От маленьких настольных фрезерных станков до портальных гигантов: виды, назначение, классификация

К фрезерным станкам относится большая группа металлорежущего оборудования. Оно отличается вращательным движением закрепленного на шпинделе многолезвийного режущего инструмента и поступательным движением детали относительно фрезы.

Различные виды столов и приспособления позволяют производить расточку, обрабатывать цилиндрические поверхности, нарезать зуб, делать сложные рельефы с большой точностью.

Что можно на нем сделать, и для чего он нужен?

Основное назначение фрезерного станка – обработка плоских поверхностей с большой скоростью и чистотой. Фреза – многолезвийный инструмент, вращается и срезает сразу широкую полосу металла с заготовки.

Расточные головки, центра, поворотные и наклонные столы увеличивают возможности фрезерных станков. На них выполняется много операций, включая:

• фрезеровка горизонтальной и боковых плоскостей;
• создание сложного рельефа;
• вырезка пазов;
• сверление и расточка;
• торцовка;
• обработка фигурных кромок;
• нарезка зубьев прямых и косых на шестернях;
• создание винтовых канавок;
• обработка по периметру деталей сложной формы.

На фрезерном станке быстро можно изготовить планки, подушки, рычаги, кривошипы и другие детали с плоской поверхностью и отверстиями.

Основные узлы, устройство и принцип действия

Фрезерный станок обрабатывает неподвижно закрепленную на столе заготовку вращающимся многолезвийным инструментом. Перемещение детали относительно фрезы происходит за счет движения стола и салазок в поперечном и продольном направлении. Вертикально может перемещаться консоль или шпиндельная головка.

Основание

Внизу станок имеет основание. Обычно это литая из чугуна платина. У отдельных моделей горизонтально-фрезерных станков нижняя часть высокая, полая. В ней могут находиться электроузлы и пусковая панель. Через отверстия в основании, станок крепится анкерами к полу.

Станина

Литая полая деталь повышенной прочности. Она обеспечивает жесткость станка и гасит вибрации. По направляющим станины перемещаются консоль и хобот. У одностоечных моделей внутри расположена коробка скоростей и электрический шкаф, внизу устанавливается электродвигатель главного привода.

У бесконсольного оборудования, обрабатывающего большие детали, станина устанавливается на специальное бетонное основание. Она длинная, с направляющими для перемещения стола сверху. Сбоку по всей длина проходит винт продольного перемещения стоек – портала. Электрические шкафы располагаются рядом.

Хобот

Узел горизонтально-фрезерного станка. Он перемещается по направляющим, расположенным в верхней части стойки параллельно оси вращения шпинделя. По нему движется серьга, удерживающая свободный конец оправки с дисковой фрезой. Механическое перемещение обеспечивается собственным приводом. Электродвигатель установлен на хоботе сзади.

Справка! Механическое перемещение имеют только квадратные хоботы, устанавливаемые сверху. Более старые, круглые, выдвигаются только вручную.

Консоль

Сложный узел, расположенный в передней части фрезерного оборудования. Ее вертикально поднимает вращающийся вал, закрепленный в основании станка. Корпус движется по направляющим в передней части стойки. Внутри консоли находится коробка передач, работающая от установленного здесь же фланцевого двигателя. На поперечных направляющих консоли стоят салазки. Сверху по ним движется в продольном направлении стол. На консоли установлены маховики и рукоятки управления подачи движения стола, регулировка скорости.

Шпиндель

Шпиндельный узел находится в верхней части стойки и соединен зубчатым зацеплением с коробкой скоростей. Он имеет несколько скоростей 6–18, которые включаются перемещением зубчатых колес в коробке скоростей. Шпиндель только вращается вокруг оси с большой скоростью. Продольное перемещение есть на отдельных моделях, оно маленькое, до 75 мм. Для крепления инструмента используется конус и цанги.

Электродвигатели

На консольных моделях стоит 3 электродвигателя:

• привода главного движения;
• подач;
• насоса СОЖ.

Настольные модели имеют 3 шаговых двигателя для движения в каждой оси. на шпинделе отдельный привод. Крупногабаритное портальное оборудование имеет несколько двигателей: движения стола и на каждом шпиндельном узле.

Коробка скоростей

Состоит из нескольких валов с зубчатыми колесами. При переключении пар зацепления изменяется частота вращения на выходном валу. Располагается в верхней части стойки, рядом со шпинделем и передает ему движение через зубчатое зацепление. С двигателем соединяется упругой муфтой.

Коробка подач

Установленная в консоли коробка подач передает вращение от электродвигателя на салазки, стол и консоль. Переключается круглой рукояткой в передней части станка.

Параметры выбора

При выборе фрезеровочного станка следует учитывать наиболее важные характеристики устройства:

• 
  Мощность

  – параметр, влияющий на скорость обработки деталей. Она должна сочетаться с длиной и диаметром фрезы, а также сроком эксплуатации инструмента. Существуют лёгкие модели, средние либо тяжёлые агрегаты. С ростом мощности повышаются все характеристики двигателя и вес фрезера.
• Рабочий ход – предельная глубина погружения оснастки в обрабатываемый материал. Бытовые устройства имеют интервал от 20 до 50 мм.
• Скорость оборотов – показатель, задающий продуктивность использования инструмента. Она определяется числом вращений шпинделя в минуту. Оснастка подбирается в соответствии с физико-механическими особенностями обрабатываемого материала.

Мнение эксперта

Левин Дмитрий Константинович

Для более качественной обработки и сохранности инструмента лучше выбирать паз требуемой глубины в несколько заходов.

Повысить эффективность и удобство работы с устройством помогают дополнительные функции:

• Константная электроника – контролирует двигатель, выполняет поддержку и стабилизацию движения шпинделя. Обычно, устанавливается на профессиональные модели станков и повышает качество отделки деталей.
• Плавный пуск – способствует постепенному наращиванию оборотов, без рывков, повышая безопасность пользования станком.
• Защита от перегрузок – запускается при критическом нагреве обмотки двигателя. Срабатывание системы у некоторых моделей приводит к полному отключению прибора, а у других только к активации светового индикатора.
• Защита от случайного запуска – функция, присутствующая во многих видах фрезеровочных станков. Интегрируется в виде специальной кнопки для блокировки гашетки.

Заслуживают внимания и элементы конструкции станка:

• Подошва – важная деталь, изготавливаемая из литого или штампованного металла. Качество сборки платформы определяет классность агрегата. Штампованные элементы встречаются у бюджетных моделей для бытовых нужд, они покрываются специальной накладкой.
• Штанговый механизм – обеспечивает вертикальное движение фрезы.
• Размер проёма в платформе. Величина узла крепления определяет диаметр используемой оснастки. Набор фрез зависит от модели машинки.

Вспомогательные элементы

Для облегчения высокоточной обработки применяется конструкция в виде упора, фиксируемая стальными перекладинами на боковой части базы. Это устройство обеспечивает равномерное ведение фрезы на заданном расстоянии от края. Жёсткая конструкция отделяется от заготовки пластиковой накладкой.

Направляющая шина помогает при выполнении прямолинейного фрезерования. Дополнительные элементы конструкции упрощают проведение сложных операций. Шина крепится под наклоном к заготовке или на краю столешницы.

Эта деталь даёт возможность создавать отверстия с равными промежутками, что особенно актуально при изготовлении мебели.

Линейка-циркуль помогает закруглять заготовки. Один её конец присоединяется к основе инструмента, а другой по центру тяжести вставляется в отверстие.

Для сохранения чистоты на рабочем месте также удобно использовать пылесос, совмещаемый с агрегатом при помощи патрубка.

Классификация и расшифровка маркировки групп

Группа фрезерных станков маркируется цифрой «6». Отдельно, 5 обозначается зубофрезерное оборудование. После 6 может стоять буква. Она указывает, к какому поколению относится данная модель:

• по 1932 год включительно буквенной маркировки возраста оборудования нет;
• Б – 1932–1937 г.
• К с 1937 по 1969 г.
• Н – 1951 г.
• М – 1961 г.

Начиная с 1987 года в маркировке ставят Д.

Вторая или следующая после буквы цифра указывает тип станка:

• 1 – вертикально-фрезерные консольного типа;
• 2 – непрерывного действия;
• 4 – копировальные и гравировальные;
• 5 – вертикальные;
• 6 – продольные;
• 7 – широкоуниверсальные консольные;
• 8 – горизонтальные.

Под цифрой (собраны все модели, не вошедшие ни в одну группу. 3 остается свободной.

За типом станка маркируется его типоразмер. Он определяется по столу. Его размеры нормализованные, например:

• 0 – 200×800 мм;
• 1 – 250×1000 мм;
• 4 – 500×2000 мм.

Буква Ш в конце маркировки обозначает широкоуниверсальные станки. Класс точности указывается после размера стола буквами Н, П.

Справка! Специализированные станки, выпускаемые заводами, в маркировке имеют буквы – обозначение производителя. Например, Горьковский завод фрезерных станков ставит ГФ и номер станка, ДФ обозначает, что агрегат создан на Дмитровском заводе фрезерных станков.

Лучшие модели

В настоящее время в России немного производителей, выпускающих качественное универсально-фрезерное оборудование. Надежными отечественными серийными образцами можно назвать 6ДМ80Ш, 6Т82Ш, 6М82Ш. Из моделей, выпускаемых в ближнем зарубежье, отметим широкоуниверсальные консольно-фрезерные FU350MRApUG-03, , республика Беларусь.

Из иностранных производителей известны универсально-фрезерные станки серии MUF, производитель STALEX; BF500DDRO, Holzmann (Австрия); VISPROM FHX-55PD, PROMA (Чехия). Очень надежны и востребованы универсальные фрезеры корейских производителей.

Сколько стоит и от чего зависит цена

Стоимость оборудования зависит от его типа, мощности, уровня механизации и автоматизации, «возраста», состояния, габаритов и веса обрабатываемых заготовок, производителя. Простой настольный станок с ручным управлением из Поднебесной можно найти по цене в пределах 1000 р. За старое оборудование типа 6М12П, в зависимости от состояния и региона, просят от 13000 до 20000 р.

Станки с ЧПУ стоят на порядок выше своих аналогов с механическим управлением. Например, фрезерно-гравировальный настольный обойдется покупателю в 6000-8000 р, по металлу с водяным охлаждением от 30 000 р. Стоимость высокопроизводительного промышленного оборудования по металлу начинается от 900 000 р.

Принцип работы фрезерных станков

Практически все фрезерные станки работают по одинаковому принципу. Отличия могут быть только в их функциональных возможностях.

Основные элементы фрезерного станка

Основными конструктивными элементами таких станков являются: несущая станина, рабочий стол, прижимные элементы, цанга и цанговый патрон, в котором закрепляется рабочий инструмент, портал с закрепленным на нем шпинделем, который имеет возможность перемещаться, приводной электродвигатель.

Рабочим инструментом любого фрезерного станка является фреза, конструкция и размеры которой зависят от того, какой конфигурации деталь подлежит обработке. Рабочий инструмент закрепляется в цанговом патроне при помощи хвостовика, а вращение ему передается от приводного электродвигателя через систему передач. Основным назначением фрезы является снятие лишнего слоя металла с заготовки, в чем, собственно, и заключается суть обработки на таком станке.

Шпиндель станка размещается на подвижном портале, перемещениями которого управляют специальные контроллеры, если речь идет об оборудовании с ЧПУ. Электронная система такого оборудования включает в себя контроллеры ЧПУ (числовое программное управление), вспомогательные элементы системы и соединительные детали. Принцип работы моделей станков с ЧПУ заключается в следующем: специальная программа считывает чертежи детали, которую необходимо получить в результате обработки, формирует электронные команды, которые передаются на рабочий орган станка.

Отдельного внимания заслуживают широкоуниверсальные станки, которые представляют собой гибрид моделей горизонтального и вертикального типа. В их конструкции также имеется цанга, цанговый патрон и зажимы, но коробка передач таких станков передает все движения от одного электродвигателя. Их отличительной особенностью является наличие ручного режима, с помощью которого можно контролировать работу ходового блока.

Пример кинематической схемы (консольно-фрезерный станок)

Дополнительные элементы имеют в своей конструкции пятикоординатный фрезерный станок по металлу и гравировальное оборудование. Такое оборудование оснащено дополнительными зажимными элементами, которые позволяют установить на нем гравировщик. Инструмент такого оборудования вращается за счет карданного вала, которым он напрямую соединен с электродвигателем.

Самыми простыми по своей конструкции являются ручные фрезерные станки по металлу. Такое оборудование обладает невысокой мощностью, а его конструкция состоит из цанги с цанговым патроном, ротора, головки привода и электродвигателя. Естественно, функциональные возможности такого станка тоже ограничены: с его помощью можно выполнять только самые простые фрезерные операции.

Ресурс работы, которым обладает станок фрезерной группы ручного типа, также невысок и составляет не более 10 000 часов. Наиболее слабыми узлами в таком оборудовании, которые первыми выходят из строя, являются цанга и цанговый патрон, прижимы, приставка и шпиндель. Но его невысокую надежность и долговечность вполне компенсирует низкая стоимость. Приобретать его есть смысл в том случае, если пользоваться им вы планируете нерегулярно.

Каким образом устанавливается

Настольные станки распаковываются, собираются и устанавливаются на ровной плоскости. Подключаются к сети и вытяжке – пылесосу. Основание легко выдержит небольшой вес заготовок и нагрузки при обработке. Горизонтально и вертикально фрезерные станки устанавливаются на бетонный пол. Толщина заливки должна быть более 300 мм.

Дополнительно крепятся болтами или шпильками, чтобы не смещались от вибрации. Если пол не соответствует, выкапывают яму глубиной 500 мм. На дно насыпают песок. Сверху гравий. Толщина подушки 200 мм. Затем заливается цементный раствор и выравнивается по уровню.

Важно!

Для стабильной работы оборудование более тонны весом рекомендуют ставить на гидроопоры.

Уход за ручным фрезерным устройством

Заключается в своевременной фиксации, мини регулировке скорости и глубины фрезерования

Регулировка скорости вращения

В ходе эксплуатации фрезера ручного приходится регулировать скорость вращения режущего механизма. Начинать нужно со знакомства с руководством, прилагаемым производителем. Если в документе указана максимальная величина 24000 об/мин, а на циферблате имеется 6 делений, то каждое 1 деление равно 4000 об/мин. Меняется скорость при повороте циферблата.

Фиксация фрезы

Для фиксации фрез применяются патроны специального назначения, оснащенные внутренним болтом, который необходимо заворачивать в торцевую часть фрезы.

Регулировка глубины фрезерования

На следующем этапе настраивается глубина погружения с помощью вертикального упора с несколькими ступенями налаживания. Ослабляются зажимы, фиксирующие упор и «голову» фрезера, опускают головку до момента соприкосновения фрезы с плоскостью (можно настраивать без детали).

Вниманию начинающих фрезеровщиков! Во избежание получения травмы фрезер позволяется перемещать только в обратном направлении относительно движения режущей головки.

Подвижный упор зажимается и устанавливается указатель в точке мерной шкалы, соответствующей нулевому делению. Откалиброванная линейка приведена в состояние готовности к рабочему режиму.

Особенности настройки в зависимости от назначения

Перед началом работы проводится наладка станка. На холостом ходу проверяется работа всех узлов, выполнение ими команд с панели управления. Затем проверяется биение шпинделя. Подготавливается вся необходимая для работы оснастка, крепеж, инструменты. После установки детали ее необходимо закрепить. Проверить индикатором правильное положение заготовки. Установить концевые ограничители хода стола. Выставить число оборотов шпинделя, подачи и глубины реза. Включить встречное или попутное фрезерование, в зависимости от твердости обрабатываемого материала.

Что содержит в себе паспорт?

Паспорт на фрезерный станок содержит:

• Общие сведения.
• Фотографии с указанием основных узлов и органов управления.
• Технические характеристики.
• Комплект поставки.
• Меры безопасности.
• Состав агрегата.
• Устройство.
• Электрооборудование.
• Систему смазки.
• Порядок транспортирования и установки.

В паспорте описан порядок работы на оборудовании, его наладка и характерные неисправности. Имеются схемы основных узлов. Фрезерные станки востребованы на производстве и в домашней мастерской. Настольные помогут изготовить красивые вещи для дома. Копировально-фрезеровальные украсят рисунком фасады мебели и панели.

Небольшие напольные со столом 250×1000 мм, пригодятся для изготовления запчастей для автомобиля и изготовления простых механизмов и приспособлений. Станки с ЧПУ быстро и самостоятельно без программы изготовят деталь любой сложности и повторят цикл любое количество раз. Они пригодятся на производстве.