Тема 8. Фрезерные станки. Конструкции [ 1]

8.1. Консольные фрезерные станки (кфс)

Предназначены для обработки плоских и фа­сонных поверхностей небольших и средних деталей произвольной формы: плоских, кор­пусных, типа тел вращения и фигурных. Кро­ме фрезерования на станках можно проводить сверление, зенкерование, растачивание и раз­вертывание отверстий, а также нарезание резь­бы.

Основная область использования КФС - единичное и мелкосерийное производство. Однако при оснащении их специальными приспособлениями и устройствами автомати­зации рабочих циклов, а также системами ЧПУ станки ,могут эффективно эксплуатиро­ваться в серийном производстве.

В качестве основного параметра, по ко­торому построены типо размерные ряды стан­ков, принята ширина рабочей поверхности стола.

Для обработки деталей с нескольких сто­рон станки могут оснащаться поворотными столами с горизонтальной или (и) вертикаль­ной осью вращения.

Области применения и основные осо­бенности различных типов КФС приведены в табл. 8.1.

Размеры КФС с шириной стола 100 - 400 мм стандартизированы в ГОСТ 165-81. Традиционно выделяются в самостоятельную группу точные широкоуниверсальные фрезер­ные станки (ШУИФС), которые широко ос­нащены инструментальной оснасткой.

Несущая система КФС состоит из осно­вания и стойки. Стойки отливаются из серого или модифицированного чугуна и снабжены направляющими для вертикального перемеще­ния консоли и горизонтального перемещения ползуна, если таковое предусмотрено. Направ­ляющие используют как типа "ласточкин хвост", так и прямоугольные. Полости основа­ния используют как отстойники и резервуары для СОЖ; на основании могут монтироваться корыта различной конфигурации для сбора СОЖ и стружки.

Столы имеют, как правило, удлиненную прямоугольную форму с отношением длины к ширине 2,5 : 1, что обеспечивает возможность работы с дополнительными приспособлениями (например, делительной головкой), а также обработки длинномерных деталей. Для креп­ления приспособлений и обрабатываемых де­талей на столах используют продольно распо­ложенные Т-образные пазы. Для перемещения столов применяют винтовые, реже червячно- реечные передачи.

Не выдвижные или расположенные в пи- ноли либо выдвижном ползуне шпиндельные узлы испытывают значительные нагрузки и монтируются на радиальных или радиально- упорных роликоподшипниках. При использо­вании радиальных подшипников предусматри­вают также дополнительный упорный шари­коподшипник.

Установку инструмента осуществляют с помощью конуса с конусностью 7 : 24, либо (для крупных торцовых фрез) на конце шпин­деля с центровкой по его наружному диаметру. Для передачи крутящего момента на переднем торце шпинделя имеются съемные или выпол­ненные как одно целое призматические шпон­ки. Для зажима инструмента в шпинделе ис­пользуют ручные или механизированные уст­ройства.

Таблица 8.1. Основные типы консольно-фрезерных станков

Тип и схемы станков	Основные компоновочные и конструктивные особенности	Область применения
Консольные фрезерные Горизонтальные 1)	Одно шпиндельные станки с горизон­тальным шпинделем и дополнитель­ной опорой ("серьгой") для инстру­ментальной оправки. Крестово пере- мещающийся в горизонтальной плос­кости стол смонтирован на вертикаль­но перемещающейся по направляю­щим стойки консоли. В универсаль­ных станках предусматривается воз­можность поворота стола в горизон­тальной плоскости на угол до ± 45°. На станках могут устанавливаться дол­бежные и вертикальные фрезерные головки	Станки с шириной стола 100 - 400 мм. Используются для обработки плоско­стей, пазов и фа­сонных (в том числе винтовых) поверхностей в единичном и мел­косерийном про­изводстве в основ­ных и вспомога­тельных цехах
Консольные фрезерные горизонтальные универсальные 2)	Станки с основным горизонтальным и дополнительным поворотно-наклон­ным шпинделем (а), смонтированны­ми на ползуне, имеющем установоч­ное горизонтальное перемещение. В качестве дополнительного шпиндель­ного устройства может быть использо­вана поворотно-наклонная фрезерная головка с автономным приводом глав­ного движения (б). Крестово перемещающийся в горизонтальной плоско­сти стол смонтирован на вертикально перемещающемся по направляющим стойке консоли	Станки с шириной стола 100 - 400 мм. Используются в инструментальных и других вспомо­гательных цехах для обработки произвольно рас­положенных в пространстве по­верхностей за одну установку обраба­тываемой детали
Фрезерные широкоуниверсальные инструментальные 3)	Станки с горизонтальным и дополни­тельным откидным вертикальным шпинделем, смонтированными на поперечно-подвижном в горизонталь­ной плоскости ползуне. Стол с верти­кальной поверхностью для крепления как обрабатываемой детали, так и го­ризонтального неповоротного или поворотного рабочего стола совершает крестовое перемещение в вертикаль­ной плоскости. Могут оснащаться устройствами ЧПУ и автоматизации смены инструментов и заготовок	Станки с шириной вертикального стола 125 - 500 мм. Используются для выполнения раз­нообразных фре­зерных, а также сверлильных и расточных работ в единичном и мел­косерийном, а при оснащении уст­ройствами ЧПУ, и в серийном про­изводстве

Продолжение табл. 8.1

Тип и схемы станков	Основные компоновочные и конструктивные особенности	Область применения
Консольные фрезерные вертикальные 4)	Станки с вертикальным или поворот­ным в вертикальной плоскости пинольным шпинделем. Крестово пере­мешающийся в горизонтальной плос­кости стол смонтирован на вертикаль­но перемещающейся по направляю­щим стойки консоли. Оснащаются копировальными устройствами и сравнительно простыми устройствами ЧПУ	Станки с шириной стола 100 - 400 мм. Используются для фрезерования и растачивания раз­личных, в том числе наклонных поверхностей в единичном и мел­косерийном, а при оснащении уст­ройствами автома­тизации цикла, в серийном произ­водстве
Консольные фрезерные вертикальные с ползуном 5)	Модификация консольно-фрезерных вертикальных станков со шпинделем, смонтированным в вертикально под­вижном ползуне. Могут оснащаться устройствами ЧПУ и автоматизации смены инструментов	Станки с шириной стола 320 - 400 мм. Оснащенные уст­ройствами автома­тизации станка используются в серийном произ­водстве
Широкоуниверсальные консольные фрезерные	Станок поворотный относительно двух (а) или трех (б) осей шпинделем, смонтированным на поперечно- подвижном ползуне. Может также оснащаться поворотной относительно горизонтальной оси фрезерной голов­кой с вертикальным и горизонталь­ным шпинделями (в). Горизонталь­ный, перемещающийся только в про­дольном направлении, стол смонтиро­ван на вертикально перемещающейся по направляющим стойке консоли 6)	Станки с шириной стола 320 - 400 мм. Используются для обработки деталей повышенной точ­ности с произ­вольно располо­женными в про­странстве поверх­ностями во вспо­могательных це­хах, единичном и мелкосерийном производстве

Рис. 8.1. Шпиндельные узлы консольно-фрезерных станков:

а - с ручным зажимом инструмента; б - с электромеханическим зажимом

Рис. 8.2.. Коробка скоростей консольно-фрезерного станка

При ручном зажиме в шпинделе преду­сматривается сквозное отверстие для штанги упирающейся в задний его торец, и передним резьбовым концом взаимодействующей с резь­бовым отверстием в хвостовике инструмента (инструментальной оправки). На переднем торце шпинделя выполняют резьбовые отвер­стия для закрепления фрез, устанавливаемых по его наружному диаметру. На рис. 8.1 показаны шпиндельные узлы КФС с ручным и электромеханическим зажимом инструмента.

В станках с ручным управлением обычно используют ступенчато-регулируемые приво­ды, которые состоят из асинхронного электро­двигателя и коробки скоростей. Ступенчатые коробки скоростей с горизонтальными валами монтируются в станине (рис. 8.2), либо ползуне, несущем шпиндельный узел. Связь коробки скоростей с вертикальным шпинде­лем осуществляется через быстроходные кони­ческие зубчатые колеса. Переключение частот вращения шпинделя производится вручную, либо с помощью дистанционных гидравличе­ских или электромеханических (в том числе зубчатых электромагнитных муфт) устройств.

В автоматизированных станках с бессту­пенчатым приводом главного движения ис­пользуют электродвигатели постоянного тока или асинхронные электродвигатели перемен­ного тока с частотным регулированием, при­чем для обеспечения постоянной мощности на большей части диапазона частот вращения шпинделя используют двух- или трехступенча­тые зубчатые переборы.

На горизонтальных широкоуниверсаль­ных КФС используют поворотные фрезерные головки с электродвигателем, установленным на головке и связанным со шпинделем через временной и зубчатый переборы (рис. 8.3).

В приводах подач станков с ручным управлением используются нерегулируемые электродвигатели переменного тока со ступен­чатыми коробками подач.

В ШУИФС и вертикальных КФС с пол­зуном, оснащенных устройством ЧПУ, ис­пользуют раздельные приводы подач по управляемым координатам с регулируемыми электродвигателями, связанными через редук­тор или напрямую с шариковыми винтовыми механизмами перемещения исполнительных органов.

Технические возможности станков могут быть значительно расширены применением принадлежностей и приспособлений: свер­лильной, резцовой, быстроходной фрезерной, долбежной, подрезанной и шлифовальной инструментальных головок, делительной го­ловки поворотного и поворотно-наклонного стола, измерительной оснастки и т. д.

Рис. 8.3. Поворотная фрезерная головка