Устройство и принцип работы современного фрезерного станка с (2)

1. Устройство и принцип работы современного фрезерного станка с ЧПУ

2. Назначение и устройство фрезерного станка

Фрезерный станок – это устройство для обработки деталей из
твердых материалов (металл, пластик, композиты или дерево) с
использованием фрезы, инструмента с вращающимися резцами.
Принцип работы основан на вращении фрезы и одновременной
подаче обрабатываемой детали.

3.

• Процесс фрезерования – это многолезвийная
обработка
металла
вращающимся
инструментом – фрезой. Благодаря этому
получают детали и изделия со сложной
конфигурацией, заданными размерами и
требуемой чистотой обработки. На таком
оборудовании
обрабатывают
различные
детали, например корпус, фланец, шнек и
детали общего машиностроения. Вертикальнофрезерные станки – один из самых
востребованных
видов
промышленного
фрезерного оборудования для обработки
металлов, поскольку они закрывают огромный
спектр работ.

4. Станок позволяет выполнять следующие операции:

• • создавать фасонные поверхности
(маховики, стержни, клапаны);
• • обрабатывать плоскости внутри и снаружи;
• • фрезеровать шлицы, канавки, пазы;
• • формировать различные профили зубчатых
колес;
• • отрезать заготовки;
• • торцевать и делать профили на торцевых
поверхностях.

5. Есть много видов фрезерных станков, основные:

•
•
•
•
•
•
•
•
горизонтальные;
вертикальные;
консольные;
портальные;
копировальные;
расточные;
5-осевые;
комбинированные.

6. Общая схема с обозначением основных узлов фрезерного станка

7. Устройство фрезерных станков

• Несмотря
на
большое
разнообразие
фрезерных станков, все они имеют схожее
устройство, принцип действия и основные
узлы.
• • Станина – основа всех станков. Этот узел
наиболее
долгоживущая
часть
станка,
рассчитанная на все время его эксплуатации.
Через станину станок опирается на фундамент
при помощи опор или анкерных болтов.
Основание станины это база, на которой
строится весь станок.

8. Виды и материалы станин:

•
Литая станина: Состоит из чугунного материала, который
гасит вибрации и колебания в процессе обработки. Подходит
для массового производства.
•
Сварная, стальная станина: Подходит для единичного
производства, меньше жесткости, применяется для обработки
легких сплавов.
•
Железобетонные станины: Используются в тяжелых
станках, однако подвержены усадке и температурным
колебаниям.
•
Полимерные станины: Преимущество – высокая точность,
устойчивость к коррозии, минимальная вибрация.
• Вывод: Если важна низкая стоимость и точность обработки,
выбирайте станину из полимерных материалов. Если же
неважны вибрации, используйте чугунные станины.
• Далее на станину устанавливаются подвижные и неподвижные
узлы: колонна, шпиндельная бабка, рабочий стол, приводы
осей X, Y, Z, направляющие и шарико-винтовые пары (ШВП), а
также другое периферийное оборудование.

9.

• • Рабочий стол: Крепится на станине,
перемещается
по
направляющим
относительно фрезы.
• • Система приводов осей X, Y, Z: Включает
двигатели, муфты и ШВП, получает команды от
блока управления ЧПУ.
• • Шпиндельная
бабка:
Узел
для
позиционирования и вращения шпинделя с
режущим инструментом.
• Противовесы помогают компенсировать силы
гравитации при подъеме инструмента,
повышая производительность.

10. Общий вид и чертежи шпиндельной бабки фрезерного станка

11. Инструментальный магазин

• Инструментальный магазин используется для
автоматической
смены
фрез.
Бывают
барабанного, карусельного и цепного типа.
• • Барабанный
–
экономит
рабочее
пространство.
• • Цепной
–
отличается
большой
вместимостью,
подходит
для
многокоординатных центров.
• • Карусельный
–
менее
популярен,
применяется для простых задач.

12. Разные варианты исполнения инструментальных магазинов

13. Дополнительная комплектация станков

Система подачи СОЖ для охлаждения.
Система удаления стружки.
Поворотный стол для расширения возможностей.
Охлаждение электрошкафа для защиты от перегрева.
Оптические линейки для компенсации погрешностей.
Системы измерения инструмента для минимизации
ошибок.
Система ЧПУ позволяет автоматизировать обработку заготовок,
повысить точность и производительность, а также сократить
влияние человеческого фактора.
Повышение производительности.
Изготовление сложных деталей.
Снижение ручного труда.
Сокращение времени обработки.

14. Принцип организации фрезерного станка с ЧПУ

15. Устройство и принцип работы вертикально-фрезерного станка

Устройство и принцип работы вертикальнофрезерного станка
• Вертикально-фрезерные станки наиболее востребованное
оборудование в металлообрабатывающей отрасли. Но и
внутри своего вида они различаются по техническим
характеристикам, количеству осей, конструктивным
особенностям.

16. Вертикально-фрезерные станки с ЧПУ находят применение при обработке широкого ассортимента деталей:

корпусов;
пресс-форм;
рычагов;
кронштейнов;
рам;
трубных решеток;
гидрокомпонентов;
деталей машин и механизмов.
В отличие от горизонтально-фрезерных, станки имеют
вертикальное расположение оси шпинделя – отсюда название.
Ниже мы рассмотрим особенности конструкции вертикальнофрезерных станков и их виды, функционал и возможности.

17. Обработка на вертикально-фрезерном станке

18. Назначение и область использования

• Вертикально-фрезерный станок позволяет реализовать широкий спектр
технологических операций, которые могут потребоваться при производстве
изделий самой сложной формы:
•
фрезерование поверхностей изделия;
•
подрезка и обработка торцов;
•
формирование и обработка углов;
•
выборка пазов, уступов, карманов;
•
формирование профиля детали.
• Принцип работы оборудования и основные узлы
• Для обработки деталей используют фрезу, которая, вращаясь, снимает
слои металла до тех пор, пока заготовка не примет нужную форму. Сама
заготовка при этом зафиксирована на рабочем столе, который
обеспечивает ее перемещение в горизонтальной плоскости. Обработка по
вертикальной оси осуществляется за счет перемещения шпиндельной
бабки.

19.

• При огромном разнообразии моделей в
принципиальную схему вертикально-фрезерных
станков всегда входят следующие основные
компоненты:
• • Станина.
• • Колонна.
• • Шпиндель.
• • Шпиндельная бабка.
• • Рабочий стол.
• • Направляющие осей X, Y, Z.
• • Инструментальный магазин.
• • Серводвигатель основного привода.
• • Серводвигатели осей подач.
• • Шкаф электрооборудования.

20. Вертикально-фрезерный станок без кожуха

21.

• Оборудование обычно имеет специальный
кожух, который закрывает рабочую зону и
предотвращает разлет стружки при работе
вертикально-фрезерного станка. Также
станок может быть оснащен стружечным
конвейером,
кондиционером
электрошкафа, поворотным или наклонноповоротным столом, системами измерения
инструмента
и
заготовки,
дополнительными фрезерными головками
и расточными системами и другими
технологичными решениями.

22.

• Фреза как один из основных элементов станка
• Фреза – основной рабочий инструмент на фрезерном
вертикальном станке, которая устанавливается в
шпиндельный вал и за счет вращения обеспечивает
удаление части обрабатываемого материала.
• Рассмотрим, какие фрезы используются для вертикальных
фрезерных станков. Существует несколько классификаций
фрез:
• • По форме и конструкции – концевая, торцевая,
дисковая, угловая или фасонная.
• • По сфере применения – для черновой или чистовой
обработки, для высокоточных работ, для пазов, кромок,
углов или впадин, для создания орнаментов или рисунков.
• • В зависимости от обрабатываемого материала – для
обработки черных или цветных металлов, сталей или
сплавов различных марок и прочности.
• Выбор фрезы производится с учетом видов обработки на
вертикально-фрезерных станках, материала, конфигурации
изделий, серийности производства и прочих факторов.

23. Виды вертикально-фрезерных станков и их возможности

• В базовой схеме вертикально-фрезерного станка
обработка заготовки ведется по трем осям – стол
перемещается в горизонтальной плоскости по осям X и Y, а
по вертикальной оси Z перемещается шпиндель с
установленной в нем фрезой. Такие станки получили
название 3-осевых, а использование дополнительных
приспособлений позволяет увеличить количество осей,
расширив возможности обработки.
• Если на 3-осевой вертикально-фрезерный станок
установить поворотный стол, то получится 4 оси
управления. Четвертая ось в таком случае будет
вращательная ось A. Это позволяет выполнять
фрезерование торцов заготовки со всех сторон без ее
снятия и переустановки, дает возможности для обработки
винтовых пазов или наклонных поверхностей.

24.

• Для выполнения ряда операций применяют
фрезерные станки, которые могут производить
обработку по 5 осям. Для этого на рабочий стол
обычного фрезерного станка устанавливают
наклонно-поворотный стол. Он имеет две
вращательные оси: поворот по оси C и наклон по
оси A. В итоге на станке получается 5 осей: 3 оси
самого станка + 2 оси обеспечивает стол. На таком
оборудовании
можно
обрабатывать
криволинейные поверхности с изгибом в
нескольких плоскостях, производить выборку
сложных профильных пазов, обработку отверстий
под разными углами, словом, они многократно
расширяют имеющийся у вертикально-фрезерного
станка
функционал,
дает
дополнительные
возможности.

25. Поворотные столы для фрезерного станка

26. Вопросы для проверки знаний

• Базовые принципы и кинематика.
1. В чем заключается главный принцип работы фрезерного станка с ЧПУ?
(Что является главным движением, а что — движением подачи)?
2. Что такое интерполяция в двадцати станков с ЧПУ и как она помогает
создавать сложные криволинейные траектории?
3. Какие типы систем координат используются на приладке станка
(машинная, относительная, системы координат деталей)?
4. Какую роль играет обратная связь в современных сервоприводах?
• Устройство и механические узлы.
1. Назовите основные элементы конструкции фрезерной станка с ЧПУ и
их функции.
2. Каково обозначение ШВП и почему оно применяется вместо обычных
резьб?
3. Зачем в направляющих станках использованы ШВП, линейные
подшипники (качения) вместо традиционных плоских направляющих
скольжения?
4. Чем шпиндель станка с ЧПУ отличается от обычного электромотора?

27.

• Электроника и управление.
1. Что такое стойка ЧПУ и какие задачи она выполняет?
2. В чем разница между шаговыми двигателями и серводвигателями ?
Почему на профессиональных станках используются сервоприводы?
3. Для чего нужны концевые датчики (хоум-свитчи / датчики
«дома»/лимиты осей)?
4. Какую функцию функции датчика калибровки высоты (инструмента
для настройки/датчика нуля инструмента)?
• Технология обработки и инструмент.
1. Какие основные виды фрез можно найти по форме и материалу?
2. Как направление ветра шпинделя и подача влияют на качество
обработки?
3. Что такое СОЖ и зачем она нужна?
4. Почему перед началом обработки на современных станках с ЧПУ
важно правильно обозначить режимы резания?
• Безопасность и эксплуатация.
1. Какие 5 ключевых шагов необходимо проверить перед началом
работы на станке?
2. В чем главная опасность возникновения вибрации (дробления) во
время фрезерования и как ее избежать?
3. Какие базовые правила техники безопасности должен соблюдать
оператор станка с ЧПУ?