Вертикально-фрезерные станки

Станки консольно-фрезерные

Консольно-фрезерные станки – это наиболее распространенный тип станков, применяемых для фрезерных работ. Название консольно-фрезерные станки получили от консольного кронштейна (консоли), который перемещается по вертикальным направляющим станины станка и служит опорой для горизонтальных перемещений стола.

Наличие консоли, сообщая консольно-фрезерным станкам ряд удобств при обслуживании, несколько понижает жесткость при стыке со станиной, поэтому в конструкциях современных станков значительно увеличена длина направляющих консоли, созданы устройства для закрепления подвижных частей станка, повышена жесткость корпусных деталей.

Так как большей частью детали, применяемые в машиностроении, по размерам вписываются в габариты консольно-фрезерных станков общего назначения, парк фрезерных станков в механических цехах в основном укомплектован горизонтально- и вертикально-фрезерными станками консольного типа, а парк инструментальных и ремонтно-механических цехов, кроме того, еще и универсально-фрезерными и широкоуниверсально-фрезерными.

Кроме того, на базе некоторых основных моделей выпускаются модификации. Например, на базе вертикально-фрезерных станков 6М12П и 6М13П выпускаются быстроходные консольные вертикально-фрезерные станки 6М12Г1Б и 6М13ПБ. На базе горизонтально-фрезерного станка 6М82Г выпускается более быстроходная модель станка 6М82ГБ. На базе универсально-фрезерных станков 6Н81 и 6Н82 выпускаются широкоуниверсальные фрезерные станки 6Н81А и 6М82Ш. Широкоуниверсальные фрезерные станки в настоящее время находят широкое применение в единичном и мелкосерийном производствах для выполнения разнообразных фрезерных, расточных и сверлильных работ. На этих станках можно изготовлять металлические модели, штампы-формы, шаблоны, кулачки и т. п.

Широкоуниверсальный станок 6Н81А имеет шпиндельную головку, расположенную на хоботе и поворачивающуюся вокруг горизонтальной оси от 0 до 115°. В горизонтальном положении головки станок работает, как горизонтально-фрезерный, а в вертикальном положении, как вертикально-фрезерный.

Широкоуниверсальный станок 6М82Ш и аналогичный по конструкции станок большего размера 6М83Ш имеют два шпинделя: один — горизонтальный, как у обычного горизонтально-фрезерного станка, второй расположен на хоботе и может быть установлен под любым требуемым углом. Применение делительной головки и круглого поворотного стола значительно расширяет области применения этих станков. Для обработки различного рода поверхностей, а также крупногабаритных заготовок, превышающих по размерам площадь стола, вертикальная шпиндельная бабка смонтирована на выдвижном хоботе и может поворачиваться под любым углом в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. При этом возможна одновременная работа горизонтального и вертикального шпинделей

Типоразмеры консольно-фрезерных станков принято характеризовать по величине рабочей (крепежной) поверхности стола. Консольно-фрезерные станки могут иметь горизонтальное, универсальное (широкоуниверсальные) и вертикальное исполнение при одной и той же величине рабочей поверхности стола. Сочетание разных исполнений станка при одинаковой основной размерной характеристике стола называют размерной гаммой станков.

В СССР было освоено производство консольно-фрезерных станков пяти типоразмеров: № 0; № 1; № 2; № 3 и № 4, причем по каждому размеру выпускалась полная гамма станков — горизонтальные, универсальные и вертикальные. Каждый станок одной размерной гаммы имел в шифре одинаковое обозначение, соответствующее размеру рабочей поверхности стола.

В зависимости от размера рабочей поверхности стола различают следующие размеры консольно-фрезерных станков:

Размер	Гамма станков	Размер стола, мм
6Р10, 6Р80, 6Р80Г, 6Р80Ш	200 х 800
1	6Н11, 6Н81, 6Н81Г; 6Р11, 6Р81, 6Р81Г, 6Р81Ш	250 х 1000
2	6М12П, 6М82, 6М82Г; 6Р12, 6Р82, 6Р82Ш; 6Т12, 6Т82, 6Т82Г, 6Т82Ш	320 х 1250
3	6М13П, 6М83, 6М83Г; 6Р13, 6Р83; 6Т13, 6Т83, 6Т83Г	400 х 1600
4	6М14П, 6М84, 6М84Г	500 х 2000

В соответствии с размерами стола меняются габаритные размеры самого станка и его основных узлов (станины, стола, салазок, консоли, хобота), мощность электродвигателя и величина наибольшего перемещения (хода) стола в продольном, салазок в поперечном и консоли в вертикальном направлениях.

Меры безопасности при работе

Так как сам вертикальный фрезерный станок работает медленно, то чаще всего травмы происходят из-за попадания пальцев рук под зубцы фрезы. Поэтому категорически запрещено удалять стружку руками, чистку зубцов фрезы необходимо производить специальной щёткой.

Причиной несчастного случая может быть попадание стружки в глаз. Во избежание этого при работе надо обязательно надевать защитные очки.

Специальная одежда должна быть не слишком прочной и плотно облегать тело. Так как концы болтающейся одежды могут попасть под вращающиеся механизмы и причинить телесные повреждения.

Можно получить травму вследствие неосторожного обращения с обрабатываемыми деталями. Тяжёлые детали, падая, могут причинить увечье ног или рук. Неисправность электрических приборов и неосторожное обращение с ними может привести к поражению электрическим током

Чтобы устранить возможность падения при движении по скользкому полу, нужно работать в специальной обуви

Неисправность электрических приборов и неосторожное обращение с ними может привести к поражению электрическим током. Чтобы устранить возможность падения при движении по скользкому полу, нужно работать в специальной обуви. Чтобы устранить возможность падения при движении по скользкому полу, нужно работать в специальной обуви

Чтобы устранить возможность падения при движении по скользкому полу, нужно работать в специальной обуви.

Процесс фрезерования позволяет получать детали различной формы и размеров. Наиболее распространенным вариантом фрезерного станка по металлу можно назвать вариант исполнения, когда шпиндель расположен вертикально. Подобное оборудование стали называть вертикально-фрезерными станками.

Этап развития станков до появления ЧПУ

Все станки можно разделить на две группы:

1. Группа, в которой установка режимов работы, подача и другие действия проводятся человеком.
2. Группа обрабатывающих станков по металлу, работа которых полностью или частично автоматизирована при помощи блока с числовым программным управлением.

Фрезерный станок с вертикально расположенным шпинделем без ЧПУ используются уже на протяжении нескольких десятилетий. Наиболее популярными стали следующие модели: 6Т12, 6М12П, 6Р12, 6Р12Б. Эти представители группы фрезерных станков были очень распространены в бывшем СССР. Только после того, как было доказано расчетами и на практике превосходство ЧПУ с экономической точки зрения и другим характеристикам, эти станки по металлу стали заменять новыми. Тем не менее, 6Р12 можно встретить практически на всех крупных машиностроительных заводах.

Если провести краткое описание характеристик этого оборудования, то можно выделить следующие их особенности:

1. проводят обработку практически всех металлов и сплавов, в том числе и чугуна. по этому показателю ограничением является устойчивость используемого режущего инструмента к стиранию, разрушению при обработке с указанными режимами работы определенного типа материала.
2. схожая конструкция: наличие фрезерной бабки, стола, салазок, шпинделя, станины.
3. надежность и неприхотливость – качества, которые обусловили популярность указанных выше станков. на момент производства эти станки экспортировались во многие страны мира.
4. при помощи них можно проводить фрезерование, сверление, растачивание. Кроме этого отметим появление механизма поворота головки на угол 45° относительно стола. Эта особенность позволила создавать элементы, которые расположены относительно плоскости основания под определенным углом.

Где приобрести оборудования тех времен?

Продавец осуществляет доставку и при необходимости консультирует по поводу модернизации оборудования. Основное преимущество Советского оборудования в том, что оно легко улучшается, а все основные узлы достаточно просто заменить, что значительно продлевает срок службы станка.

Станки Советского производства отличаются надежность и качеством обработки, а также универсальностью. Большинство моделей можно дополнительно улучшить и расширить их функциональные возможности. Именно поэтому практически все Советские станки до сих пор используются в машиностроительном и металлообрабатывающем производстве.

Обработка кромки — работа с шаблоном

Обработку кромки обычной доски проще и быстрее проводить на рейсмусе, но если его нет, ручной фрезер тоже справится, вот только займет это больше времени. Есть два способа: без шаблона и с шаблоном. Если это первый опыт работы с фрезером — лучше использовать шаблон. При обработке кромок досок нужны прямые кромочные фрезы, причем, скорее всего, понадобятся две — с подшипником в начале и в конце режущей части (на фото).

Для обработки кромки — сделать ровную поверхность

В качестве шаблона можно использовать уже обработанную доску или, например, строительное правило. Длина шаблона должна быть немного больше длины заготовки — на 5-6 радиусов фрезы с каждой стороны. Это даст возможность избежать «нырка» фрезы в материал в начале и в конце. Один важный момент: горизонтальная плоскость (перпендикулярная обрабатываемой) должна быть ровной. В всяком случае ее кривизна не должна быть больше, чем зазор между подшипником и режущей частью, иначе фреза будет задевать шаблон, а это очень нехорошо — он становится неидеальным и нанесенные неровности отобразятся на других копиях.

Типы оборудования

Существует несколько основных типов ЧПУ фрезерных станков:

• Вертикальные фрезерные станки имеют вертикальный шпиндель, похожий на сверлильный пресс, но с X-Y столом, который позволяет автоматически позиционировать обрабатываемый материал.
• Горизонтальные фрезерные станки также имеют X-Y стол для позиционирования изделия; Однако, фрезы устанавливаются на горизонтальной оправке поперек стола.
• Универсальный фрезерный автомат может использоваться для вертикального или горизонтального фрезерования. Головка шпинделя прикреплена шарнирным соединением, чтобы был возможен любой из типов фрезерования.
• Портальные фрезерные станки ЧПУ используются с большими заготовками. Они позволяют добавлять шпиндель по мере необходимости для пятиосевых и шестиосевых фрезерных станков.
• Фрезерный обрабатывающий центр с ЧПУ – это агрегат, который используются для автоматического повторения операций. Большинство обрабатывающих центров имеют числовое программное управление (ЧПУ).
• Фрезерные станки с ЧПУ запрограммированы набором команд, называемых G-кодами, и используют инструменты CAT (с V-образным фланцем), BT или HSK.

Дополнительные функции

Рассмотрим некоторые из отдельных функций, доступных в фрезерных (CNC) станках:

• Программа обработки детали может быть введена в контроллер через клавиатуру или при помощи сканирования перфорированной ленты считывающим устройством в блоке управления.
• Программа обработки детали, однажды введенная в память компьютера, может использоваться и повторяться множество раз.
• Программа обработки детали может редактироваться и оптимизироваться непосредственно на станке. Если есть какие-либо изменения в дизайне изделия, программа без труда может быть изменена в соответствии с требованиями.
• Ввод информации может быть в значительной степени упрощен за счет использования специальных подпрограмм, разработанных для повторяющихся последовательностей обработки. Для обычных операций, таких как сверление отверстий по кругу (при использовании сверлильно фрезерного станка с ЧПУ), могут быть созданы и сохранены специальные программные циклы в памяти компьютера. Эти программы или подпрограммы могут быть извлечены и использованы любое количество раз; При этом необходимо указать только определенные параметры, и компьютерное управление выполнит автоматически необходимые вычисления и последующие действия.
• У станков с ЧПУ имеется средство для проверки программы обработки детали без фактического ее запуска на станке. Система управления проверяет программу обработки детали, и движение режущего инструмента в каждой операции, с отображением на экране монитора (блок видеодисплея). Форма компонента, которая будет получена после обработки, также отображается на экране без фактической обработки. Обычно такой функцией оснащен фрезерный центр с ЧПУ.
• Блок управления с ЧПУ позволяет компенсировать любые изменения в размерах режущего инструмента. Когда написана программа обработки детали, оператор станка проставляет конкретный тип и размер режущего инструмента, например, если это гравер. Но в действительности использование программы обработки на станке может быть недоступно для конкретной фрезы. Система управления ЧПУ позволяет компенсировать разницу между запрограммированным инструментом и используемым.
• С системами управления ЧПУ можно получить информацию об использовании оборудования, которая будет очень полезна для контроля производства. Система может предоставлять такую информацию, ​​как количество произведенных компонентов, время на компонент, время для установки задания, время, в течение которого используется конкретный инструмент, время, в течение которого машина не работает, диагностика неисправностей и многое другое.

Современные модели

Современные промышленные предприятия широко используют высокоточное оборудование с числовым программным управлением, однако, невозможно представить предприятие без оборудования с механическим управлением. Хотя механическим его можно назвать условно, так как практически все элементы конструкции работают от электрических приводов. Механическими остались приводы подачи стола и шпинделя с дублированием задания постоянной числовой величины подачи электрическим приводом.

У производителей фрезерно-вертикальных станков выпускаемые модели имеют одинаково узнаваемые черты.

Основным недостатком всех моделей можно считать высокую стоимость и ограниченный срок эксплуатации. Кроме этого, сложно найти специалиста, который сможет отремонтировать неполадку, если поставщик после реализации продукции не предоставляет последующего обслуживания.

К вертикально-фрезерным станкам относятся следующие модели: 6М12П, 6Р12Б, 6С12, 6Н12, 6Р12, 6Т12. Они нашли широкое применение не только в бывших республиках СССР, но и успешно экспортируются за рубеж. Это надёжное, качественное оборудование, которое не требует к себе пристального внимания. Современные заводы систематически улучшают конструкцию оборудования и по возможности увеличивают скорость резания. Из года в год технологические возможности различных моделей улучшаются.

Составляющие фрезерного станка с ЧПУ

Итак, поставляемые на рынок фрезерно-гравировальные станки с ЧПУ являются автоматизированным комплексом обработки заготовок из пластика, металла, древесины, камня и других материалов. Но, несмотря на свое внушительное разнообразие, в глобальном конструктивном смысле все модели схожи и состоят из общих частей.

К числу таковых относятся:

• Механические узлы и агрегаты;
• Электронные системы контроля;
• Управляющий блок фрезерного станка с ЧПУ.

Механическая часть фрезерного оборудования включает станину, рабочий стол с элементами фиксации заготовки, портал со шпинделем, шаговые электродвигатели, цангу и цанговый патрон, а также ряд других элементов.

Разумеется, главным рабочим инструментом фрезера является металлическая фреза. Эта разновидность инструмента обработки заготовок представлена в широком разнообразии. Фрезы различаются по размеру, типу, назначению для выполнения той или иной операции. Они меняются в ручном (оператором) или автоматическом режиме на современном фрезерном оборудовании. Подбирая ту или иную фрезу, можно выполнять гравирование поверхности заготовки, создание объемного рельефа, ее сверление, обработку краев и другие операции.

Фрезерные работы на станках с ЧПУ осуществляются следующим образом. Вращательное движение фрезе сообщает электромотор шпинделя, который подвешен на портале фрезерного станка. Получая команды от контроллера ЧПУ, электромоторы перемещают портал по соответствующим координатам в трех плоскостях. Это позволяет правильно и точно позиционировать фрезу над обрабатываемой заготовкой.

Перемещением шпинделя, параметрами вращения фрезы, интенсивностью охлаждения и другими факторами управляет соответствующие системы на базе ЧПУ. Точность позиционирования фрезы высока, что положительно сказывается на качестве готовых изделий — она лишь немногим уступается лазерной обработке. По этой причине фрезерные граверы с ЧПУ активно применяются для производства серийных изделий и прецизионной обработки различных изделий.

Электронные системы контроля отслеживают перемещение рабочего инструмента станка.

Их работа основана на алгоритмах числового программного управления, заданных непосредственно через модель обработки заготовки.

Их наличие позволяет практически полностью исключить брак в производстве изделий и своевременно обнаружить отклонения в режиме обработки без участия оператора.

Блок управления станком благодаря установленному софту отдает команды системе фрезерного станка. Его задача заключается в перекодировке загруженной модели обработки заготовки, построенной в AutoCAD, SolidWorks, 3DMAX, ARTCAM, Corel Draw в так называемый G-код. Последний представляет собой специализированные команды, направляемые электродвигателям фрезера. Таким образом, графический файл преобразуется в четкий алгоритм работы механического оборудования с заданным фрезерным набором.

Что нужно учесть при выборе оборудования?

Выбирая оборудование следует учесть ряд характеристик, особенно если речь идет о покупке домашнего станка. Приборы, использующиеся в промышленных целях, обычно подбираются группой специалистов.

Размер заготовок

Домашний станок не в силах обрабатывать большие детали максимально быстро. Его функциональность ограничена. Для начала потребитель оценивает, с какими деталями по конфигурации по размеру он будет работать. Обычно небольшой настольный прибор с горизонтальным столом удовлетворят потребности в иссечении обычных заготовок. А вот если нужно обточить коленвал, тормозные диски, необычный уголок потребуется устройство с вертикальной осью.

Универсальные фрезерные станки выбирают те, у кого домашняя мастерская. С числовым управлением — слишком трудные для самостоятельного использования.

Мощность

Мощность, которую показывает фрезер, принято считать эффективностью работы. Но учитывать стоит не только то, сколько и за какое время деталей сделано, а и возможности подключения. Не все домашние приборы подключатся к сети 380 В, что характерно для промышленных линий. Для самостоятельного использования избавляются варианты мощностью 220 В, которые избавят вас от протягивания дополнительного кабеля.

Диаметры сверления

Диаметры сверления напрямую определяются используемыми видами инструментов. Некоторые из резервных станков, особенно те, что относят к годам производства до 1990 не оснащены возможностью замены на инструменты другого производителя. Современное же оборудование позволяет вставлять инструментарий другой компании, что дает широкое поле для работы. Диаметр сверления — важная характеристика для домашнего станка.

Вес

Фрезерные станки на производстве имеют вес от 2-2,5 тонн, могут быть вариации в меньшую или большую сторону. Понятно, что для использования дома такие не подойдут, даже если вы поставите их в гараж. Сейчас продаются мини варианты, при помощи которых начинающий и опытный мастер проводит работы по металлу. Весят они от 300 килограмм. Конечно, вес напрямую определяет функциональность. На самом маленьком по весу выточить можно только небольшие детали, ведь используются маломощные конструктивные узлы.

Расположение органов управления

Органы управления являются стандартными для такого вида оборудования. Система включает в себя следующие компоненты:

• включатель для аварийного запуска;
• включение и выключение гидростанции;
• кнопки управления столом;
• кнопка для старта вращательных движений шпинделя;
• кнопка для остановки шпинделя;
• переключатель ручного и механического режима работ;
• переключатели для включения охлаждения;
• тумблеры для подбора подач и координат;
• кулачки для остановки в нуль каждой из осей координат;
• ручные механизмы для продольного, вертикального и поперечного перемещения стола.

Также имеется рукоятка для зажима консоли на станине. Привод основного движения осуществляется от электродвигателя асинхронного типа через коробку скоростей, которая дат 18 частот вращения для шпинделя.

Консольно-фрезерные станки

Консольно-фрезерные станки наиболее распространены. Стол консольно-фрезерных станков с салазками расположен на консоли и перемещается в трех направлениях: продольном, поперечном и вертикальном.

Консольно-фрезерные станки делятся на горизонтально-фрезерные (с неповоротным столом), универсально-фрезерные (с поворотным столом) и вертикально-фрезерные. На базе вертикально-фрезерных станков выпускают копировально-фрезерные станки, станки с программным управлением и др.

Обрабатывать заготовки на консольно-фрезерных станках можно цилиндрическими, торцовыми, концевыми, дисковыми, угловыми, фасонными и другими фрезами. В табл.1 приведены значения основного параметра-ширины стола в зависимости от размера (номера) станка.

Ширина стола в зависимости от номера станка

№ станка	—	—	1	2	3	4
Ширина стола	125	160	200	250	320	400	500

Характеристика вертикальных фрезерных станков

Вертикальные конструкции – очень распространенная категория инструмента. Оснастка для фрезерного станка по металлу этой разновидности представлена режущими элементами цилиндрического, фасонного и концевого типа. Кроме этого оборудование позволяет выполнять операции сверления.

Назначение вертикально-фрезерных станков с ЧПУ:

• формирование пазов;
• обработки рамочных деталей;
• изготовление зубчатых колес;
• обработка углов, а также горизонтальных и вертикальных металлических поверхностей.

Оборудование вертикального типа благодаря своему строению обладает очень жесткой конструкцией. За счет этого появляется возможность выполнять обработку металлических деталей на высоком уровне качества. Коробка скоростей установлена на головке шпинделя.

Существует две категории вертикальных фрезерных станков по металлу:

1. Консольно-фрезерные.
2. Бесконсольные.

Бесконсольные станки по металлу дают возможность заниматься фрезерованием вертикальных, горизонтальных и наклонных поверхностей

Станок, в конструкции которого присутствует консоль, отличается лишь тем, что его гильза и шпиндель могут перемещаться по отношению к оси оборудования. Для изготовления деталей сложной формы используются 5-осевые фрезерные станки с ЧПУ. Такие конструкции обеспечивают очень высокое качество обработки и экономию. Они могут иметь встроенную память и возможность подключения к сети Интернет, а также множество других дополнительных опций. Некоторые варианты имеют съемные столы.

Консольно-фрезерные станки малых размеров с шириной стола 125*160 мм

Эти станки предназначены для обработки заготовок небольших размеров, главным образом из цветных металлов и сплавов, пластмасс и для чистого фрезерования заготовок из стали и чугуна. Автоматизированные станки позволяют вести обработку по заданному циклу.

Особенности горизонтальных фрезерных станков

Горизонтальные конструкции отличаются тем, что в них шпиндель имеет горизонтальный характер размещения. Инструмент этой категории используется для обработки металлических деталей небольшого размера.

В качестве оснастки для горизонтальных конструкций используются следующие виды фрез по металлу:

• фасонные;
• угловые;
• концевые;

Горизонтальный фрезерный станок представляет собой станину механизма с горизонтальным шпинделем, на котором располагается фреза, коробка передач и стол

• торцевые;
• цилиндрические.

Стандартная комплектация горизонтально-фрезерного станка с ЧПУ не позволяет выполнять обработку заготовок по винтовой поверхности. Для выполнения подобной операции потребуется дополнительное оснащение.

Благодаря своему строению горизонтальный инструмент позволяет устанавливать столешницу в разных положениях. Стол может располагаться перпендикулярно или параллельно по отношению к оси шпинделя. Все узловые и рабочие элементы конструкции монтируются на станине. Коробка скоростей, предназначенная для настройки вращательной скорости шпинделя, располагается внутри этого участка.