Вибір фрезерного верстата по металу

Який вибрати фрезерний верстат по металу визначають з урахуванням необхідних функціональних можливостей агрегату, компоновочної схеми, очікуваного експлуатаційного навантаження, інших впливових чинників.Таке обладнання використовують для виробів плоского профілю різної геометричної конфігурації.

Для чого потрібен фрезерний верстат по металу? Що робить? Його можливості

Сфери застосування подібних апаратів включають авіакосмічну галузь, машино-, автомобіле-, корабле- і приладобудування, виробництво діагностичних установок, частин технологічних систем для промисловості.

На фрезерувальних верстатах з ЧПУ виготовляють деталі та компоненти складної геометричної конфігурації, партій однакових виробів з абсолютною точністю та багаторазовою повторюваністю елементів.

До специфічних сфер застосування фрезерних верстатів відносять виробництво:

• ювелірні прикраси;
• ексклюзивні меблі;
• медалей;
• монет;
• відмітних знаків із кольорових або дорогоцінних металів;
• хірургічний інструмент;
• колекційних предметів;
• елементів інтер'єру;
• спеціалізованих або універсальних комплектуючих;
• рекламної продукції.

Функціонально-технологічні можливості агрегату залежать від конструктивних особливостей, кінематичної та компонувальної схем, номенклатури підтримуваного оснащення, вузлів і модулів, що приєднуються.

Компактний пристрій настільного розміщення можна вибрати для гаража, домашнього використання в особистих або комерційних цілях. Такий фрезерний верстат дозволяє за наявності відповідних навичок самостійно виготовляти предмети з:

• частково необробленими площинами;
• прямокутними уступами;
• пазами різного геометричного профілю;
• прямими або гвинтовими канавками;
• фасонні контури.

До доступного асортименту виробів зараховують втулки, вали, осі, шестерні, зубчасті колеса, диски з конічними або циліндричними отворами. Фрезерувальні роботи потрібні як домашніми майстрами, так і великими промисловими підприємствами, будівельно-монтажними організаціями.

Основні та найпоширеніші різновиди технологічних операцій:

1. Створення уступів або пазових з'єднань. Являє собою комплексний процес, спрямований на формування функціонального поздовжнього отвору із заданим кутом нахилу. Маніпуляція потрібна при виготовленні автомобільних деталей, валів, осей обертання.
2. Обробка фасонних або комбінованих площин. Такими є вироби з криволінійними контурами. Для виконання подібних робіт можна вибрати вертикально-фрезерувальний апарат. Особливу складність представляє виготовлення деталей з ділянками різної кривизни та радіусу.
3. Відрізні маніпуляції. Вважаються ресурсомісткими, вимагають суттєвої потужності двигуна. Використовують виконавчий інструмент із швидкорізальних марок сталі. Вибір режиму різання, швидкості подачі, оборотів фрези залежить від показника твердості металу.
4. Різьбонарізні операції. Внутрішні або зовнішні гвинтові з'єднання з різним кроком формують на машинах, що оснащені спеціальною модульною головкою відповідного призначення. Маніпуляція актуальна під час виготовлення виробів із сталевого сплаву, чавуну, титану, інших металів.
5. Фрезерування шліців. Механічна обробка спрямована на створення спеціальних профільних заглиблень. Застосовують при серійному чи штучному виробництві прямо- та косозубих, черв'ячних коліс або шестерень. Операція потрібна для виготовлення конічних, циліндричних деталей.

Фрезерний верстат по металу для чого він потрібен залежить від особливостей технологічного процесу, специфіки та обсягу продукції, що виготовляється) використовують для надання виробам фігурних контурів, художніх обрисів.

Оснащене копіювальним пристроєм обладнання застосовують для виготовлення партії однотипних виробів за шаблоном. Спектр технологічного призначення подібних металорізальних машин включає чорнове вирівнювання заготовок, оформлення торцевих площин, формування внутрішніх порожнин.

Фрезерні верстати по металу. Види

Класифікуються відповідно до конструкції, компонування, кінематичної схеми, технічних характеристик, інших об'єднуючих ознак. Поділяються на групи за площею робочого столу, ступенем автоматизації, класом точності. Поширені конструктивні варіанти:

• Горизонтальні. Потрібні для обробки фасонних, гвинтових, криволінійних форм. Бувають консольними, одно- або двостійковими. Має функцію переміщення плити із закріпленою заготівлею по трьох осях. Часто використовуються для виготовлення запчастин для сільгосптехніки, корпусних деталей.
• Вертикальні. Оснащуються хрестоподібним поворотним столом. Призначені для серійного випуску промислових прес-форм, компонентів важелів, рамних конструкцій, решіток. Мають відповідне розташування шпиндельної головки щодо площини, що фрезерується.
• Широкоуніверсальні. Чи здатні виконувати широкий спектр технологічних операцій без залучення додаткового обладнання. Часто виконані у вигляді стаціонарних великовагових індустріальних обробних центрів. Оснащені допоміжною шпиндельною головкою на висувному хоботі.
• Безконсольні. Призначені виготовлення масивних деталей. Консоль вважається найслабшою в аспекті жорсткості частиною металорізальної машини. Потужність приводного електродвигуна таких агрегатів зазвичай складає 14 кВт чи більше. Робоча плита переміщається в поздовжньому та поперечному напрямках.
• Копіювальні. Необхідні для створення складних форм шаблону з максимальною відповідністю вихідному зразку. Прецизійні моделі знайшли застосування у ювелірній справі, моделюванні, виробництві об'ємних скульптур, виготовленні індивідуальних хірургічних імплантів.
• Поздовжні. Різноманітні за функціями, розміри, технічним оснащенням. Основні сфери застосування – будівельна галузь, обробне виробництво. Є найгабаритнішими апаратами, призначеними для чорнової та чистової обробки великовагових конструкцій.

По діапазону розв'язуваних виробничих задач фрезерні верстати поділяють на моделі загального та вузького призначення, спеціалізовані. Останні використовуються для виконання лише певних операцій. До таких відноситься виготовлення:

• корпуси блоку циліндрів;
• соплових лопаток;
• елементів турбін;
• відповідальних підшипників з мінімальним люфтом;
• з'єднувальних муфт з високим ступенем герметичності;
• обтікачів;
• ливарних форм.

За рівнем автоматизації розрізняють прості ручні моделі, напівавтомати, що функціонують без участі оператора комп'ютеризовані металорізальні прилади. Залежно від конструктивного типу та технологічного призначення всі агрегати здатні:

• висвердлювати глухі або наскрізні отвори під час встановлення відповідного модуля;
• нарізати різьблення будь-якої конфігурації;
• формувати як зовнішні, так і внутрішні шліци;
• випилювати зуби на дискових деталях;
• формувати фігурні контури;
• розкраювати листовий фрезерувальний матеріал або рулонну жерсть;
• створювати скошені площини та кутові конфігурації;
• виконувати шліфування;
• наносити об'ємні зображення, рельєфні малюнки, написи.

В основу класифікації покладено кількість осей, визначає можливості фрезерування складних геометричних форм. Для одночасної обробки кількох площин використовують числове програмне керування.

Найпоширенішими вважається 3-осьові конструкції. Чотирьох- та 5-координатні установки відрізняються більшою технологічною гнучкістю. Їх застосовують для високоточної обробки опуклих та увігнутих поверхонь.

Фрезерний верстат по металу. Пристрій та призначення

Для алюмінію, м'яких і твердих сплавів використовують ті самі моделі. Різниця полягає лише в оснастці, швидкості різання. Конструкція залежить від технологічного призначення агрегату.

Основні частини та вузли обладнання будь-якого типу:

1. Станіна. Представляє собою лите або зварене основою, виготовленою зі сталевого сплаву, сірого чавуну, високоміцного полімерного матеріалу. Найбільш витривала і довговічна частина установки. Виконує несучу функцію, гасить вібрації, служить платформою для вузлів, допоміжного навісного оснащення.
2. Робоча плита. Призначена для закріплення заготовки, переміщається по рейковими напрямним, має поворотну конструкцію. Вносить суттєвий внесок у загальну жорсткість верстата, забезпечує точність обробки та належну чистоту поверхні, має захисне покриття.
3. Система незалежних приводів. Відповідає за запуск агрегату, подачу СОЖ, усунення виконавчого інструменту, периферійного оснащення, вузлів у заданому напрямку. Складається з електромотора, набору муфт, кулько-гвинтової пари, регулювального механізму.
4. Шпиндельна коробка. Вважається основним конструктивним вузлом будь-якого металорізального обладнання. Шпиндельна коробка має власну основу з спрямовуючою колоною. Механізм призначений для позиціонування та зміщення фрези щодо оброблюваної поверхні.
5. Повзун. Відповідає за фіксацію та підтримку виконавчого інструменту, допоміжних пристроїв, додаткового оснащення. Служить основним вузлом верстатів горизонтального типу. У вертикальних модифікаціях може бути відсутнім. Є рухомою частиною фрезерувальної головки.
6. Консоль. Істотно впливає на технічні характеристики та функціональні параметри машини. Виготовляється із сірого чавуну способом лиття. Порочність та жорсткість консолі забезпечує рухома стійка з регулювальним гвинтом телескопічного типу.
7. Салазки. Призначені для переміщення вузла, заготовки, що фрезерується, ріжучого інструменту у взаємно перпендикулярних напрямках. Залежно від модифікації агрегату використовується поздовжній, поперечний чи поворотно-кутовий механізм. Важкі промислові установки комплектуються коробчатими санками.

Обов'язковими елементами багатоцільового верстатного обладнання є інструментальний магазин і робоча плита. Остання оснащена вимірювальним приладдям, механічним, магнітним або вакуумним затискачем.

Як правильно вибрати фрезерний верстат по металу залежить від орієнтовного розміру та вага заготовок, бажаної конструкції робочого столу. Сучасні моделі оснащені функцією швидкого ходу плити.

Оператор вибирає кращий швидкісний режим залежно від показника твердості сплаву, особливостей техпроцесу, специфіки продукції, що випускається. Швидкість подачі регулюють багатоступінчастим шестерним механізмом.

Для серійного виробництва рекомендується вибирати апарат по металу з автоматичним інструментальним магазином, який забезпечує швидку зміну оснастки без переривання техпроцесу.

Такий вузол буває наступного конструктивного пристрою:

• барабанного верстата, що істотно розширює функціональні можливості;
• револьверного, збільшуючого набір доступних опцій для обробки поверхонь складної геометричної конфігурації;
• карусельного, що використовується переважно в багатокоординатних промислових установках;
• ланцюгового відрізняється порівняльною простою конструкцією, легкістю обслуговування, експлуатаційною надійністю, достатньою для стандартних фрезерних завдань місткістю.

Крутний момент на шпиндельний вал передає головний двигун. Для зміни обертів фрези призначено коробку швидкостей. Додатково до складу металорізальної машини входять система управління, механізм подачі охолоджувальної речовини, захисні екрани та кожухи.

Типи фрез для фрезерного верстата

Виконавчий інструмент дозволяє створювати вироби відповідно до інженерного проекту. Фрези по металу для фрезерного верстата виготовляють із швидкорізальної сталі, оснащені твердосплавними пластинами та наконечниками.

Таке оснащення є багатолезовим інструментом, який фіксується в цанговому або іншому патроні. Верстатні фрези для металу класифікують за:

• матеріал виготовлення – тверді сплави, швидкорізальні марки сталі, жароміцна та зносостійка кераміка, алмазне напилення;
• розташування зубів – дискові, торцеві, фасонні та інші варіанти;
• конструкції – збірної чи монолітної;
• формі хвостової частини – циліндричної, чотиригранної, конусоподібної.

Для кожного виду фрезерувальних робіт призначено власну модифікацію. Для відрізної маніпуляції, формування вузького та глибокого паза, жолоба або канавки, зняття фаски застосовують дискове оснащення з розташованими з одного або з обох боків зубами.

Твердосплавні інструменти такої конфігурації призначені для функціонування в складних експлуатаційних умовах, під суттєвими механічними навантаженнями, обробки легованих сталей, міцних металів.

Поширені торцеві моделі, в яких ріжучі кромки знаходяться на бічних поверхнях монолітного циліндра. Часто оснащуються знімними керамічними пластинами. Торцеві фрези застосовують для:

• фрезерування об'ємних площ;
• обробка листового металу;
• виготовлення виробів зі східчастими поверхнями;
• чистове оформлення різноманітних профілів та контурів.

Циліндричні модифікації бувають з прямими або гвинтовими кромками. Перші призначаються для обробки вузьких площин, заготовок малої площі. Циліндричні фрези з гвинтоподібними лезами вважаються універсальними.

Для операцій з високими механічними навантаженнями застосовують удосконалені здвоєні варіанти, в яких ріжучі кромки мають різні кути нахилу та заточування. Для створення контурних уступів, фігурних виїмок використовують кінцеві інструменти.

Така виконавча оснастка підходить для фрезерування взаємно перпендикулярних поверхонь. Вона має монолітну конструкцію або припаяні ріжучі кромки. Фасонні фрези по металу призначені для виготовлення деталей з довжиною, що значно перевищує ширину.

Похилі поверхні обробляють кутовими інструментами, виконаними у вигляді усіченого конуса. Такі модифікації підходять зі зняттям прямокутної фаски, вирівнювання заготовки. Для виготовлення зубчастих коліс, деталей із евольвентним профілем у промисловості застосовують специфічні черв'якові інструменти.

Вибір фрезерного столу

Обов'язкова приналежність стаціонарного агрегату є плитою, на якій закріплюється заготівля. Фрезерний стіл забезпечує точність позиціонування, акуратність виконання технологічних операцій. Він буває:

• універсальним, що підходить для більшості виробничих маніпуляцій;
• синусним, що складається зі з'єднаної шарніром пари призматичних основ;
• хрестовим, що забезпечує лінійне переміщення заготівлі в перпендикулярних напрямках;
• глобусно-поворотним, призначеним для обробки кутових та похилих площин з високою точністю, чистотою поверхні.

Таку приналежність слід вибирати з урахуванням заявленої виробником вантажопідйомності, габаритних параметрів. Значення мають типи притискних пристроїв та кріплень, матеріал виготовлення плити.

Міцність та надійність столу вносять власний внесок у сукупну жорсткість верстата. Сучасні моделі виготовляють із традиційного чавуну або сталевого моноліту. Зварні конструкції менш кращі через порівняно низьку довговічність.

Установка може бути забезпечена додатковою бакелітовою, композитною або полімерною панеллю, призначеною для захисту виконавчої оснастки від пошкодження при незапланованому торканні поверхні.

Важливі критерії продуманого та обґрунтованого вибору:

1. Діаметр комплектної планшайби. Від цього показника залежить максимальний розмір заготовки, можливість обробляти нестандартні геометричні форми.
2. Діапазон повороту. Визначає граничний кут нахилу. Моделі з плитою, що обертається на 360 градусів, істотно розширюють технологічні можливості обладнання.
3. Тип приводу. Однаковою популярністю користуються моделі з гідравлічною, пневматичною, електромеханічною подачею. Для невибагливих завдань, особистих цілей можна вибрати недорогу плиту з ручним керуванням.
4. Додаткові функції. Забезпечують зручність виконання технологічних операцій. Сучасні фрезерні столи для верстатів по металу оснащують датчиком товщини заготовки, ділильним диском, системою екстреного блокування, індикатором кута нахилу, лазерними вимірювачами.

Самим зручним та універсальним варіантом є стіл на шарнірах, що дозволяють переміщати та розгортати заготівлю в будь-яких площинах. Нею часто формують сферичні, спіральні, фігурні форми.

Нахилені столи нерідко оснащують дисковим пристроєм, що дозволяє розділяти поверхню на відокремлені функціональні зони. Фіксуючий механізм часто виконаний у вигляді роз'єднаної кривошипної конструкції із клямками.

Підбиваємо підсумки

Для металообробної галузі, ремонтних майстерень, будівельно-монтажних організацій грамотний підбір верстатного парку є важливим фактором рентабельності та економічної стійкості підприємства.

При покупці фрезерного агрегату для особистих цілей бажано враховувати енергоефективність, експлуатаційну безпеку, специфіку планованих робіт, номенклатуру оснащення, що підтримується.