Вертикально-фрезерные станки

Разновидности моделей

Представлен практически десяток фрезерных станков, различных по своему функционалу. Наиболее популярные из них — это горизонтального и вертикального вида с ЧПУ. Горизонтально-фрезерные станки также бывают без числового программного управления.

Горизонтально-фрезерные

Настольный станок имеет одну особенность — шпиндель закрепляется горизонтально. Оборудование универсальное, так как благодаря такому типу крепления можно использовать фрезы углового, концевого, фасонного, цилиндрического типа. Но в тоже время есть и нюанс — допустимо обрабатывать относительно небольшие детали из-за конструкции шпинделя. По винтовой касательной работы не проводятся.

Вертикально-фрезерные (консольные)

В отличии от горизонтального типа в них ось инструмента располагается строг вертикально. Допускается обрабатывать детали любой формы, но небольшого веса и размера. Используется реже, чем горизонтальные станки, но с их помощью выполняют некоторые виды работ, которые первым не под силу.

Универсальные и широкоуниверсальные станки

Универсальные дополнительно оснащены столом поворотов, то есть работа будет удобна с деталью любого формата, размера, конституции и веса. Широкоуниверсальные, кроме поворотного стола имеют и шпиндель, который вращается. Конечно, фланг работ значительно расширяется. Но в то же время увеличивается время, требуемое на плановый осмотр, присутствует большая вероятность поломки в сравнении с вертикальными и горизонтальными моделями.

Бесконсольные фрезерные

Шпиндель двигается по вертикали, а вот стол — продольно и поперечно. По траектории напоминает рисование креста. Есть второе название — фрезерные станки с крестовым столом. Заготовка крепится жестким образом, а не так как в привычной консоли. Основная сфера использования агрегатов — обработка больших по весу деталей. Станок явно не переносной: его конструкция массивная.

Продольно-фрезерные

Стол совершает продольные перемещения относительно оси. Бабка двигается назад или в поперечных вертикальных направлениях. Используются две опоры, по которым двигается головка. Подходит для работки больших элементов неправильной формы.

Объемно-фрезерные

Единичные по конструктивным особенностям продольно-фрезерным. Но работа начинается только после считывания информации о форме и объемах заготовки с помощью специального копированного оборудования.

Шпоночные фрезерные

Стол двигается возвратно-поступательно, а вот головка шпинделя — по планетарному типу. Возможно провести тщательную обработку любой по формату детали.

Фрезерные станки, оснащенные модулем ЧПУ

Модуль числового программного обеспечения дает дополнительные возможности. В частности:

• установка шпинделя возможна в вертикальном или горизонтальном положении, с выбранным углом поворота;
• валов устанавливается от одного, двух, есть съемные шпиндельные головки — сложность выполняемых работ гораздо выше;
• допускается любой тип поворота стола, поворотный механизм встраивается, что позволяет работать с поверхностями, длинными заготовками без снятия оснастки;
• число осей от двух до пяти;
• получается четкое позиционирование детали;
• есть магазин инструментария;
• выбирается мощность оборудования самостоятельно в зависимости от прочностных показателей детали;
• форсированные режимы не ухудшают характеристики;
• частота вращения инструмента определяется типом обрабатываемой поверхности.

Нельзя сказать, что вариации фрезерных станков с ЧПУ востребованы, но широкая сфера применения и универсальность приближают к таким

При выборе станка специалисты в первую очередь обращают внимание на сферу его использования, а уже потом сравнивают свои требования с имеющимися у определенных видов станков техническими параметрами

Фрезерный станок ВМ127М

Этот агрегат рассчитан на работу с металлическими заготовками как в условиях мелкого, так и в масштабах серийного производства. Среди особенностей этой модели можно отметить мощный мотор и идеально подобранные передаточные отношения. Это позволяет подбирать идеальный формат обработки конкретной детали с максимальным задействованием возможностей инструмента.

Универсальный вертикально-фрезерный станок ВМ127М способен функционировать в автоматическом режиме, что дает возможность объединения нескольких станков в многостаночную систему под управлением одного мастера. Легкость обслуживания и настройки работы агрегатов под нужды специалиста также станет немалозначительным «за» в пользу ВМ127М.

Габариты рабочего стола станка составляют 400х1600 миллиметров. Мощность привода достигает 11 кВт, чего более чем достаточно для эффективной обработки деталей с высокими показателями производительности. Масса станка – чуть менее 5 тонн, а его габариты – 2560х2260х2500 миллиметров.

Выводы

Вертикально-фрезерные станки способны стать универсальными помощниками в любом цеху. Функциональность, надежность и выносливость – их главные плюсы. А многообразие моделей, представленных в наши дни, заметно облегчает выбор подходящей по всем параметрам техники. Сегодня можно точно утверждать то, что опытный мастер с легкостью найдет нужный ему агрегат.

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.

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.

Принцип работы фрезерного станка с ЧПУ

В системах автоматизированного проектирования (AutoCAD, SolidWorks, Компас-3D и тд.)графическом редакторе (Corel Draw, AutoCAD или другом подобном) выстраивается точное векторное изображение заготовки. Затем оно с помощью CAM или CAD/CAM систем (HSMWorks,Inventor HSM, Creo Parametric и тд.) преобразуется в G-код управляющей программы и затем загружается в оперативную память оборудования., где обрабатывается программным обеспечением и переводится в G-коды, которые управляют сервомоторами или в более дешевых устройствах шаговыми моторами. микрошаговыми двигателями.

Есть и другой современный подход разрабатывать управляющие программы для ЧПУ. Например в Siemens возможно непосредственно на устройстве без CAM-системы. Это обусловлено наличием специального программного обеспечения ShopTurn, ShopMill, в котором можно легко задавать элементы детали и их обрабатывать. Точно также такая возможность есть и у других систем, например, Fanuс, Heidenhain и тд.

Далее программное обеспечение и УП управляют работой сервомотрами или шаговыми двигателями.

Последние, по заданному алгоритму, перемещают рабочий стол с деталью и/или шпиндель по трем осям координат, формируя траекторию движения. Закрепленный в цанге режущий инструмент – конической, цилиндрической, торцевой, концевой или другой формы, цельный, сварной или сборный – раскраивает, высверливает, снимает, гравирует материал. Он сделан из гораздо более плотного металла, чем сама заготовка, поэтому фрезерная обработка на станках с ЧПУ отличается эффективностью. Производительности также способствует высокая скорость вращения механической части оборудования. Точность обеспечивается электроникой, действующей автоматически.

Все, что нужно сделать оператору – ввести с пульта соответствующую программу, а после – визуально контролировать правильность ее выполнения, глядя на панель. В том случае, если технологическая операция пойдет не по плану или возникнет аварийная ситуация, останется только произвести отключение.

Современные модели предлагают своим пользователям целую систему решений, повышающую безопасность и качество производства, но не требуют от обслуживающего персонала выдающихся знаний и умений – научиться эксплуатировать любую из них сравнительно просто.

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.

Оборудование бесконсольной конструкции

Принципиальное различие в том, что в данном случае могут перемещаться и стол, и шпиндельная головка, причем независимо друг от друга. Это позволяет быстрее и проще подготавливать заготовки нестандартных размеров, крупных габаритов, большой массы. Подразделяется на два подвида.

Вертикально-фрезерный станок с ЧПУ

На нем проводится резка и точение зубчатых колес, рамок, углов, пазов и подобных им деталей, выполненных из стали, чугуна, цветмета, сплавов. Так как консоль у такой модели отсутствует, стол со всеми функциональными узлами движется прямо по направляющим станины, и это при шпинделе с установочным перемещением по вертикали (который, вместе с гильзой, допустимо немного сдвигать по оси).

Преимущество такой конструкции заключается в предельной жесткости, улучшающей точность проведения технологических операций.

Классически популярными продолжают считаться следующие модели:

• 6Р12П;
• Кратон WMM-2,55;
• 6Р13.

Горизонтально-фрезерный станок с ЧПУ

По своей конфигурации похож на предыдущий тип, с той разницей, что шпиндельная головка у него расположена по горизонтали. Такое решение дает столу возможность передвигаться в трех направлениях, перпендикулярных по отношению друг к другу (по направляющим станины и стойки), но без изменения угла наклона.

На практике имеет смысл предназначать их для подготовки крупногабаритных деталей, так как, за счет жесткости, точность технологических операций сохраняется даже на высоких скоростях вращения вала. Удобны тем, что можно дополнительно оснастить их тисками, делительной головкой и другими приспособлениями для расширения спектра решаемых задач. Выпускаются многими брендами, в том числе швейцарским JET и немецкими Optimum Maschinen GmbH и Heinbohr.

Классификация по типу обрабатываемого материала

Самые распространенные материалы для фрезерной обработки – металлы и дерево.

Метало – и деревообрабатывающие фрезеры имеют значительные отличия по числу оборотов шпинделя. Металл обрабатывается при оборотах фрезы до 3000 об/мин, дерево в 10 раз больше. Причем чем выше обороты, тем чище деревообработка. Фреза по металлу при таких оборотах сгорит или сломается.

Кроме этих материалов, современное станкостроение предлагает фрезеры для обработки практически всех производственных материалов. На деревообрабатывающих станках можно работать с материалами, схожими по плотности и прочности с древесиной:

• МДФ, ДСП, ЛДСП, ОСП, ДВП, фанеру;
• некоторые виды пластиков и пластмасс;
• оргстекло и композитные материалы.

Специальные станки есть для обработки сверхтвердых материалов: гранит, мрамор, другие натуральные и искусственные камни.

На изображении фрезер по камню в работе:

Простые фрезерные станки образца 20 века сегодня почти не производятся. Однако по-прежнему работают во множестве мастерских, на производствах. Современные, с ЧПУ выпускаются все больше. И есть возможность выбора наиболее подходящего варианта. Для покупателя открыт весь мировой рынок такого оборудования. Современные техника этого профиля выпускаются и в России.

Характеристика вертикально-фрезерных станков

Вертикально-фрезерным станок называется так, потому что шпиндель, на который крепятся устройства крепления заготовок или сама заготовка для обработки, расположен вертикально рабочей области стола. Это было одно из первых оборудований, которое применялось в обработке изделий металлических изделий. Они используются для обработки тяжёлых и крупных деталей и имеют повышенную жёсткость, что обеспечивает точность обработки.

Станок имеет концевые, торцевые, цилиндрические и фасонные фрезы, поэтому может выполнять различные фрезерные операции. На нём могут осуществляться сверлильные работы. Можно выполнять растачивание и зенкерование отверстий, нарезку пазов, зубьев, рамок, зубчатых колёс, углов.

Оборудование работает с различными видами металлов и сплавов, а также пластмассам.

Вертикально-фрезерный станок бывает двух видов:

1. Станок без консоли.
2. Станок с консолью.

Станок без консоли имеет стол, расположенный на неподвижной станине, и называется крестовым. Он перемещается в поперечном и продольном направлении. С подвесного пульта осуществляется управление станком, а с помощью гидравлики устанавливаются числовые обороты шпинделя. Точное перемещение стола осуществляется за счёт замедления подачи оборотов. Полуавтоматический цикл, на котором могут работать механизмы, обеспечивает быстрый ход и остановку в необходимом положении.

Отличие станков с консолью от моделей без консоли в наличии движущейся консоли, на которой размещаются стол и салазки. Стол перемещается горизонтально по направляющим консоли. Сама консоль перемещается в трёх перпендикулярных направлениях. На ней смонтирована коробка подачи.

От подачи рабочего стола зависит скорость обработки и максимальные размеры деталей.

https://youtube.com/watch?v=nLK3SvYL1hU

Технические характеристики

1. Высота шпинделя над поверхностью стола — от 30 до 500 мм;
2. Величина максимального перемещения стола: в вертикальной плоскости — 430 мм; в продольной — 1000 мм; в поперечной — 400 мм.
3. Величина перемещения стола на одно деление лимба — 0,05 мм в любой плоскости.
4. Скорость холостого перемещения стола — до 4000 мм/мин в горизонтальной плоскости и до 1330 мм/мин в вертикальной.
5. Величина подачи — до 12,5-1600 мм/мин в горизонтальной плоскости и до 4,1-530 мм/мин в вертикальной.
6. Максимальный диаметр фрезы при черновой обработке — 200 мм.
7. Всего скоростей шпинделя — 18.
8. Скорость вращения шпинделя — от 31,5 до 1600 об/мин.
9. Максимальный угол поворота головки шпинделя — 45 градусов.
10. Мощность привода главного движения — 11 кВт.
11. Мощность привода подач — 3 кВт.
12. Максимальная масса обрабатываемой заготовки или детали — 630 кг.
13. Габаритные размеры станка: высота — 2430 мм; длина — 2570 мм; ширина — 2250 мм.
14. Масса снаряженного станка — 4300 кг.