Фрезерные станки: основные виды, особенности и назначение

Эта группа промышленного оборудования включает в себя специализированные станки для обработки металлических деталей. В конструктивном плане фрезерный станок представляет собой стационарную установку, на которой закрепляется обрабатываемая заготовка. Обработка производится путем контролируемого вращения фрезы — особой металлорежущей детали, изготавливаемой из прочных металлических сплавов, часто — с алмазным напылением.

В зависимости от промышленного назначения и конструктивных особенностей, фрезерные станки подразделяются на следующие типы:

- универсально-фрезерные и широкоуниверсальные;
- станки с фиксированной установкой;
- сверлильно-фрезерные;
- мобильные (настольные);
- станки с системой ЧПУ;

Надо отметить, что фрезерные станки всех типов весьма схожи по своей конструкции. Далее будут рассмотрены ключевые особенности основных типов фрезерных станков, а также сфера их применения.

Универсально-фрезерные и широкоуниверсальные станки

В данную группу оборудования включены станки, способные выполнять различные виды работ без установки дополнительного оборудования. Универсальные станки показывают себя с лучшей стороны в условиях мелкосерийного или единичного производства, когда требуется одновременная обработка деталей различной формы. Конструктивно представляют собой простую монолитную станину, которая служит основой для установки остальных ключевых элементов (шпиндельного узла, консоли, самой фрезы). Этим достигается жесткое крепление, что улучшает точность обработки.

Поддерживаются все виды фрез: стандартные цилиндрические, торцовые, дисковые, угловые. Сама фреза крепится в специальной оправе, которая позволяет оперативно менять углы конструктивного наклона. Основное преимущество станков универсального типа: возможность одновременной обработки поверхностей любого типа, совместно с фрезерованием пазов, резьбовых соединений и отверстий. Широкоуниверсальные фрезерные станки являются дальнейшим развитием стандартных установок. С их помощью можно производить обработку заготовок из высокоуглеродистой стали, чугуна и сложных металлических сплавов.

Конструкция широкоуниверсальных станков отличается большей гибкостью. На станине крепится универсальное выдвигающееся крепления, куда устанавливается дополнительный шпиндельный узел. Крепление производится шарнирным способом, благодаря чему фрезерная установка может поворачиваться без ограничений по углам. Допускается одновременная работа двух шпинделей, которые могут обрабатывать разные детали. Универсальная консоль заменяется кареткой особой конструкции, которая может свободно перемещаться по вертикальным направляющим. На ней предусмотрены дополнительные крепления с собственными направляющими — благодаря этому функциональность широкоуниверсальных станков легко расширяется установкой дополнительных инструментов (нарезающих устройств, делительных, и других приспособлений).

Фрезерные станки с фиксированной установкой

В эту группу фрезерного оборудования включены станки с горизонтальными и вертикальными креплениями. Они отличаются жесткой фиксацией основного рабочего узла (фрезы и шпинделя), перемещение которого ограничено одной плоскостью.

Горизонтальные станки

В станках этой подгруппы основной рабочий элемент (шпиндель с фрезерной установкой) крепится неподвижно горизонтально. Отдельный поворотный механизм конструкцией не предусмотрен — перемещение фрезы допускается только перпендикулярно одновременно с салазками. Горизонтальные станки характеризуются крайне простой и надежной конструкцией, что обуславливает их основное предназначение — обработка простых деталей или горизонтальных поверхностей. Более сложные работы, где требуется винтовое движение или сложные деления, требуют установки дополнительного оборудования.

Вертикальные станки

Как следует из названия, основной рабочий инструмент в станках этого типа устанавливается вертикально. В некоторых случаях конструкция допускает дополнительную свободу перемещения фрезы, что расширяет технологические возможности вертикально-фрезерных станков по сравнению с горизонтально-фрезерными. Поддерживаются установка стандартных цилиндрических и торцовых фрезы. Работа с другими видами фрез требует использования специального крепления с оправой. Важная особенность вертикально-фрезерных станков — предельно высокая жесткость конструкции. Это объясняется отсутствием подвижной консоли, которая замещается неподвижными вертикальными направляющими.

Благодаря исключительной жесткости, простоте и надежности, вертикально-фрезерные станки получили широкое распространение. Их применяют для вытачивания и обработки шестерней, рамок, углов и пазов.

Сверлильно-фрезерные станки

Фрезерные станки сверлильного типа используются для высверливания пазов, отверстий, а также для обработки резьбовых соединений. В конструктивном плане отличаются наличием особой фрезерной головки с автоматическим циклом реверсного вращения, которая позволяет производить работы под различными углами. Кроме своего основного предназначения, сверлильно-фрезерные станки также позволяют проводить стандартную обработку вертикальных и горизонтальных поверхностей. Этим достигается высокая утилитарность данного типа станков, снижаются производственные издержки и экономится пространство.

Настольные фрезерные станки

Малогабаритные компактные фрезерные станки становятся все более массовыми. Их используют в небольших мастерских, в учебных заведениях, сервисах, а также — в домашних условиях. В конструктивном плане настольные фрезерные станки похожи на универсальные, с поправкой на значительно меньшие размеры. По своему предназначению данный тип станков схож с универсальными, однако имеет значительно меньшие размеры и стоимость.

Поддерживаются все основные виды фрез, что позволяет решать почти неограниченный круг задач:

- высверливание пазов и отверстий;
- формирование и обработка резьбовых соединений;
- обработка простых и сложных поверхностей;

Настольные фрезерные станки отличаются минимальным энергопотреблением и простой настройкой. Однако следует отметить, что для достижения максимальной точности, подобные станки требуют правильной установки с жестким закреплением рабочей поверхности. В последнее время все большую популярность получают настольные фрезерные станки с ЧПУ. При сохранении своих основных достоинств (дешевизна, мобильность и простота) они обладают гораздо большей производительностью и позволяют обрабатывать даже очень сложные детали. Более подробно преимущества станков с ЧПУ будут рассмотрены далее.

Фрезерные станки и установки с ЧПУ

Числовое программное управление (ЧПУ) — это компьютеризированная система управления производством. Она может устанавливаться на фрезерные станки любого типа посредством сервоприводов и контроллеров особого вида. Управление производится в полуавтоматическом режиме при постоянном компьютерном мониторинге. Благодаря этому достигается значительное улучшение производственного процесса, снижается риск брака и нагрузка на персонал.

Среди ключевых преимуществ, которые достигаются при установке на фрезерный станок системы ЧПУ, можно выделить следующие:

- повышенная производительность;
- улучшенная точность;
- сниженный расход материалов;
- автоматизация процесса.

Кроме того, значительно снижаются требования к обслуживающему персоналу. Диагностика и ремонт станков с ЧПУ облегчается наличием автоматизированной системой мониторинга.

Станки, управляемые системами ЧПУ используются в высокотехнологичных областях промышленности для изготовления или обработки особо сложных деталей и конструктивных элементов. В заключении следует отметить особые многофункциональные центры фрезерной обработки с ЧПУ. От обычных станков они отличаются крайне высокой производительностью и универсальностью. Данная группа оборудования применяется в аэрокосмической, приборостроительной и некоторых других отраслях промышленности. Выше были перечислены основные виды фрезеровочных станков, которые получили наибольшее распространение. При выборе фрезерного станка следует учитывать предполагаемые виды работ, а также возможность перехода на новый технологический уровень.