Введение
Фрезерный станок является основным оборудованием в цеху и ценится за его способность создавать сложные контуры, шпоночные пазы, канавки и плоские поверхности с помощью возвратно-поступательного одноточечного режущего инструмента. В отличие от фрезерных или фрезерно-расточных станков, инструмент фрезерного станка движется линейно вперед и назад, в то время как заготовка остается неподвижной на регулируемом столе. Несмотря на широкое распространение фрезерных станков с ЧПУ и протяжных станков в крупносерийном производстве, фасонорезные станки остаются ценным инструментом для тяжелой обработки металла, точного прорезания пазов и специальной обработки поверхностей.
Фасонорезный станок был впервые изобретен Сэмюэлем Бентам в конце 18 века и широко использовался в промышленности в 19 и 20 веках. Его простая, но прочная конструкция по-прежнему используется в ремонтных мастерских, центрах прототипирования и учебных классах.
Основные компоненты и принцип работы
Основные части станка-фрезы
Основание и колонна
Основание поглощает вибрации и придает жесткость, одновременно поддерживая весь узел станка и закрепляя его на полу цеха. Колонна, которая выходит из основания, содержит механизм быстрого возврата и обеспечивает точное направление движения ползуна.
Стол, суппорт и поперечная рейка
Стол, установленный на суппорте, имеет Т-образные пазы для надежного зажима и поддерживает заготовку. Поперечная рейка облегчает как вертикальную, так и поперечную регулировку благодаря креплению к вертикальным направляющим колонны. Возможность точного позиционного управления обеспечивается за счет интеграции движений суппорта и поперечного суппорта.
Плунжер и инструментальная головка
Возвратно-поступательное движение обеспечивается плунжером, который также несет инструментальную головку, содержащую режущий инструмент. Клапанная коробка, которая откидывается вверх при обратном ходе, фартук и винты регулировки глубины резания являются частью инструментальной головки плунжера.
Принцип работы: взаимное режущее действие
Одноточечный инструмент входит в заготовку во время прямого (режущего) хода, удаляя тем самым материал. Клапанный механизм облегчает извлечение инструмента из реза во время нережущего обратного хода. Подача начинается постепенно за счет использования приводных механизмов подачи или регулировки стола.
Механизмы быстрого возврата
Примерами таких механизмов являются механизм быстрого возврата Уитворта (кривошип и шлицевая тяга), гидравлические приводы и современные автоматические подачи с защелкой и храповым механизмом. Доказано, что ускорение нережущего хода в этих системах позволяет максимально увеличить время резания.
Типы станка-фрезы
Стандартный (кривошипный) станка-фрезы
Использует вращающуюся шестерню и кривошип для привода ползуна. Подходит для общей обработки плоских поверхностей.
Гидравлический фрезерный станок
Использует гидравлические цилиндры для плавной, бесшумной работы и постоянной режущей силы. Идеально подходит для повторяющихся глубоких прорезов и производственных условий.
Вертикальные и горизонтальные станка-фрезы
- Горизонтальный фрезерный станок:ползун перемещается по горизонтальной оси, идеально подходит для пазов, шпоночных пазов и внешней обработки.
- Вертикальный фрезерный станок: ползун движется вертикально; универсален для внутренних пазов, наклонных поверхностей и многоплоскостной обработки.
Варианты с редуктором, универсальные и с подвижной головкой
- Фрезерный станок с редуктором: привод с зубчатой рейкой и шестерней; регулируемые скорости и длины хода.
- Универсальный фрезерный станок:дополнительные поворотные и наклонные движения позволяют выполнять обработку под различными углами.
- Фрезерный станок с подвижной головкой:ползун перемещается по диагонали, удерживая инструмент в неподвижном состоянии, пока стол движется — полезно для больших или неудобных деталей.
Сравнение типов фрезерных станков
| Особенность | Стандартный кривошип | Гидравлический | Вертикальный | Универсальный | Передвижная головка |
|---|---|---|---|---|---|
| Регулировка хода | Ручные передачи | Переменный масляный | Ручной подъем | Поворот + наклон | Фиксированная ось головки |
| Постоянство силы резания | Умеренный | Высокий | Умеренный | Умеренный | Высокая |
| Шум и вибрация | Высокий | Низкий | Умеренный | Умеренный | Низкая |
| Возможность сложной геометрии | Низкий | Низкий | Умеренный | Высокий | Высокая |
| Пригодность для объема производства | Низкий-средний | Высокий | Низкий-средний | Средний | Средняя |
Применение профилировочной машины
Профилировочная машина является одним из самых универсальных инструментов в производственных и ремонтных мастерских, широко используемым наряду с фрезерными и токарными станками. Ее основная функция заключается в создании прямых, плоских или угловых поверхностей на заготовке, как горизонтальных, так и вертикальных, а также в сглаживании шероховатых поверхностей для точной обработки. Помимо обработки поверхностей, профилировочные станки необходимы для изготовления внутренних шлицов, пазов и шпоночных пазов в шкивах или шестернях, а также для формирования вогнутых, выпуклых или сложных контуров.
Важное применение они нашли в производстве зубчатых колес, где возвратно-поступательный резец используется для формирования зубьев цилиндрических, косозубых, конических или червячных зубчатых колес с помощью точной индексации и контролируемой подачи. В некоторых случаях резец в форме шестерни позволяет сформировать все зубчатое колесо за один рабочий цикл. Благодаря своей надежности и адаптивности, фасонообразующие станки остаются практичным решением для задач, требующих точности, долговечности и эффективного удаления материала в современном производстве.
Преимущества, ограничения и оптимальные области применения
Основные преимущества
- Прочная конструкция:обрабатывает тяжелые и крупногабаритные заготовки.
- Глубокие пропилы и пазы: точное удаление значительного количества материала.
- Качество поверхности: одноточечный инструмент обеспечивает высокое качество обработки плоских поверхностей.
- Простота и стоимость:более низкие начальные инвестиции по сравнению с многоосевыми фрезерными станками с ЧПУ.
- Универсальность в отношении материалов:металлы, пластмассы и дерево с использованием соответствующих инструментов.
Признанные недостатки
- Ограниченная универсальность:не подходит для сложных 3D-контуров или мелких, сложных деталей.
- Низкая скорость резания: резка только в прямом ходе; время простоя в обратном ходе.
- Ограничение одним инструментом:для смены профилей требуется замена инструмента; нет многоинструментальной револьверной головки.
- Трудоемкая настройка:ручная регулировка и закрепление увеличивают время цикла.
Интеграция современных инноваций
Обработка на станках с ЧПУ и гибридные решения
Некоторые производители модернизируют фрезерные станки, оснащая их системами ЧПУ на осях стола, что позволяет осуществлять программное управление подачей и индексацией. Другие сочетают фрезерные станки с цифровой проверкой траектории инструмента.
Достижения в области автоматизации и инструментального оборудования
Быстросменные инструментальные держатели, приводные подачи стола и современные зажимные системы сокращают время настройки и увеличивают производительность.
Влияние материаловедения
Усовершенствованные покрытия и твердосплавные пластины продлевают срок службы режущих инструментов, особенно при обработке закаленных сталей или экзотических сплавов.
Заключение
Фрезерные станки по-прежнему остаются важным активом в цехах, где требуется тяжелая плоскошлифовальная обработка, точное резание пазов и экономичное мелкосерийное производство. Подбирая тип станка — стандартный, гидравлический, универсальный — для конкретных задач, цеха могут использовать преимущества фрезерного станка, одновременно снижая его ограничения.
