отрезные работы. При оснащении станка поворотным столом и дополнительной оснасткой спектр выполняемых работ существенно расширяется.

Продольно-фрезерные. Предназначены для выполнения черновой, промежуточной и чистовой обработки плоских и фигурных поверхностей. Станок оснащен фрезой из быстрорежущих сталей либо имеющей твердосплавные пластинки, поэтому может работать со всеми черными и цветными металлами и их сплавами. Рабочий стол перемещается горизонтально вдоль главной оси станка. Шпиндель с шпиндельной бабкой перемещаются вертикально и перпендикулярно оси. Конструкция может быть двухстоечной или одностоечной.

Портальные. Представляют собой высокотехнологичные центры с ЧПУ. Фрезерные станки портального типа могут работать с габаритными заготовками, в том числе нестандартных размеров. Такое оборудование с ЧПУ востребовано во всех отраслях промышленности, где требуются сложные детали высокой точности изготовления. Условно станки можно разделить на три группы. Это оборудование:

• с подвижным столом;
• подвижным порталом (стол неподвижен);
• траверсой, движущейся по X-оси.

Конструкция портального станка почти не отличается от стандартной. Она состоит из литой станины, к которой крепятся остальные узлы и механизмы. Это:

• система с двумя колоннами и поперечной траверсой, на которой закреплена шпиндельная бабка с инструментом (фрезой);
• инструментальный магазин барабанного или цепного типа;
• система ЧПУ с сервоприводами всех осей;
• направляющие качения и шарико-винтовые передачи;
• конвейер цепного и/или шнекового типа для уборки стружек.

Портальные станки отличаются высокой прочностью и жесткостью, благодаря чему в них могут применяться тяжелые режимы фрезерования, в том числе для обработки заготовок большой массы и габаритов. Такое оборудование применяется в производстве пресс-форм, трубных решеток, станин, бабок, стоек и других подобных изделий. Блок ЧПУ позволяет также изготавливать сложные детали высокой точности с малой погрешностью относительно чертежа.

Комбинированные. Так называются модели, технологические возможности и назначение которых существенно расширены за счет установки дополнительных блоков и/или узлов. К комбинированным вариантам можно отнести фрезерно-сверлильные и фрезерно-токарные станки, в том числе с ЧПУ. Первые применяются в деревообрабатывающей промышленности, вторые – в металлообрабатывающей.

Копировально-фрезерные. Предназначены для изготовления изделий (копий) по исходным образцам. Обычно оснащаются ЧПУ, что позволяет максимально точно воспроизводить исходник, независимо от размера партии. Копировально-фрезерное оборудование выпускается в нескольких модификациях: с нижним или верхним размещением шпинделя, с подвижным столом или кареткой. Последние имеют станину увеличенной длины, оснащенную продольными направляющими.

Шпоночно-фрезерные. Относятся к оборудованию узкого назначения, используются только для создания врезных канавок. Прорезание может проводиться одним из двух способов:

• инструмент сразу врезается на всю глубину, после чего перемещается в заданном направлении. В этом случае для вырезания канавки делается только один проход;
• инструмент осуществляет возвратно-поступательные движения по всей длине. С каждым проходом фреза снимает небольшой слой материала, пока не будет достигнута требуемая глубина канавки.

К отдельной категории относятся настольные модели и станки с ЧПУ. Блоком с числовым программным управлением может оснащаться любой вид станков из перечисленных выше. Внедрение ЧПУ позволяет повысить производительность работ без снижения их качества, добиться высокой точности и максимального соответствия чертежам.

Каждая модель, независимо от категории, к которой она относится, работает по стандартному принципу:

• заготовка крепится в нужном положении на рабочем столе;
• оператор выбирает нужную фрезу для выполнения работы;
• выбранный инструмент крепится в шпинделе;
• оператор задает требуемые параметры работы.

Затем проводятся фрезеровальные работы. Они могут осуществляться в ручном, полуавтоматическом или автоматическом режиме. После завершения рабочего цикла станок отключается, готовая деталь проходит визуальный контроль. Если работы ведутся на оборудовании с ЧПУ, вмешательство человека минимально.

В перечень работ, которые могут выполнять фрезерные станки, входят:

• фрезерование плоских и фигурных поверхностей и профилей;
• сверление отверстий различного диаметра;
• вырезание канавок и пазов;
• обработка торцов (торцовка);
• формирование внутренних и наружных шлиц;
• объемное и плоское гравирование;
• раскройка листового проката.

Разнообразие работ, которые могут выполнять фрезерные станки различных категорий, позволяет использовать их в различных отраслях промышленности. Установка блока с ЧПУ позволит повысить производительность процесса без снижения качества изготавливаемых деталей.

Какие фрезерные станки Вы можете у нас купить?

Обрабатывающие центры

60 товаров

Фрезерные станки

30 товаров

Вертикальные фрезерные обрабатывающие центры с ЧПУ

42 товара

Горизонтальные фрезерные обрабатывающие центры с ЧПУ

12 товаров

Портальные фрезерные станки с ЧПУ

6 товаров

Универсальные фрезерные станки

11 товаров

Консольно-фрезерные станки

19 товаров

Копировально-фрезерные станки

8 товаров