Глава II

ФРЕЗЕРНЫЙ СТАНОК И ЕГО УЗЛЫ

§ 3. ТИПЫ ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКОВ

На фрезерных станках можно обрабатывать плоские или фасонные поверхности, нарезать резьбу, шлицы, зубья, производить сверлильные и расточные работы. Фрезерные станки составляют значительную часть парка металлорежущих станков в СССР — около 10% (до 180 000 станков); к 1965 г. предусмотрено увеличение парка фрезерных станков до 12,7% . Из всех фрезерных станков наибольшее распространение получили станки для обработки плоских и криволинейных поверхностей: консольно-фрезерные, бесконсольно-фрезерные, продольно-фрезерные и копировально-фрезерные. Из станков для других видов фрезерной обработки получили распространение зубофрезерные, резьбофрезерные, шлицефрезерные и шпоночно-фрезерные. В массовом производстве применяют главным образом многошпиндельные продольно-фрезерные станки и станки непрерывного действия — карусельно-фрезерные и барабанно-фрезерные. Пополнение парка фрезерных станков осуществляется за счет современных моделей, выпускаемых отечественными станкостроительными заводами.

Консольно-фрезерные станки

Это наиболее распространенный тип станков, применяемых для фрезерных работ. Название консольно-фрезерные станки получили от консольного кронштейна (консоли), перемещающегося по вертикальным направляющим станины станка и служащего опорой для горизонтальных перемещений стола. Простейшим и наиболее распространенным типом оборудования, применяемого для фрезерных работ, является горизонтально-фрезерный станок. На рис. 7 показан горизонтально-фрезерный станок производства Горьковского завода фрезерных станков. Горизонтально-фрезерные станки предназначены для работы цилиндрическими и дисковыми фрезами, но они могут работать и торцовыми фрезами.

Шпиндель горизонтально-фрезерного станка, на котором крепится инструмент, вращается вокруг горизонтальной оси. Он получает вращение через коробку скоростей от электродвигателя. Стол горизонтально-фрезерного станка имеет три направления движения: (продольное, поперечное и вертикальное. Эти перемещения стола, или его подачи, могут осуществляться вручную при помощи рукояток или механически от привода станка.
универсальными горизонтально-фрезерными, или, сокращенно, универсально-фрезернымистанками. На рис. 8 показан станок такого типа. Стол станка может быть повернут по круговым направляющим на верхней части салазок на 45° в каждую сторону и после установки на заданный угол по шкале 1 закрепляется винтом. Кроме возможности поворота стола, универсально-фрезерный станок ничем не отличается от горизонтального.

Показанный на рис. 9 фрезерный станок отличается от рассмотренного горизонтально-фрезерного станка только устройством верхней части станины, все же остальные узлы станка одинаковы (сравните рис. 9 и 7). Шпиндель этого станка вращается вокруг вертикальной оси. Такого типа станки называют вертикально-фрезерными. >Для расширения возможностей использования новые модели вертикально-фрезерных станков изготовляют с поворотной шпиндельной головкой 3. Она может (быть установлена как в вертикальном положении, так и под углом к плоскости стола. Это особенно удобно при фрезеровании наклонных поверхностей. Необходимый поворот шпиндельной головки 3 относительно станины 1 устанавливается по шкале 2. Вертикально-фрезерные станки предназначаются для работы торцовыми фрезами, фрезерными головками, концевыми и шпоночными фрезами. Типоразмеры консольно-фрезерных станков принято характеризовать по величине рабочей (крепежной) поверхности стола. Консольно-фрезерные станки могут иметь горизонтальное универсальное и вертикальное выполнение при одной и той же величине рабочей поверхности стола. Сочетание разных выполнений станка при одинаковой основной размерной характеристике стола называют размерной гаммой станков. В СССР освоено производство консольно-фрезерных станков пяти размеров: № 0; № 1; № 2; № 3 и № 4, причем по каждому размеру выпускается полная гамма станков — горизонтальные, универсальные и вертикальные. Каждый станок одной размерной гаммы имеет 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 размеры стола, мм
0
1-й
2-й
3-й
4-й
6П80Г, 6П80,6П10
6Н81Г, 6Н81, 6Н11
6М82Г, 6М82, 6М12П
6М83Г, 6М83, 6М13П,
6М84Г, 6М84, 6М14П
200 X 800
250 X 1000
320 X 1250
400 X 1600
500 X 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. На рис. 10 графически показаны наибольшие перемещения стола, салазок и консоли.

На базе основных моделей консольно-фрезерных станков выпускают модификации, позволяющие расширить области применения станков данной гаммы. Так, на базе вертикально-фрезерных станков 6М12П и 6М13П выпускают станки 6М12ПБ и 6М13ПБ, имеющие большие скорости вращения шпинделя (быстроходная модификация), что позволяет применять эти станки для обработки легких сплавов. На базе универсально-фрезерных станков выпускаются их модификации, имеющие добавочную вертикальную головку. Широкоуниверсалыный фрезерный станок 6М82Ш (рис. 11) является модификацией горизонтально-фрезерного станка 6М82Г. Он имеет два шпинделя, из которых один горизонтальный, как у станка 6М82Г, второй расположен в поворотной головке и может быть установлен под углом ±90° в продольной плоскости стола и под углом ±45° в поперечной плоскости стола. На широко-универсальных станках могут выполняться самые разнообразные фрезерные операции, а также сверление, растачивание отверстий, подрезание торцов в разных плоскостях заготовки с одной ее установки.

Бесконсольно-фрезерные станки

Консоль является наиболее слабым узлом фрезерного станка по жесткости, поэтому для скоростной обработки больших и тяжелых деталей применяют фрезерные станки без консоли, так называемые бесконсольно-фрезерные станки; однако такие станки менее универсальные, чем консольные. На рис. 12 показан бесконсольный вертикально-фрезерный станок производства Горьковского завода фрезерных станков. Стол 3 станка имеет продольное перемещение вдоль горизонтальных направляющих салазок 2, которые имеют поперечное перемещение по направляющим станины 1. Таким образом, стол бесконсольно-фрезерных станков имеет только горизонтальное перемещение в продольном и поперечном направлениях (крестовый стол). Вертикальное перемещение получает шпиндельная головка 4 по вертикальным направляющим стойки.

Продольно-фрезерные станки

Горизонтально-фрезерные станки изготовляют разных размеров, так как по мере увеличения размера обрабатываемых заготовок требуются фрезерные станки с большими размерами рабочего стола. У станков большого размера производить подъем и опускание консоли стола становится неудобным, поэтому у этих станков подъемные консольные столы заменяют столами, имеющими только продольное перемещение. Такие станки называют продольно-фрезерными. Продольно-фрезерные станки предназначаются для обработки поверхностей крупных заготовок.

На рис. 13 показан односторонний продольно-фрезерный станок с одним горизонтальным шпинделем, а на рис. 14 — двухстороннийпродольно-фрезерный станок с двумя горизонтальными шпинделями. Станок с двумя шпинделями служит для одновременной обработки двух поверхностей.

Стол 1 продольно-фрезерных станков (рис. 13 и 14) имеет только продольное перемещение. Подвод фрезы по вертикали к обрабатываемой заготовке производится подъемом и опусканием шпиндельных головок 2 по стойкам 3. В случае необходимости обработки одновременно больше двух поверхностей применяют многошпиндельныепродольно-фрезерные станки, имеющие, кроме горизонтальных, также вертикальные шпиндели. На рис. 15 показан четырехшпиндельный продольно-фрезерный станок со столам 3,6X12 м, предназначенный для обработки с трех сторон четырех поверхностей крупногабаритных заготовок весом до 120 т, длиной до 12 м, шириной и высотой до 3,6 м. Станок имеет четыре поворотные шпиндельные головки: две вертикальные 1 и 2, расположенные на траверсе (поперечине) 6, и две горизонтальные 3 и 4, расположенные на боковых стойках. Стол 5 станка имеет только продольное перемещение. Вертикальную установку шпиндельных головок 1 и 2 производят перемещением траверсы 6 по стойкам станка, а поперечную (боковую) установку — перемещением самих головок вдоль траверсы 6. Вертикальную установку шпиндельных головок 3 и 4 производят перемещением их по стойкам станка. Управление станком осуществляется с центрального пульта 7. Необходимое число оборотов каждого шпинделя устанавливают с помощью рукояток, расположенных на каждой шпиндельной головке. Для включения и выключения вращения шпинделей, рабочих подач и быстрых ходов стола, траверсы и шпиндельных головок, включения охлаждения непосредственно с рабочего места имеются две кнопочные станции и две подвесные панели 8, сдублированные друг с другом и расположенные у каждой шпиндельной головки. Продольно-фрезерные станки изготовляются в СССР различных размеров, начиная с небольших станков (рис. 13 и 14) с размерами стола 450X1600 мм и до гигантских станков, подобно показанному на рис, 15. Шпиндельные головки могут иметь горизонтальное и вертикальное расположение, кроме того, могут быть поворотными, что облегчает обработку наклонных поверхностей заготовки. Такие станки изготовляются по заказу с числом шпинделей, соответствующим количеству обрабатываемых поверхностей. На московском заводе «Красный пролетарий» для одновременной обработки всех направляющих станины токарного станка применяют продольно-фрезерные станки, имеющие по 9 шпинделей, на которых может быть установлено до 17 различных фрез.

Фрезерные станки непрерывного действия

В крупносерийном производстве применяют консольные вертикально-фрезерные станки с круглым вращающимся столом(рис. 16). Применение таких станков позволяет снимать готовую деталь и закреплять новую заготовку в то время, когда фреза обрабатывает очередную заготовку. Это позволяет перекрывать ручное время на установку заготовки и снятие детали машинным временем станка и сокращать время на обработку.

Дальнейшее усовершенствование конструкций станков с вращающимся столом привело к созданию карусельно-фрезерногостанка. Так называют бесконсольные вертикально-фрезерные станки с большим круглым вращающимся столом наподобие карусели. Такие станки имеют два или три шпинделя, из которых один служит для чистовой обработки, что тоже повышает производительность работы, так как совмещаются по времени две операции (черновая и чистовая обработка). В СССР карусельно-фрезерные станки выпускаются со столом диаметром 1000 мм (мод. 621 в двухшпиндельном исполнении) и 1500 мм (мод. 623 в двухшпиндельном исполнении и мод. 623В — в трехшпиндельном).

На рис. 17 показан двухшпиндельный карусельно-фрезерный станок мод. 621 производства Горьковского завода фрезерных станков. Для одновременной непрерывной обработки заготовок с обоих торцов применяют барабанно-фрезерныестанки. На барабанно-фрезерном станке (рис 18) заготовки закрепляют на круглом, вращающемся вокруг горизонтальной оси, столе-барабане таким образом, что их оба торца могут одновременно обрабатываться поочередно черновыми и чистовыми фрезами.

Обработка на барабанно-фрезерном станке заготовок, у которых обрабатываются оба торца, будет вдвое производительнее по сравнению с карусельно-фрезерным станком. Закрепление заготовок и съем деталей на барабанно-фрезерных станках также производится непрерывно в процессе обработки. В СССР изготовляют барабанно-фрезерные станки с барабаном диаметром 1000 мм (мод. 6021), 650 мм (мод. 6022) и 900 мм (мод. 6023). Карусельно-фрезерные и барабанно-фрезерные станки широко применяются для обработки заготовок корпусных деталей автомобилей и тракторов на ЗИЛ, МЗМА, ГАЗ, МАЗ, ХТЗ, ЛТЗ, ВТЗ, Заволжском моторном и других заводах при крупносерийном и массовом производствах.

Специальные фрезерные станки

На фрезерных станках возможно достаточно точно обработать все виды поверхностей. Консольно-фрезерные, бесконсольно-фрезерные, продольно-фрезерные и станки непрерывного действия являются станками общего назначения и могут применяться для обработки заготовок самых разнообразных деталей. В отличие от станков общего назначения для выполнения определенных фрезерных операций применяют фрезерные станки целевого назначения. К числу таких станков относятся зубо-фрезерные, резьбофрезерные, шпоночно-фрезерные и др. В связи с развитием крупносерийного и массового производства в настоящее время широко внедряются в производство фрезерные станки, предназначенные для получения деталей определенной конфигурации. Такие станки сконструированы с учетом наибольшей производительности и часто имеют автоматизированное управление. В отличие от станков целевого назначения их называют специальными. К числу специальных относятся станки, применяемые в часовой промышленности; станки для фрезерования сверл, метчиков, разверток; станки, применяемые в автомобильной, тракторной и станкостроительной промышленности для фрезерования на автоматических и поточных линиях; копировально-фрезерные станки и т. п. В связи с быстрым развитием техники изделия часто меняют конфигурацию, поэтому применение специальных фрезерных станков, не позволяющих в отличие от станков общего назначения производить переналадку их на обработку любых заготовок, не всегда является выгодным. В последние годы широкое применение начинают находить так называемые агрегатные фрезерныестанки, которые позволяют производить любую комбинацию составляющих их сменных унифицированных узлов (агрегатов) в соответствии с конфигурацией изготовляемой детали и расположением обрабатываемых поверхностей. Для перехода на обработку других заготовок достаточно сменить или перекомпоновать отдельные узлы агрегатного станка. На рис. 19 показан агрегатный фрезерный станок.