Выбор фрезерного станка по металлу

Какой выбрать фрезерный станок по металлу определяют с учетом требуемых функциональных возможностей агрегата, компоновочной схемы, ожидаемой эксплуатационной нагрузки, других влияющих факторов. Такое оборудование используют для производства изделий плоского профиля разной геометрической конфигурации.

Для чего нужен фрезерный станок по металлу? Что делает? Его возможности

Сферы применения подобных аппаратов включают в себя авиакосмическую отрасль, машино-, автомобиле-, корабле- и приборостроение, производство диагностических установок, частей технологических систем для промышленности.

На фрезеровальных станках с ЧПУ изготавливают детали и компоненты сложной геометрической конфигурации, партий одинаковых изделий с абсолютной точностью и многократной повторяемостью элементов.

К специфическим сферам применения фрезерных станков относят производство:

• ювелирных украшений;
• эксклюзивной мебели;
• медалей;
• монет;
• отличительных знаков из цветных или драгоценных металлов;
• хирургического инструмента;
• коллекционных предметов;
• элементов интерьера;
• специализированных либо универсальных комплектующих;
• рекламной продукции.

Функционально-технологические возможности агрегата зависят от конструктивных особенностей, кинематической и компоновочной схем, номенклатуры поддерживаемой оснастки, присоединяемых узлов и модулей.

Компактное устройство настольного размещения можно выбрать для гаража, домашнего использования в личных или коммерческих целях. Такой фрезерный станок позволяет при наличии соответствующих навыков самостоятельно изготавливать предметы с:

• частично необработанными плоскостями;
• прямоугольными уступами;
• пазами разного геометрического профиля;
• прямыми либо винтовыми канавками;
• фасонными контурами.

К доступному ассортименту изделий причисляют втулки, валы, оси, шестерни, зубчатые колеса, диски с коническими или цилиндрическими отверстиями. Фрезеровальные работы востребованы как домашними мастерами, так и крупными промышленными предприятиями, строительно-монтажными организациями.

Основные и самые распространенные разновидности технологических операций:

1. Создание уступов или пазовых соединений. Представляет собой комплексный процесс, направленный на формирование функционального продольного проема с заданным углом наклона. Манипуляция востребована при изготовлении автомобильных деталей, валов, осей вращения.
2. Обработка фасонных или комбинированных плоскостей. Таковыми считаются изделия с криволинейными контурами. Для выполнения подобных работ можно выбрать вертикально-фрезеровочный аппарат. Особую сложность представляет изготовление деталей с участками разной кривизны и радиуса.
3. Отрезные манипуляции. Считаются ресурсоемкими, требуют существенной мощности двигателя. Используют исполнительный инструмент из быстрорежущих марок стали. Выбор режима резания, скорости подачи, оборотов фрезы зависят от показателя твердости металла.
4. Резьбонарезные операции. Внутренние или наружные винтовые соединения с разным шагом формируют на машинах, оснащенных специальной модульной головкой соответствующего предназначения. Манипуляция актуальна при изготовлении изделий из стального сплава, чугуна, титана, других металлов.
5. Фрезерование шлицев. Механическая обработки направлена на создание специальных профильных углублений. Применяют при серийном или штучном производстве прямо- и косозубых, червячных колес или шестерен. Операция требуется для изготовления конических, цилиндрических деталей.

Фрезерный станок по металлу (для чего он нужен зависит от особенностей технологического процесса, специфики и объема изготавливаемой продукции) используют для придания изделиям фигурных контуров, художественных очертаний.

Оснащенное копировальным приспособлением оборудование применяют для изготовления партии однотипных изделий по шаблону. Спектр технологического предназначения подобных металлорежущих машин включает черновое выравнивание заготовок, оформление торцевых плоскостей, формирование внутренних полостей.

Фрезерные станки по металлу. Виды

Классифицируются в соответствии с конструкцией, компоновкой, кинематической схемой, техническими характеристиками, другими объединяющими признаками. Подразделяются на группы по площади рабочего стола, степени автоматизации, классу точности. Распространенные конструктивные варианты:

• Горизонтальные. Нужны для обработки фасонных, винтовых, криволинейных форм. Бывают консольными, одно- или двухстоечными. Имеет функцию перемещения плиты с закрепленной заготовкой по трем осям. Часто используются для производства запчастей для сельхозтехники, корпусных деталей.
• Вертикальные. Оснащаются крестообразным поворотным столом. Предназначены для серийного выпуска промышленных пресс-форм, рычажных компонентов, рамных конструкций, решеток. Имеют соответствующее расположение шпиндельной головки относительно фрезеруемой плоскости.
• Широкоуниверсальные. Способны выполнять обширный спектр технологических операций без задействования дополнительного оборудования. Часто выполнены в виде стационарных тяжеловесных индустриальных обрабатывающих центров. Оснащены вспомогательной шпиндельной головкой на выдвижном хоботе.
• Бесконсольные. Предназначены для изготовления массивных деталей. Консоль считается самой слабой в аспекте жесткости частью металлорежущей машины. Мощность приводного электродвигателя таких агрегатов обычно составляет 14 кВт или больше. Рабочая плита перемещается в продольном и поперечном направлениях.
• Копировальные. Необходимы для создания сложных форм по шаблону с максимальным соответствием исходному образцу. Прецизионные модели нашли применение в ювелирном деле, моделировании, производстве объемных скульптур, изготовлении индивидуальных хирургических имплантов.
• Продольные. Разнообразны по функциям, размерам, техническому оснащению. Основные сферы применения – строительная отрасль, обрабатывающее производство. Представляют собой самые габаритные аппараты, предназначенные для черновой и чистовой обработки тяжеловесных конструкций.

По диапазону решаемых производственных задач фрезерные станки подразделяют на модели общего и узкого назначения, специализированные. Последние используются для выполнения только определенных операций. К таковым относится изготовление:

• корпусов блока цилиндров;
• сопловых лопаток;
• элементов турбин;
• ответственных подшипников с минимальным люфтом;
• соединительных муфт с высокой степенью герметичности;
• обтекателей;
• литейных форм.

По уровню автоматизации различают простые ручные модели, полуавтоматы, функционирующие без участия оператора компьютеризированные металлорежущие приборы. В зависимости от конструктивного типа и технологического предназначения все агрегаты способны:

• высверливать глухие или сквозные отверстия при установке соответствующего модуля;
• нарезать резьбу любой конфигурации;
• формировать как наружные, так и внутренние шлицы;
• выпиливать зубья на дисковых деталях;
• формировать фигурные очертания;
• раскраивать листовой фрезеровочный материал или рулонную жесть;
• создавать скошенные плоскости и угловые конфигурации;
• выполнять шлифовку;
• наносить объемные изображения, рельефные рисунки, надписи.

В основу классификации положено количество осей, определяющее возможности фрезерования сложных геометрических форм. Для одновременной обработки нескольких плоскостей используют числовое программное управление.

Самыми распространенными считается 3-осевые конструкции. Четырех- и 5-координатные установки отличаются большей технологической гибкостью. Их применяют для высокоточной обработки выпуклых и вогнутых поверхностей.

Фрезерный станок по металлу. Устройство и назначение

Для алюминия, мягких и твердых сплавов используют одни и те же модели. Разница заключается только в оснастке, скорости резания. Конструкция зависит от технологического назначения агрегата.

Основные части и узлы оборудования любого типа:

1. Станина. Представляет собой литое или сварное основание, выполненное из стального сплава, серого чугуна, высокопрочного полимерного материала. Самая выносливая и долговечной часть установки. Выполняет несущую функцию, гасит вибрации, служит платформой для узлов, вспомогательного навесного оснащения.
2. Рабочая плита. Предназначена для закрепления заготовки, перемещается по рельсовым направляющим, имеет поворотную конструкцию. Вносит существенный вклад в общую жесткость станка, обеспечивает точностью обработки и надлежащую чистоту поверхности, имеет защитное покрытие.
3. Система независимых приводов. Отвечает за запуск агрегата, подачу СОЖ, смещение исполнительного инструмента, периферийной оснастки, узлов в заданном направлении. Состоит из электромотора, набора муфт, шарико-винтовой пары, регулировочного механизма.
4. Шпиндельная коробка. Считается основным конструктивным узлом любого металлорежущего оборудования. Шпиндельная коробка имеет собственное основание с направляющей колонной. Механизм предназначен для позиционирования и смещения фрезы относительно обрабатываемой поверхности.
5. Ползун. Отвечает за фиксацию и поддержание исполнительного инструмента, вспомогательных приспособлений, дополнительной оснастки. Служит основным узлом станков горизонтального типа. В вертикальных модификациях может отсутствовать. Представляет собой подвижную часть фрезеровочной головки.
6. Консоль. Существенно влияет на технические характеристики и функциональные параметры машины. Изготавливается из серого чугуна способом литья. Порочность и жесткость консоли обеспечивает подвижная стойка с регулировочным винтом телескопического типа.
7. Салазки. Предназначены для перемещения узла, фрезеруемой заготовки, режущего инструмента во взаимно перпендикулярных направлениях. В зависимости от модификации агрегата используется продольный, поперечный либо поворотно-угловой механизм. Тяжеловесные промышленные установки комплектуются коробчатыми салазками.

Обязательными элементами многоцелевого станочного оборудования служат инструментальный магазин и рабочая плита. Последняя оснащена измерительными принадлежностями, механическими, магнитными или вакуумными зажимами.

Как правильно выбрать фрезерный станок по металлу зависит от ориентировочного размера и веса заготовок, желаемой конструкции рабочего стола. Современные модели оснащены функцией быстрого хода плиты.

Оператор выбирает предпочтительный скоростной режим в зависимости от показателя твердости сплава, особенностей техпроцесса, специфики выпускаемой продукции. Скорость подачи регулируют многоступенчатым шестеренчатым механизмом.

Для серийного производства рекомендуется выбирать аппарат по металлу с автоматическим инструментальным магазином, обеспечивающим быструю смену оснастки без прерывания техпроцесса.

Такой узел бывает следующего конструктивного устройства:

• барабанного, существенно расширяющего функциональные возможности станка;
• револьверного, увеличивающего набор доступных опций для обработки поверхностей сложной геометрической конфигурации;
• карусельного, используемого преимущественно в многокоординатных промышленных установках;
• цепного отличающийся сравнительной простой конструкцией, легкостью обслуживания, эксплуатационной надежностью, достаточной для стандартных фрезерных задач вместительностью.

Крутящий момент на шпиндельный вал передает главный двигатель. Для изменения оборотов фрезы предназначена коробка скоростей. Дополнительно в состав металлорежущей машины входят система управления, механизм подачи охлаждающего вещества, защитные экраны и кожухи.

Типы фрез для фрезерного станка

Исполнительный инструмент позволяет создавать изделия в точном соответствии с инженерным проектом. Фрезы по металлу для фрезерного станка изготавливают из быстрорежущей стали, оснащены твердосплавными пластинами и наконечниками.

Такая оснастка представляет собой многолезвийный инструмент, который фиксируется в цанговом или другом патроне. Станочные фрезы для металла классифицируют по:

• материалу изготовления – твердые сплавы, быстрорежущие марки стали, жаропрочная и износостойкая керамика, алмазное напыление;
• расположению зубьев – дисковые, торцевые, фасонные, другие варианты;
• конструкции – сборной или монолитной;
• форме хвостовой части – цилиндрической, четырехгранной, конусовидной.

Для каждого вида фрезеровочных работ предназначена собственная модификация. Для отрезной манипуляции, формирования узкого и глубокого паза, желоба или канавки, снятия фаски применяют дисковую оснастку с расположенными с одной или с обеих сторон зубьями.

Твердосплавные инструменты такой конфигурации предназначены для функционирования в сложных эксплуатационных условиях, под существенными механическими нагрузками, обработки легированных сталей, прочных металлов.

Распространены торцевые модели, в которых режущие кромки находятся на боковых поверхностях монолитного цилиндра. Часто оснащаются съемными керамическими пластинами. Торцевые фрезы применяют для:

• фрезерования объемных площадей;
• обработки листового металла;
• изготовления изделий со ступенчатыми поверхностями;
• чистового оформления разнообразных профилей и контуров.

Цилиндрические модификации бывают с прямыми либо винтовыми кромками. Первые предназначаются для обрабатывания узких плоскостей, заготовок малой площади. Цилиндрические фрезы с винтообразными лезвиями считаются универсальными.

Для операций с высокими механическими нагрузками применяют усовершенствованные сдвоенные варианты, в которых режущие кромки имеют разные углы наклона и заточки. Для создания контурных уступов, фигурных выемок используют концевые инструменты.

Такая исполнительная оснастка подходит для фрезерования взаимно перпендикулярных поверхностей. Она имеет монолитную конструкцию либо припаянные режущие кромки. Фасонные фрезы по металлу предназначены для изготовления деталей с длиной, значительной превышающей ширину.

Наклонные поверхности обрабатывают угловыми инструментами, выполненными в виде усеченного конуса. Такие модификации подходят для снятия прямоугольной фаски, выравнивания заготовки. Для изготовления зубчатых колес, деталей с эвольвентным профилем в промышленности применяют специфические червячные инструменты.

Выбор фрезерного стола

Обязательная принадлежность стационарного агрегата представляет собой плиту, на которой закрепляется заготовка. Фрезерный стол обеспечивает точность позиционирования, аккуратность выполнения технологических операций. Он бывает:

• универсальным, подходящим для большинства производственных манипуляций;
• синусным, состоящим из соединенной шарниром пары призматических оснований;
• крестовым, обеспечивающим линейное перемещение заготовки в перпендикулярных направлениях;
• глобусно-поворотным, предназначенным для обрабатывания угловых и наклонных плоскостей с высокой точностью, чистотой поверхности.

Такую принадлежность следует выбирать с учетом заявленной производителем грузоподъемности, габаритных параметров. Значение имеют типы прижимных приспособлений и креплений, материал изготовления плиты.

Прочность и надежность стола вносят собственный вклад в совокупную жесткость станка. Современные модели изготавливают из традиционного чугуна или стального монолита. Сварные конструкции менее предпочтительны из-за сравнительно низкой долговечности.

Установка может быть снабжена дополнительной бакелитовой, композитной либо полимерной панелью, предназначенной для предохранения исполнительной оснастки от повреждения при незапланированном касании поверхности.

Важные критерии продуманного и обоснованного выбора:

1. Диаметр комплектной планшайбы. От этого показателя зависит максимальный размер заготовки, возможность обрабатывать нестандартные геометрические формы.
2. Диапазон поворота. Определяет предельный угол наклона. Модели с вращающейся на 360 градусов плитой существенно расширяют технологические возможности оборудования.
3. Тип привода. Одинаковой популярностью пользуются модели с гидравлической, пневматической, электромеханической подачей. Для нетребовательных задач, личных целей можно выбрать недорогую плиту с ручным управлением.
4. Дополнительные функции. Обеспечивают удобство выполнения технологических операций. Современные фрезерные столы для станков по металлу оснащают датчиком толщины заготовки, делительным диском, системой экстренной блокировки, индикатором угла наклона, лазерными измерителями.

Самым удобным и универсальным вариантом представляется стол на шарнирах, позволяющих перемещать и разворачивать заготовку в любых плоскостях. На нем часто формируют сферические, спиральные, фигурные формы.

Наклоняемые столы нередко оснащают дисковым устройством, позволяющим разделять поверхность на обособленные функциональные зоны. Фиксирующий механизм часто выполнен в виде разъединенной кривошипной конструкции с защелками.

Подводим итоги

Для металлообрабатывающей отрасли, ремонтных мастерских, строительно-монтажных организаций грамотный подбор станочного парка служит важным фактором рентабельности и экономической устойчивости предприятия.

При покупке фрезерного агрегата для личных целей желательно учитывать энергоэффективность, эксплуатационную безопасность, специфику планируемых работ, номенклатуру поддерживаемой оснастки.