Одна из основных тенденций развития фрезерных станков, как и всего станкостроения, характеризуется повышением производительности станков за счет роста уровня автоматизации и механизации,Повышаются качество и долговечность станков при закалке направляющих, применении стальных каленых накладных направляющих, направляющих качения, винтовых пар качения и защитных устройств повышается геометрическая точность станков и обрабатываемых на них деталей.
Выбор технических характеристик станка
Технические характеристики включают: основные размеры и массу станка, показатели точности, кинематические и силовые характеристики и другие показатели.
Размеры и масса. Основные размеры станков устанавливают по нормальным рядам чисел, принятых в станкостроении. Приняты геометрические ряды со знаменателями 1,06; 1,12; 1,26; 1,41; 1,58; 1,78; 2. Наибольшее распространение получил ряд со знаменателем 1,26.
Производительность. Фрезерные станки являются универсальными. На них обрабатывают поверхность на гладкую фугу, отбирают различные профили, фальцы и т. д. В каждом случае станок настраивается по линейке или с кареткой, по кольцу с шаблоном и т. п. Подача осуществляется вручную и механически, звездочкой или другими средствами. Единица измерения производительности в каждом случае принимается различная.
К показателям, характеризующим точность обработки образцов изделий, относятся:
-точность геометрических форм и расположения обработанных поверхностей образцов-изделий;
-постоянство размеров партии образцов-изделий;
-параметры шероховатости обработанных поверхностей образцов-изделий.
Основными кинематическими характеристиками процесса резания являются скорость резания V и подача S. Скорость резания для станков с главным вращательным движением обеспечивается вращением шпинделя и регулируется частотой его вращения; для станков с главным поступательным движением скоростью движения стола, которая измеряется числом двойных ходов в минуту.
Подача обеспечивается приводом подач. Подача на оборот измеряется в миллиметрах за оборот шпинделя (оборотная подача), в миллиметрах в минуту (минутная подача), в миллиметрах на один двойной ход (для станков с главным поступательным движением). Кроме рабочих движений в станке имеются вспомогательные движения, не связанные с процессом резания, но необходимые для полного осуществления цикла.
Силовые параметры процесса резания силы резания и мощность резания зависят от ширины срезаемого слоя и обеспечиваются приводами и механизмами станка.
Точность позиционирования характеризуется ошибкой вывода узла станка в заданную позицию по одной или нескольким координатам.
Геометрическая точность зависит от ошибок соединений и влияет на точность взаимного расположения узлов станка при отсутствии внешних воздействий.
Геометрические неточности станка. Погрешности взаимного положения неподвижно закрепленных или перемещаемых узлов станка, вызванные неточностями его сборки, являются причиной возникновения погрешностей механической обработки.
Фрезерный станок обладает способностью работать безотказно и обеспечивать бесперебойную обработку деталей в заданных условиях эксплуатации, а также главным критерием надежности является простота сборки, наладки и прочих параметров станка.
Компоновка станка
Вводится плоскость симметрии, причем по возможности геометрическая плоскость симметрии должна совпадать с весовой (фрезерные станки). Реже возможна компоновка станка вокруг оси симметрии (вертикальные многошпиндельные автоматы, агрегатные станки с силовыми головками, расположенными по радиусам). Там, где невозможно компоновать станок целиком вокруг оси симметрии или вдоль ее плоскости, с учетом этих элементов симметрии, компонуется часть станка. В этих случаях за ось неполной симметрии берется ось вращения инструмента или обрабатываемой детали, а вертикальная плоскость неполной симметрии проходит через эту ось (токарные станки).
Кинематика станка
Компоновка бывает трех видов:
-с крестовым столом и неподвижной колонной, несущей шпиндельную головку, которая перемещается по координате Z; такая компоновка распространена в бесконсольных фрезерных станках с длиной перемещения в поперечном направлении Y до 600 мм и продольном направлении X — до 2 м; в соответствии с ней строят станки МА-655;
-портальная, с подвижным столом ,перемещающимся на расстоянии до 10 м; эта компоновка применяется для станков ФП-9М, ВФ-ЗМ;
-портальная, с подвижным порталом при длине хода по координате X 6 м и более; она применяется для станков ПФП-5, 2ФП-231, 2ФП-242В.
Привода главного движения в станке
В большинстве станков в качестве привода главного движения применяют коробки передач со ступенчатым регулированием частоты вращения, соединённые с асинхронным электродвигателем. К приводам главного движения предъявляют следующие требования: обеспечение необходимой мощности резания, сохранение постоянства мощности резания в коробках скоростей и крутящего момента, обеспечение заданного диапазона регулирования скорости, высокий КПД, надёжность.
К приводам главного движения предъявляют, кроме того, следующие требования: соответствие диапазона регулирования частотам вращения шпинделя, необходимым для осуществления быстроходных чистовых операций (с частотами вращения более 500 об/мин), предварительной обработки и позиционирования шпинделя; обеспечение долговременной работы при использовании номинальной мощности;
Ступенчатое регулирование можно осуществлять при помощи муфт и зубчатых колес, находящихся в постоянном зацеплении
При бесступенчатом регулировании частоты вращения в приводе главного движения применяют электродвигатели постоянного тока. Для бесступенчатого регулирования в станках широко применяют вариаторы.
Направляющие станка
Направляющие служат для перемещения по станине подвижных узлов станка, обеспечивая правильность траектории движения заготовки или детали и для восприятия внешних сил.
В металлорежущих станках применяются направляющие:
1. скольжения (смешанного трения);
2. качения;
3. комбинированные;
4. жидкостного трения;
5. аэростатические.
Основные формы поперечного сечения.
-Прямые
Применяются при относительно медленных перемещений и нормальных требований точности.
-Призматические, треугольные
Применяются в основном при систематической нагрузке и малых скоростях перемещений. (направляющие токарного станка).
-Трапециевидные или типа «Ласточкин хвост».
-Круглые
-Комбинированная форма поперечных сечений.
-Охватывающие направляющие
Шпиндельные узлы станка
Шпиндель фрезерного станка — это полый длинный вал, изготовленный из прочной стали. Передняя часть элемента изнутри расточена и отшлифована под конус (Морзе, ISO, BT, HSK и т.д). Это необходимо для плотной посадки фрезерной оправки и точной установки фрезы. Фиксация оправки с режущим инструментом осуществляется с помощью внешнего усилия, источник которого может быть как ручным (затяжка оператором тягового болта на универсальном станке), так и механизированным (гидро или пневмо разжим) с передачей оправки в магазин инструментов.
Шпиндели станков нормальной и повышенной точности (Н и П), устанавливаемые в подшипниках качения, изготовляют из сталей марок 40Х, 45, 50. В качестве основного метода упрочнения рекомендуется поверхностная закалка с индукционным нагревом до получения твердости 48...56 HRC.
Упорно-радиальный подшипник воспринимает осевые нагрузки и повышает радиальную жесткость передней опоры. Его изготовляют в дуплексированном исполнении с предварительным натягом, и он состоит из деталей пяти наименований: колец 5, 7, наружной обоймы 6, втулки 5 и двух рядов шариков 4 в сепараторах.
Приводы подач станка.
Приводы бывают: со ступенчатым регулированием, с бесступенчатым регулированием. При ступенчатом регулировании в заданном диапазоне частот обеспечивается фиксированные частоты вращения. При бесступенчатом регулировании обеспечивается настройка на любую частоту в заданном диапазоне частот.
Главный привод фрезерных станков оснащается асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором с автоматическими коробками скоростей. Для получения высокой частоты вращения шпинделя в фрезерных станках применяют регулируемый привод постоянного тока. При этом необходимая частота вращения задается многопозиционными переключателями тиристорного преобразователя.
Приводы подач выполняются в простых устройствах непосредственно от двигателя главного привода, в станках с ЧПУ в качестве приводов применяют регулируемые приводы постоянного тока и приводы с шаговыми двигателями
Тяговые устройства служат для перемещения подвижных узлов станка по направляющим прямолинейного или вращательного движения.
Несущая система
служит для создания требуемого пространственного размещения узлов, несущих инструмент или деталь и обеспечивает точность их взаимного расположения под нагрузкой.
К несущей системе относят: станины, основания, колонны, стойки, поперечины, ползуны, траверсы, столы, каретки, суппорты, планшайбы, корпуса шпиндельных бабок и т.п.
Материал несущей системы:
Применяют широко серый чугун СЧ 15, СЧ 20, СЧ 30 (льётся при t0 1500 2000 0С). Состоит из чешуй графита, которые гасят колебания.
Типичные представители
Универсальный консольно-фрезерный станок 6Н82 предназначен для обработки различных изделий сравнительно небольших размеров из стали, чугуна, цветных металлов. Наличие поворотного стола позволяет нарезать винтовые канавки при изготовлении косозубых колес, фрез, зенкеров, разверток и тому подобных деталей.
Заключение
Нельзя выделять один станок,каждый имеет свои плюсы и минусы.
Существует достаточно много типов фрезерных станков. Каждый из этих типов станков имеет свои функции, область применения и выбирается для использования в определенном направлении. Для того чтобы выбрать фрезерный станок по металлу, который необходим для работы небольшого цеха или мастерской, и использовать его с максимальной эффективностью, надо разобраться с их классификацией и уточнить возможности механизма.
