8.2. Бесконсольные фрезерные станки (бфс)

предназначены для обработки плоских и фа­сонных поверхностей плоскостных и корпус­ных деталей средних и больших размеров в разнообразных условиях основного производ­ства машиностроительных предприятий. Учи­тывая сложность переустановки крупных кор­пусных деталей на БФС могут осуществляться также расточные и сверлильные операции. Станки оснащает поворотными или поворот­но-наклонными столами - для обработки сравнительно небольших заготовок и угловы­ми, поворотными и поворотно-наклонными инструментальными головками - для обрабо­ток крупногабаритных деталей с разных сто­рон.

Современные БФС практически не изго­товляют с ручным управлением и оснащают элементами программного управления (цифровая индикация с преднабором коорди­нат и т.д.) или ЧПУ .

Таблица 8.2. Основные типы бесконсольных вертикальных фрезерных станков

Тип и схемы станков	Основные компоновочные и кон­структивные особенности	Область применения
С вертикальным шпинделем 1)	Одно шпиндельные (а) или многошпиндельные (б) стан­ки с пинольным, ползунковым или не выдвижным шпинделем (шпинделями), смонтированным на верти- кально подвижной бабке. Крестовый в горизонтальной плоскости стол при необхо­димости оснащают поворот­ными вокруг горизонтальной оси или поворотно- наклонными столами. Воз­можно также оснащение ко­пировальными или про­граммно- копировальными устройствами, устройствами автоматической смены инст­рументов	Станки с шириной стола 250 - 1000 мм, с ручным управлением или ЧПУ ис­пользуют в единичном, ма­лосерийном и серийном производстве для обработки плоских и пространственных поверхностей в мелких и средних корпусных деталях произвольной формы. Мно­гошпиндельные станки с ЧПУ и копировальными устройствами используют в крупносерийном производ­стве
С поворотным шпинделем 2)	Одно шпиндельные станки с поворотным шпинделем пи- нольного или ползункового типа, смонтированным на вертикально-подвижной баб­ке. Крестовый в горизонталь­ной плоскости неповоротный (а) или с накладным пово­ротным вокруг горизонталь­ной оси дополнительным столом обычно в комплекте с задним центром для установ­ки обрабатываемых деталей типа тел вращения (б). Осна­щают устройствами ЧПУ	Станки с шириной стола 400 - 800 мм. Используют для обработки плоских и пространственных поверхно­стей в корпусных деталях типа тел вращения в серий­ном производстве
С поворотно-наклонным шпинделем 3)	Одно шпиндельные станки с поворотно-наклонным шпин­делем пинольного или пол- зункового типа, смонтиро­ванным на вертикально- подвижной бабке. Крестовый в горизонтальной плоскости неповоротный стол. Оснаща­ют устройствами ЧПУ	Станки с шириной стола 630 - 1000 мм используют для обработки сложных про­странственных поверхностей в деталях произвольной формы (штампов, сложных корпусов и т.п.) в условиях производств различных ти­пов

Станки можно оснащать копировальны­ми и программно-копировальными устройст­вами, механизмами автоматизации смены ин­струментов и смены заготовок.

.Области применения и основные осо­бенности вертикальных станков с крестовым столом основных типов приведены в табл. 8.2

Несущая система станков состоит из же­стких (обычно из качественного литого чугуна) деталей и в сочетании с развитой шпиндель­ной группой и главным приводом высокой мощности обеспечивает возможность работы на оптимальных режимах резания любыми инструментами, в том числе из сверхтвердых материалов и керамики.

В направляющих подвижных узлов ис­пользуются пары трения скольжения (закаленная сталь или чугуны - пластиковые накладки на подвижных узлах) по основным несущим граням и качения по боковым ори­ентирующим сторонам. В станках с удлинен­ными столами с отношением длины к ширине более 1,6 используют дополнительные направ­ляющие для поперечно-подвижных салазок.

Шпиндельные узлы монтируют на мощ­ных двухрядных роликовых подшипниках с коническим внутренним кольцом (для регули­рования натяга) и независимыми упорными шариковыми подшипниками. Возможно также использование конических радиально-упорных , подшипников, в том числе с регулируемым натягом. В ручных станках шпиндель монти­руется в гильзе, имеющей установочное пере­мещение; в станках с ЧПУ шпиндель выпол­нен неподвижным. Зажим инструмента в шпинделе механизирован, а в станках с ЧПУ - автоматизирован с помощью пружинно- гидравлических устройств.

В тяжело нагруженных и в то же время достаточно быстроходных шпинделях могут использоваться системы принудительного ох­лаждения от станции смазки зубчатых передач шпиндельной бабки. Привод главного движения осуществляется от асинхронного электро­двигателя через ступенчатую коробку скоро­стей (обычно 12 - 18 ступеней), либо от регу­лируемого электродвигателя через двух-, трех­ступенчатый перебор. Характерная для ручных бесконсольно-фрезерных станков конструкция пинольного шпиндельного узла, показана на рис. 8.4.

Рис. 8.4. Пинольный шпиндельный узел бесконсольно-фрезерного станка

Мощные, рассчитанные на тяжелые ус­ловия работы, а потому имеющие значитель­ную массу шпиндельные бабки, особенно при использовании поворотных и наклонно- поворотных шпинделей, имеют механизм гид- разгрузки.

Таблица 8.3. Основные типы бесконсольных продольных фрезерных станков

Тип и схемы станков	Основные компоновочные и кон­структивные особенности	Область применения
С подвижным столом и крестово- подвижной поперечиной 1)	Станки с вертикальным (о) или поворотно-наклонным (б) шпинделем, смонтиро­ванным на конце выдвижной поперечины, имеющей также вертикальное перемещение по неподвижной стойке. Продольно-подвижный го­ризонтальный стол. Осна­щают устройствами ЧПУ	Станки с шириной стола до 1250 мм используют для обработки (в том числе длинномерных) деталей произвольной формы в раз­личных условиях производ­ства
С подвижным столом и верти-кально- подвижной поперечиной 2)	Одностоечные (а) и двух сто- ечные (б) станки с верти­кальными или вертикальны­ми и горизонтальными вы­движными шпинделями. Вертикальные шпиндельные бабки смонтированы с воз­можностью горизонтального перемещения на вертикаль- но-подвижной поперечине. Горизонтальные шпиндель­ные бабки смонтированы на стойках с возможностью вертикального перемещения. Продольно-подвижный го­ризонтальный стол. Стойка или портал неподвижны и жестко связаны со станиной стола. Исполнения с пово­ротными до ± 45° шпин­дельными бабками	Станки с шириной стола 500 - 1600 (одностоечные) и 500 - 5000 мм (двух стоечные). Используют для обра­ботки деталей произвольной формы (в том числе длин­номерных) в различных условиях производства
С подвижным столом и неподвижной поперечиной 3)	Одностоечные (а) и двух сто- ечные (б) станки с верти­кальными шпинделями (шпиндельными бабками) ползункового типа, смонти­рованными с возможностью горизонтального перемеще­ния на неподвижной попе­речине. Продольно-подвижный стол. Стойка или портал неподвижны и жестко связа­ны со станиной стола. Явля­ются преимущественным	Станки с шириной стола 500 - 1600 (одностоечные) и 500 - 5000 мм (двух стоечные). Условия использова­ния те же, но при оснаще­нии ЧПУ с дополнительной возможностью фрезерова­ния произвольных контур­ных и объемных поверхно­стей

В приводах подачи .используют регули­руемые электродвигатели в сочетании с шари­ковыми винтовыми передачами и измеритель­ными преобразователями (для станков с

циф­ровой индикацией и ЧПУ) косвенного или непосредственного измерения положения ра­бочего органа.

Основные типы бесконсольных продоль­ных фрезерных станков, их компоновочные и конструктивные особенности, а также области применения приведены в табл. 8.3.

Продолжение табл. 8.3.

Тип и схемы станков	Основные компоновочные и кон­структивные особенности	Область применения
4)	исполнением станков с под­вижным столом для оснаще­ния устройствами ЧПУ, программно-управляемыми угловыми и поворотными шпиндельными головками, устройствами автоматиче­ской смены инструментов
С подвижной стойкой и крестово-подвижной поперечиной 5)	Станки с вертикальным (а) или поворотно-наклонным (б) шпинделем, смонтиро­ванным на конце выдвижной поперечины, имеющей вер­тикальное перемещение по продольно-подвижной стой­ке. Неподвижный стол-плита или тумба. Оснащают также двумя стойками, располо­женными по одну или пово­ротные стороны стола, уст­ройствами ЧПУ и автомати­ческой сменой инструментов	Станки с шириной рабочей поверхности шипы (тумбы) до 1250 мм. Используют для относительно небольших длинномерных деталей про­извольной формы в услови­ях производств различного типа
С подвижным порталом 6)	Станки с вертикальным шпинделем - ползуном. Шпиндельная бабка смонти­рована на поперечине порта­ла с возможностью горизон­тального перемещения. Не­подвижный стол-плита. Пе­ремещение портала осущест­вляется по направляющим на плите или фундаменте. Оснащают устройствами ЧПУ, программно- управляемыми угловыми и поворотными головками, устройствами автоматиче­ской смены инструментов	Станки с шириной рабочей поверхности плиты-стола 1000 - 5000 мм и более. Используют для крупных (в том числе длинномерных) деталей произвольной фор­мы и большой массы в ус­ловиях производств различ­ного типа

Крупные и относительно невысокие ба­зовые детали продольных станков (станина, стол) требуют специальных мероприятий для обеспечения стабильности их геометрии при работе. Длинные и во многих случаях состав­ные станины связаны с фундаментом с помо­щью специальных регулируемых башмаков и заливаемых в фундамент промежуточных ме­таллических опор. На продольных станках применяют для продольно-подвижного стола V-образную и плоскую направляющие с парой трения антифрикционный пластик - чугун (закаленный чугун). В станках с подвижными стойками и порталами используют прямо­угольные направляющие скольжения со сталь­ными закаленными планками и пластмассо­выми накладками на подвижных узлах по не­сущим плоскостям и качения - по ориенти­рующим плоскостям, либо качения по всем плоскостях. Направляющие поперечины круп­ных станков обрабатываются с учетом ее де­формации при перемещении тяжелых шпин­дельных бабок. С целью обеспечения надеж­ной смазки направляющих скольжения тяжело нагружаемых столов используют системы гид­роразгрузки с автоматической стабилизацией его положения относительно станка.

Шпиндельные бабки ручных станков могут выполняться со ступенчатыми коробка­ми скоростей (рис. 8.5). В современных станках получили распространение шпиндель­ные бабки ползункового типа, приспособлен­ные для установки сменных узлов (поворотных фрезерных головок, удлинителей, шлифоваль­ных и поворотных головок, строгальных рез­цедержателей и др.), позволяющих выполнить комплексную обработку крупных корпусных деталей без их перестановки. Установка тяже­лых навесных головок обычно выполняется механизированной или автоматизированной (для станков с ЧПУ).

В приводах главного движения приме­няют регулируемые электродвигатели в сочета­нии с перебором, имеющим до четырех ступе­ней и позволяющих осуществлять дистанци­онное (в станках с ЧПУ - автоматическое) управление.

Рис. 8.5. Ступенчатая коробка скоростей фрезерного станка

В приводах подачи исполнительных ор­ганов используют регулируемые электродвига­тели в сочетании с винтовыми передачами качения или червячно-реечными (для переме­щений, превышающих допустимые длины винтов) передачами. При необходимости до­полнительного расширения диапазона подач (например, для обеспечения не только фрезе­рования, но и строгания) используют двух- двигательные приводы подачи стола с общим диапазоном регулирования до 40 ООО. Приво­ды подачи подвижных поперечин и порталов выполняют двусторонними с синхронизацией скорости перемещения.