Что такое шпиндель фрезерного станка
Устройство шпинделя фрезерного станка
Шпинделем называют вращающийся вал, который соединяется с элементами основной станковой конструкции. В случае крепления на фрезерных столах он играет роль двигателя передачи вращательного движения от коробки скоростей на фрезу, которая является основным режущим инструментом.
На сегодняшний день все модели шпинделей принято разделять:
При этом максимальное число оборотов зависит от режима эксплуатации фрезерного оборудования:
Потребляемая мощность шпинделя определяется исходя из типа расходного материала. Как показывает практика, мощности в 800 Вт достаточно для обработки фанеры и картона. Шпиндель мощностью в 1,5 кВт является универсальным и отлично подходит для обработки древесины, пластика и тонких металлов. Инструмент на 3-4 кВт уверенно справляется с обработкой разнообразных каменных элементов.
Шпиндель используется в паре с инвертором (частотным преобразователем). Для сокращения числа поломок в работе их мощности должны быть идентичны. Стоит отметить, что при замене шпинделя с небольшими рабочими оборотами на более мощный, необходимо выполнять замену инвертора.
Шпиндель фрезерного или гравировального станка представляет собой ротор-магнит, для изготовления которого используются редкоземельные металлы. Он выполняет вращательные движения внутри статора с обмотками. Для того чтобы шпиндель фрезерного станка работал бесперебойно, он должен быть оснащен трехфазным двигателем и преобразователем частоты, передающим трехфазный сигнал для обмотки.
Ключевыми достоинствами шпинделей являются:
Стоит отметить, что в процессе эксплуатации шпиндель станка требует охлаждения, которое может быть реализовано с помощью:
Наибольшей популярностью пользуется воздушное охлаждение, однако данный метод способствует загрязнению фильтров бесколлекторного двигателя при работе с различными пыльными заготовками, например, из дерева.
Что такое шпиндель для фрезерного станка, обзор видов
Шпиндель – это один из необходимых узлов, который обязательно используется на всех без исключения фрезерных станках. В зависимости от конструкции, габаритов, мощности, назначения фрезера, они сильно отличаются друг от друга. Но функция одинакова на всех станках – фиксировать фрезу и придавать ей вращение.
Что это такое
В простейших конструкциях это вал на подшипниках. Крутящий момент от двигателя станка передается на коробку скоростей. С коробки – непосредственно на шпиндель, который вращается с разными оборотами, в зависимости от выбранной скорости. В среднем, от 250 об/мин до 3000 об/мин на традиционных фрезерах для металлообработки и в 10-20 раз выше, от 5000 об/мин до 30 000 об/мин на деревообрабатывающих.
На изображение – частично разобранный простейший шпиндель традиционного фрезерного станка со снятой крышкой.
От выбранной скорости зависит не только число оборотов, но и сила вращения. Чем больше оборотов, тем ниже мощность и наоборот.
Основные характеристики шпинделя – это диаметр хвостовиков и тип фрезы, режущих головок и сверл, которые в нем можно зафиксировать.
Шпиндель может быть оснащён цангой, патроном или конусом Морзе для фиксации режущего инструмента. Цанга рассчитана только на один размер хвостовика фрезы. Например, 6 мм, 8 мм, 10 мм. 12 мм. В патроне можно закрепить фрезы с хвостовиками разных размеров, например, от 6 мм до 20 мм, или от 0 до 80 мм и т.д.
Устройство шпинделя стационарного фрезерного станка представлено в видео:
Конус Морзе в шпинделе может иметь разные, но строго определенные стандартами размеры. С его помощью в шпинделе фиксируют не только непосредственно сам режущий инструмент, но и валы для выноса фрезы, делительные головки и головки, передающие крутящий момент под углом 90 градусов от оси горизонтального шпинделя. При этом горизонтальный фрезер работает как вертикальный.
Фреза с конусом Морзе № 3 диаметр 30 мм.
Для её посадки в шпинделе должно быть конусное отверстие подходящего стандарта (№3).
Важный показатель шпинделя – люфт в подшипнике. На высокоточных станках люфт исключен совсем. На менее точных допускается отклонения от оси при вращении и люфт (свободный ход) на сотые доли мм.
На самых простых станках люфт может достигать десятых долей мм. Например, 0,15 мм. При этом высокой точности обработки (до «соток») добиться не удастся, а при работе будет издаваться шум. Из-за люфта фреза цепляет материал разными краями, поверхность получается неровной. При этом сама фреза может изнашиваться неравномерно и быстро.
По этим причинам, люфт шпинделя недопустим или крайне нежелателен.
В 90% случаев люфт возникает именно в подшипнике. Зазоры между внешней обоймой подшипника и посадочной втулкой, а также между внутренней обоймой и валом (шпинделем) недопустимы совсем. Это брак деталей, на него приходится остальные примерно 10% люфта. Поэтому важнейшее условие для нормальной работы фрезерного станка – высококачественный подшипник шпинделя, без люфтов и перекосов.
Шпиндельные узлы на современных станках последних поколений могут быть на порядок сложнее.
Шпиндельный узел для ЧПУ
Конструкция шпинделя на станках с ЧПУ отличается от обычных. Есть, как традиционного исполнения, с приводом от отдельно стоящего электродвигателя через коробку передач, так и с системами поворота фрезы.
Отдельный распространённый на небольших современных станках вид – шпиндель с автономным приводом.
Шпиндель с двигателем мощностью 1,5 кВт.
Применяется на станках, где фреза перемещается относительно заготовки в разных плоскостях. При этом передать вращение от двигателя и коробки скоростей механически затруднительно, так как положение шпинделя относительно станины постоянно меняется.
Нельзя использовать клиноременную или зубчатую передачу. Лучшее техническое решение при этом – установка электродвигателя в самом шпинделе. Такое же решение применяется на станках с одним или несколькими шпинделями (фрезами).
Примерные характеристики такого шпинделя для небольшого станка в домашней мастерской:
На более мощных станках идет более мощный двигатель, до 9 кВт, иногда он имеет водяную систему охлаждения.
Автономный двигатель на 3 шпиндельном станке
Для станков по дереву
На деревообрабатывающих фрезерах применяются конструктивно практически такие же шпиндели, как и на металлообрабатывающих. На простых станках используются прямые валы с патроном или цангой для зажима фрезы. Также валы с резьбовым зажимом под насадные фрезы.
На изображении – шпиндель простого фрезера по дереву с дисковой насадной фрезой.
На них насаживаются фрезы самого разного профиля, под выборку паз/шип для вагонки, плинтусного профиля, шипы для сращивания, обработки цилиндрических деталей за два прохода (с двух сторон по полукругу) и т.д.
На современных деревообрабатывающих фрезерах с программным управлением применяются сложные шпиндели с собственным электродвигателем, описанные выше.
Особенность шпинделей для деревообработки в более высоких оборотах. При этом смазка в подшипниках склонна к перегреву, поэтому применяются термостойкие смазки для высокооборотных узлов.
Разновидности
Большинство современных фрезерных станков с программным управлением оснащаются шпинделями с автономным (встроенными) электродвигателем. Эта тенденция в станкостроении развивается, за ними будущее.
В зависимости от класса станка, шпиндели отличаются по габаритам, весу и параметрам электропривода:
Щеточные двигатели применяются в основном в бытовых электроинструментах. Имеют небольшой срок службы. Щетки на станках изнашиваются намного быстрее, чем на другом инструменте. В итоге выгорают контакты коллектора под щетками и двигатель приходит в негодность.
Асинхронные двигатели работают тише и имеют значительно больший срок службы.
Способы охлаждения
Охлаждение обычных электродвигателей организовано продувкой ребер на корпусе закрепленным на валу двигателя вентилятором. В закрытом корпусе шпинделя организовать охлаждение сложнее. Оно решается двумя способами – принудительной продувкой через вентиляционные решетки и каналы внутри корпуса или с помощью водяного охлаждения.
Водяное охлаждение чаще встречается на промышленных станках. Требует дополнительных устройств, трубопроводов, но охлаждает систему значительно эффективнее, чем воздух.
Регулировка и настройка
На традиционных станках с зафиксированным в одном положении шпинделе регулировка оборотов двигателя проводится классическим, механическим способом, за счет коробки скоростей. На изображении рычаг регулировки скоростей шпинделя на традиционном фрезере:
На шпинделях с встроенным электродвигателем регулировка выполняется электрическим способом, за счет снижения и повышения тока, подаваемого на электродвигатель.
Сам шпиндель перед работой не требует специальной настройки. Внимание уделяется правильному расположению и надежному закреплению фрезы, согласно инструкции по эксплуатации для каждого станка. Неправильно вставленная фреза может делать выборку не на той глубине, где предусмотрено или выскочить из зажима во время работы.
Ремонт
В простых шпинделях отсутствует электрическая часть. Ремонт сводится к замене подшипников, сальников, зажимных устройств (патронов, цанг) при их поломке. Это обычная слесарная работа.
При поломке шпинделя с двигателем все сложнее. Механическая часть может подлежать ремонту. Если сгорел электродвигатель, оценивается характер неисправности и целесообразность ремонта в каждом отдельном случае. Это зависит от характера поломки, типа двигателя, стоимости запасных частей, ремонта и нового шпинделя в сборе.
Как видно, на разных моделях фрезерных станков редко встречаются одинаковые шпиндели. Но при современной унификации производства вполне возможен вариант, когда на самых разных станках стоят стандартные модели с встроенным электродвигателем от одного ведущего мирового производителя. В любом случае, на каждом конкретном станке при ремонте, обслуживании или замене этого узла требуется изучение его особенностей и характеристик.
Шпиндель для настольного фрезерного станка с ЧПУ своими руками
Шпиндель фрезерного станка, оснащенного ЧПУ, является важнейшим конструктивным элементом такого оборудования. В этой детали закрепляется режущий инструмент, и именно она передает ему вращение.
Шпиндели фрезерного станка с ЧПУ, размещенные на подвижном портале
Варианты шпинделей для фрезерного станка
Если вас интересует самый недорогой шпиндель для вашего самодельного фрезерного станка с ЧПУ, то для этого можно использовать серийный гравер. Мощность такого устройства составляет 125 Вт, а цена начинается от 500 рублей. Однако такой шпиндель имеет ряд существенных недостатков. На малых оборотах он выдает слабый крутящий момент, что не позволяет использовать его для обработки заготовок из металла. В связи с этим применять такой шпиндель можно только для гравировки и для обработки заготовок из мягких пород дерева фрезами небольшого диаметра.
Шпиндель из гравера будет, пожалуй, самым бюджетным вариантом
Второй вариант шпинделя для фрезерного станка с ЧПУ, сделанного своими руками, – это бормашина, стоимость которой начинается от 2000 руб. По сравнению с гравером, такое устройство работает существенно тише, совсем незначительно теряет крутящий момент на небольших оборотах, отличается качественным патронным зажимом.
Бормашина «Профиль М-01» с кулачковым патроном, позволяющим применять насадки с хвостовиками различных диаметров
Шпиндель станка для фрезерования можно изготовить своими руками, используя DC-моторы, работающие от напряжения 12–48 В. Мощность таких моторов, способных развивать в минуту 12 000 оборотов, составляет 400 Вт. Такой шпиндельный двигатель отличается следующими преимуществами: отсутствием сильного биения и сильного шума при работе, использованием стандартной цанги ER11A.
Если дооснастить такой шпиндель несложным электронным устройством, то при помощи ЧПУ можно управлять числом его оборотов. Есть у такого шпинделя и недостатки, к которым следует отнести необходимость в дополнительном источнике питания, невысокую мощность, значительный нагрев при работе, что вызывает необходимость его охлаждения. Из-за невысокой мощности самодельный фрезерный станок с таким шпинделем пригоден для обработки только мягких материалов.
Шпиндель самодельного фрезерного станка с ЧПУ из DC-мотора
В качестве шпинделя для самодельных станков с ЧПУ можно также использовать прямошлифовальные машины и фрезеры. Если вы возьмете в качестве шпинделя фрезер модели Энкор ФМЭ-850 Вт, то у вас в распоряжении окажется станок, на котором можно обрабатывать не только деревянные заготовки, но и изделия из фанеры и цветных металлов. Что удобно, в комплекте с таким фрезером идет цанга на 6 мм, для которой есть стандартные переходники 3 в 6 мм. Используя этот переходник, в такой шпиндель можно устанавливать фрезы с диаметрами 0,1–6 мм.
Не все модели фрезеров имеют в своем комплекте такую цангу, что не позволяет применять их для оснащения фрезерных станков с ЧПУ. Есть у фрезера Энкор ФМЭ-850 Вт и недостатки, к которым относятся высокая шумность при работе и отсутствие в конструкции электронного устройства, отвечающего за изменение количества оборотов, что не позволяет использовать его для обработки полимерных материалов (для этого необходимы небольшие обороты фрезера).
Использование вертикального фрезера в качестве шпинделя станка
Если на фрезерном станке с ЧПУ, который вы сделали своими руками, необходимо обрабатывать полимерные материалы, то в качестве шпинделя для него лучше использовать фрезеры торговой марки Sparky. Мощность таких фрезеров может варьироваться в пределах 500–1050 Вт. В конструкции моделей, мощность которых начинается с 750 Вт, предусмотрено электронное устройство, отвечающее за изменение количества оборотов, поэтому их можно использовать для обработки полимерных материалов (акрил, ПВХ, двухсторонний пластик, модельный пластик и др.). Для обработки таких материалов фрезер должен иметь возможность вращаться с небольшим количеством оборотов, не теряя при этом своей мощности. Это предотвращает нагрев в зоне обработки и плавление пластика, а высокая мощность обеспечивает достаточную производительность процесса фрезерования.
Оптимальными по соотношению «цена – качество» являются фрезеры торговой марки Kress, которые также можно использовать в качестве шпинделей для станков, оснащенных системой ЧПУ. Большим преимуществом таких фрезеров является то, что в их конструкции предусмотрена система, которая нормирует биение.
Фрезер Kress в качестве шпинделя
При желании можно оснастить свой самодельный фрезерный станок с ЧПУ профессиональным шпинделем, в конструкции которого предусмотрена система жидкостного охлаждения. Кроме эффективной системы охлаждения, в конструкции такого шпинделя есть 3–4 подшипника, что значительно повышает его надежность и точность обработки (здесь стоит заметить, что в шпинделях обычного бытового оборудования установлено только 2 подшипника). К достоинствам таких устройств следует отнести отсутствие в их конструкции быстроизнашиваемых щеток и низкий уровень шума при работе. Самым большим недостатком таких шпинделей является то, что их стоимость начинается от 7000 рублей. Кроме того, дополнительно придется потратиться на приобретение частотного преобразователя для системы охлаждения, который стоит порядка 6000 рублей.
Заводской поворотный шпиндель для станка с ЧПУ
Шпиндель для станка с ЧПУ своими руками
Чаще всего для станков с ЧПУ, которые сделаны своими руками, используют устройство для резки металла «Дремель» или китайские аналоги подобного оборудования, которые без проблем можно приобрести в любом городе РФ.
Между тем применять такие устройства в качестве шпинделя фрезерного станка не совсем правильно, так как они очень быстро приходят в негодность. Все дело в том, что в их конструкции предусмотрен только один упорный подшипник, что не дает им возможности длительное время воспринимать боковые нагрузки, характерные для фрезерной обработки.
Практически любая технологическая операция по фрезерованию древесины и металла выполняется с боковыми нагрузками на режущий инструмент и, соответственно, на конструкцию шпинделя.
Очень часто для самодельных фрезерных станков приобретают шпиндели, в которых установлены коллекторные двигатели. Такие устройства стоят недорого и хорошо работают на высоких оборотах, а на низких значительно теряют свою мощность. Этих проблем можно избежать, если установить на свой станок шпиндель с бесколлекторным двигателем.
В качестве готовой основы можно использовать недорогой фрезерный станок с ЧПУ, а для изготовления для него шпинделя своими руками вам понадобятся следующие комплектующие:
Электродвигатель бесколлекторный ARES PRO SPEC
Сервотестер, который необходим для регулировки скорости вращения шпинделя, можно приобрести самый недорогой. Важно только обращать внимание на удобство крепления такого устройства к самому фрезерному станку с ЧПУ.
Удлиненный вал такого двигателя позволяет закреплять фрезу непосредственно на нем при помощи цангового зажима. Для этого на вал двигателя посредством держателей устанавливаются два подшипника, два встроенных подшипника качения имеет также и сам двигатель. Собранная таким образом конструкция отлично противостоит боковым нагрузкам, возникающим при фрезеровании на станке не только металла, но и заготовок из мягкой древесины.
Схема установки подшипников (нажмите для увеличения)
Контроллер, который вы будете использовать для двигателя шпинделя, обладает функцией стабилизации его оборотов при изменениях нагрузки. Эта функция особенно полезна для выполнения технологических операций по чистовой обработке заготовок из древесины, пластика и металла.
После такой несложной и малозатратной модификации вы получите в свое распоряжение фрезерный станок с ЧПУ, обороты вращения шпинделя которого можно регулировать при помощи сервотестера (обеспечивать стабильность оборотов будет контроллер).
Шпиндель фрезерного станка: виды, типы. Как выбрать нужный?
В данной статье будет рассмотрен вопрос применения стандартизированных решений, без расчета и конструкторского обоснования применения узлов.
Шпиндель фрезерного станка необходим для прочной фиксации оправки с режущим инструментом. Осуществляет передачу крутящего момента от электродвигателя к оправке с режущими пластинками, с заданной скоростью. Различаются между собой по основным техническим характеристикам, которые определяют режим эксплуатации, виды работ и тип материалов, с которыми сможет работать станок. Устройство шпинделя фрезерного станка обеспечивает его устойчивость к высоким осевым и радиальным нагрузкам, хороший запас прочности и долговечность работы при правильной эксплуатации.
Условное деление по исполнению (направлению оси вращения)
Отличаются системой передачи вращающего момента, и применением различных вспомогательных приспособлений.
По скорости вращения:
низкоскоростные (до 2500 об/мин). часто применяются для передачи высокого крутящего момента от двигателя через коробку скоростей или редуктор.
18000) об/мин, прямая передача момента от электродвигателя или применение электрошпинделя. Повышенные требования к качеству оправок и инструмента. Шпиндель получает вращение от электродвигателя шпинделя. Мотор устанавливается на оси шпинделя. Отличается большей динамичностью и меньшим уровнем шума.
Основные узлы консольно-фрезерных станков. Вертикально-фрезерные станки.
Конструкция и технические особенности
Главные компоненты технической характеристики:
Фрезерный шпиндель
Данные о мощности установки позволяют определить материал пригодный для работы.
Знание частоты оборотов позволяет установить рабочий режим станка с учетом особенностей материала.
Способы охлаждения
При работе на фрезерном станке, закрепленная деталь перегревается и может разрушиться. Для снижения температуры, возникающей при обработке изделия фрезой, применяют такие способы охлаждения:
Воздушное охлождение
Метод воздушного охлаждения, часто применяется на современных станках с ЧПУ. Сущность способа заключается в направлении воздуха через сопла, на поверхность детали снабженной воздухозаборниками. Недостаток — засорение фильтров, при обработке материалов, дающих обильную пыль.
Также широко распространено охлаждение деталей при помощи смазочно-эмульсионных жидкостей, положительно влияющих на процесс резки металла:
Кроме того, эмульсионные смазки защищают готовые изделия от коррозии.
Шпиндель с воздушным охлаждением
Применение
На горизонтально-фрезерном оборудовании по металлу делаются в заготовках шпоночные канавки. Они могут делаться несколькими способами в зависимости от используемого инструмента на разном оборудовании – вертикально-фрезерных станках или оборудовании общего назначения, используемого для проведения разноплановых работ по металлу.
Обработка шлицевых поверхностей
Фрезерование шлицевого вала
Нарезка шлиц на валу
Шлицы на валах диаметром до 100 мм делаются за один цикл фрезерования. На более широких валах эта операция может проводиться в два захода. Для чернового фрезерования необходимы делительные механизмы. Они есть на горизонтально-фрезерных, что делает это оборудование более удобным для обработки валов с большим диаметром.
Выбор фрезы для выполнения работ
Продольное фрезерование могут вести многошпиндельные горизонтально-фрезерные станки по металлу с использованием различных фрез, установленных в револьверную головку. При обработке металлических деталей несколькими различными фреза установка инструмента также может осуществляться в отправку, и далее в шпиндель.
Фрезерование дисковыми фрезами
Трёхсторонние дисковые фрезы используются для протачивания шпоночных сквозных пазов. Для достижения большей точности лучше сделать эту работу за один подход. При необходимости создания широкого паза в один приём провести эту операцию сложно. Второй, чистовой проход будет сделан фрезой с большим диаметром. Надёжным будет крепление фрезы при установке её в шпиндель с двумя опорами.
Существуют станки, предназначенные для работы только одним или несколькими видами фрез. Горизонтально-фрезерные, созданные для проведения работ дисковыми и цилиндрическими фрезами имеют дополнительную возможность использования торцевых фрез, что несколько увеличивает сферу, в которой применяется это оборудование.
Особенности эксплуатации
Шпиндели для станков с ЧПУ, использующиеся в производстве, не нуждаются в диагностике, регулярной чистке, и смазке подшипников. Контролируя функционирование механизма, обращайте внимание на необычные звуки, появляющиеся на холостом ходу.
При возникновении нехарактерного звучания рекомендуется:
После чего, нанести на подшипник термостойкую смазку.
Мощность агрегата
Производительность механизма, связанного с вращательным движением, сообщаемым двигателем валу, зависит от мощности агрегата. Данная характеристика указывает на возможности обработки материала, при которых маломощное приспособление не справится с поставленной задачей, а чрезмерно мощное приведет к порче детали, и к избыточным расходам электроэнергии. Поэтому, при определении мощности, следует ориентироваться на характер запланированных работ.
При планируемом апгрейде станка, с последующим увеличением мощности, рекомендуется обратить внимание на конструкции от 1,6 тыс. Вт, позволяющие обрабатывать материал любой твердости.
Апгрейд станка
Технико-экономические показатели горизонтально-фрезерных станков
Для решения некоторой производственной задачи производят сравнительную характеристику станков для выбора наиболее подходящего оборудования. Для этого используют ряд критериев, которые говорят о качестве того или иного станка или целого набора станков. К таким показателям относятся эффективность, производительность, надежность, долговечность, ремонтопригодность, гибкость, точность и надежность. Но главным было, есть и остается эффективность.
Эффективность — достижение каких-либо определенных результатов с минимально возможными издержками или получение максимально возможного объема продукции из данного количества ресурсов.
Где N- годовой выпуск деталей, Sс – сумма годовых затрат на их изготовление.
Энергоемкость продукции характеризуется расходом энергии на ее производство. Она определяется на единицу продукции (удельная энергоемкость) и на весь годовой объем (общая энергоемкость). Этот показатель указывает на то, продуктивно ли применяются энергетические ресурсы, а именно топливо и электроэнергия. Эта величина напрямую не связана с производством определенных видов изделий, она оценивается за конкретный промежуток времени.
Если рассматривать удельный уровень энергозатрат в себестоимости какой-то отраслевой продукции, то на первом месте, с большим отрывом от других секторов промышленности, стоит нефтепереработка (табл. 1). Из таблицы видно, что затраты на машиностроение достаточно велики. Россия тратит на топливо в этой отрасли больше среднего. Это говорит о более низком уровне оборудования и технологий. К сожалению Россия мало имеет передовых технологий, которые, помогли бы снизить затраты на энергию в машиностроительной области.
Шпиндели для настольных фрезерных станков
Шпиндель для фрезерования — главный узел конструкции станка с ЧПУ, позволяющий закреплять режущий инструмент и передавать ему вращательное движение.
При выборе приспособления, по схеме цена–качество, приемлемое решение вопроса — фрезер Kress, шпиндель которого с успехом используют для фрезерных бытовых станков с ЧПУ. Изделия данного бренда оборудованы минимизирующей биение системой, и предназначены для продолжительной эксплуатации.
Подходя основательно к оснащению фрезерного станка можно оборудовать агрегат профессиональным шпинделем с системой смазочно-эмульсионного охлаждения. Помимо этого, конструкция оснащена: четырьмя подшипниками, позволяющими повысить точность обработки деталей, и прочными щетками, предназначенными для длительной эксплуатации. Недостаток профессиональных шпинделей — высокая цена, компенсирующаяся надежностью и производительностью изделий.
Практическая работа «Основные узлы универсального консольно-фрезерного станка»
Практическая работа № 4
«Основные узлы универсального консольно-фрезерного станка»
Ознакомиться с основными узлами универсального консольно-фрезерного станка
Для ознакомления с основными узлами универсального консольно-фрезерного станка, необходимо ответить на следующие вопросы:
1 На какие группы делятся фрезерные станки?
2 Типоразмеры фрезерных станков.
3 Классификация фрезерных станков.
4 Отличительные особенности консольно – фрезерных станков. Их разновидности
5 Чем отличаются вертикально – фрезерные от горизонтально — фрезерных станков.
6 Назначение универсального горизонтального консольно – фрезерного станка.
Порядок выполнения работы:
а) главное движение
Практическая работа № 4
Тема:
«Основные узлы универсального консольно-фрезерного станка»
Разнообразие операций, выполняемых фрезами различных типов, чрезвычайно велико. На фрезерных станках возможно получить почти все виды поверхностей. Фрезерные станки широко применяются в инструментальном производстве.
Главное движение — вращение шпинделя вместе с закрепленной фрезой. Движение подачи сообщают столу с закрепленной на нем заготовкой.
Универсально-фрезерный станок мод. 6Н82
Станок консольного типа предназначен для различных универсальных работ. Универсально-фрезерным станок называется потому, что стол может быть повернут относительно вертикальной оси.
Техническая характеристика и жесткость станка позволяют полностью использовать инструменты для скоростного фрезерования.
Техническая характеристика станка:
рабочая поверхность стола 1250 X 320 мм,
число скоростей шпинделя 18; пределы чисел оборотов шпинделя 29—1500 об/мин;
пределы величин подач продольных и поперечных 19—930 мм/мин,
вертикальных 6,33—310
мм/мин;
мощность электродвигателя 7 кет;
Рис. 1. Универсально-фрезерный станок мод. 6Н82
. На фундаментной плите установлена станина 3.
Плита выполнена в виде корыта для сбора охлаждающей жидкости.
выполнена коробчатой формы. С передней стороны на боковой части имеются направляющие для перемещения консоли
17.
На в
ерху станины перемещается хобот 9, а внутри нее смонтирована коробка скоростей
8
с приводом от фланцевого элекродвигателя — 6.
Консоль17 служит для монтажа поперечных салазок 16, поворотной части
стола
13
и коробки подач 2. Поперечные салазки перемещаются по направляющим консоли в поперечном направлении вместе с поворотной частью
15.
Рабочий стол 13 монтируется в направляющих поворотной части
15
и перемещается по ним. Он может быть повернут по круговым направляющим нижней половины поворотной части. На верхней поверхности стола выполнены три Т-образных: паза Два из них служат для закрепления приспособлении и длительной головки, а соедини паз — для выверки их на параллельность оси стола. Для увеличения жесткости хобот
9
соединяется с консолью с помощью поддерживающих стоек
14.
Оправки с инструментами вставляются одним концом в коническое отверстие шпинделя 10, а другим — в отверстие люнета 12.
Используя перемещения консоли поперечных салазок и стола, заготовка может перемещаться в вертикальном, поперечном и в продольном направлениях.
Фрезерные станки имеют весьма широкую область применения и разделяются на две основные группы: станки общего назначения и специализированные.
относятся станки консольные и бесконсольные, продольно-фрезерные, станки непрерывного фрезерования (карусельные и барабанные).
относятся станки копировально-фрезерные, зубофрезерные, резьбофрезерные, шпоночно-фрезерные, шлицефрезерные и др.
характеризуются площадью рабочей (крепежной) поверхности стола или размерами обрабатываемой заготовки (при зубо- и резьбообработке). По указанному признаку станки имеют пять градаций:
Размер Площадь поверхности стола, мм
Классификация фрезерных станков дана в таблице, где приведено девять типов станков шестой группы (кроме того, фрезерные станки входят и в пятую группу зубо — и резьбообрабатывающих станков, которые в настоящий момент не рассматриваются).
Каждый
станок имеет свой шифр,первая цифра
в котором обозначает группу станка,
вторая
— его тип (1 — консольные вертикально-фрезерные (рис. 2,
а), 2
— непрерывного действия (рис. 2,
б),
4 — копировальные (рис. 2,
в)
и гравировальные, 5 — вертикальные бесконсольные (рис. 2,
г)
(с крестовым столом), 6 — продольно-фрезерные (рис. 2,
д),
7 — широкоуниверсальные (рис. 2,
е),
8 — консольные, горизонтальные (рис. 2,
ж), 9 —
разные).
Третья и при необходимости четвертая цифры
обозначают характерные размеры станка. Кроме цифр в
обозначение модели станкаможет входить буква.
Если буква стоит между первой и второй цифрами, то это означает, что конструкция станка модифицирована. Например, универсальный консольный станок в течение многих лет подвергался усовершенствованию и имел обозначения 682, 6Б82, 6Н82, 6М82, 6Р82 и 6Т82.
Рис. 2 Фрезерные станки:
— консольные вертикально-фрезерные станки;
б
— фрезерные станки непрерывного действия (карусельно-фрезерные и барабанно-фрезерные);
в
— копировальные (вертикальные и горизонтальные) фрезерные станки;
г
— вертикально-фрезерные бесконсольные станки;
д
— продольно-фрезерные станки;
е —
широкоуниверсальные фрезерные станки (консольные и бесконсольные);
ж —
горизонтальные консольно-фрезерные станки
Если буква стоит в конце шифра станка, то это может означать следующее; 1) конструктивную модификацию основной модели (например 6Р82Г — станок горизонтально-фрезерный, 6Р12Б — быстроходная модель, 6Р82Ш — широкоуниверсальный); 2) различное исполнение станков в зависимости от точности (Н — нормальной точности, П — повышенной, В — высокой, А — особо высокой и С — станки особо точные, называемые мастер-станками); 3) различное исполнение с учетом используемой системы управления станком.
5.2 Устройство консольно-фрезерного станка
Консольно-фрезерные станки — наиболее распространенный тип станков, используемый для фрезерных работ. Отличительная особенность станка — наличие консоли (кронштейна), несущей стол и перемещающейся по направляющим станины вверх и вниз. Существуют горизонтальные, вертикальные, универсальные и широкоуниверсальные консольно-фрезерные станки. В горизонтально-фрезерных станках шпиндель расположен горизонтально, и стол перемещается в трех взаимно перпендикулярных направлениях. Отличие универсальных консольно-фрезерных станков от горизонтальных заключается только в возможности поворота стола относительно вертикальной оси, а широкоуниверсальных фрезерных станков от универсальных — в наличии на станине специального хобота, на торце которого установлена дополнительная головка со шпинделем, поворачивающаяся под углом в любом направлении. Вертикально-фрезерные станки отличаются от горизонтально-фрезерных вертикальным расположением шпинделя и отсутствием хобота. В рассматриваемых станках детали и узлы широко унифицированы.
В качестве примера для рассмотрения технической характеристики, компоновки и кинематической схемы выбран универсальный горизонтальный консольно-фрезерный станок (рис. 1). Он предназначен для выполнения разнообразных фрезерных работ по чугуну, стали и цветным металлам, твердосплавным и быстрорежущим инструментом в условиях мелко- и крупносерийного производства. Наличие в станке возможности поворота стола вокруг своей вертикальной оси позволяет фрезеровать винтовые канавки сверл, червяков и т.д.
Станок состоит из станины 2, установленной на фундаментной плите 14. На вертикальных направляющих станины расположена консоль 12 с горизонтальными поперечными направляющими, на которых удерживаются салазки 11, а на них — поворот ная плита 10
с горизонтальными продольными направляющими.
1 — рукоятка; 2 — станина; 3 — лимб; 4 — хобот; 5 — коробка скоростей; 6 — шпиндель; 7, 8 — подвески; 9 — стол; 10 — поворотная плита; 11 — салазки; 12 — консоль; 13 — коробка подач; 14 — фундаментальная плита; 15 — рукоятка; 16— лимб
Рис. 3 Универсальный консольно-фрезерный станок
На этих направляющих монтируют стол 9.
Такая компоновка узлов обеспечивает возможность перемещения стола в трех направлениях (продольном, поперечном и вертикальном). В станине расположена коробка скоростей 5 с рукояткой
1
и лимбом
3
и привод с электродвигателем, обеспечивающим вращение шпинделя. В консоли
12
размещена коробка подач
13
с электродвигателем, лимбом
16
и рукояткой 15 для установки подач. В верхней части станины смонтирован шпиндель
6,
а на направляющих выдвижного хобота
4
закреплены подвески (кронштейны) 7 и
8,
которые являются опорами фрезерных оправок для установки фрез.
Основные движения в станке. Главное движение.
Вал IV (рис. 3) со шпинделем получает вращение от электродвигателя М1 (мощность двигателя N= 3 кВт; частота вращения
п
= 1450 мин-1) через шкивы 100/180 клиноременной передачи и 12-ступенчатую коробку скоростей. От вала II вращение передается валу III посредством передвижных блоков зубчатых колес 2 = 51/51 или 60/42, 42/60, 34/68, 21/81, 27/75. От вала III вращение зубчатыми колесами 2 = 75/41 или 24/96 передается валу IV. Уравнение кинематической цепи для минимальной частоты вращения шпинделя
nmin=1450 ·100/180· 21/81·24/96 = 52,мин-1
Изменение направления вращения шпинделя осуществляют реверсированием вращения вала электродвигателя М1.
осуществляется от электродвигателя М2 (N
=
0,3кВт;
п=
1450 об/мин) через коробку подач, обеспечивающую 1.2 ступеней подачи. От вала VIII через цилиндрические передачи 2 = 26/67 и 36/60 вращение передается валу X, от него через блок
Рис. 4. Кинематическая схема универсального консольно-фрезерного станка
зубчатых колес 7 = 37/53 или 30/60, 45/45 — валу XI и далее перебором 2=45/45 или 24/66 — валу XII, через зубчатые колеса 2 = 18/72 и 30/60 и широкое колесо 2 = 60 обгонной муфты вращение передается валу XIII (непосредственно или минуя перебор, когда широкое колесо г
= 60 соединено с зубчатым колесом z = 45). От вала XIII вращение зубчатыми колесами z = 37/44 передается валу XIV; при этом вертикальное движение подачи осуществляется ходовым винтом VI (6 х 1), которому вращение от вала XIV передается зубчатыми колесами z = 25/50 и 24/36. Продольное движение подачи производится от ходового винта XVII (6×1) (на рис. 5.3 винт условно повернут на 90°), который вращается от вала XIV при помощи цилиндрических передач 2 = 48/52, 17/24, 28/28 (справа при прямом ходе) или z = 28/28 (слева при обратном ходе).
Рис. 5 Стол универсального консольно – фрезерного станка:
1 — маховик; 2 — ходовой винт; 3, 4 — гайки; 5, 8 и 10 — зубчатые колеса; 6 —
вилка; 7— муфта; 9 — стол; 11 — поворотная плита; 12 — сухари; 13 — салазки;
14— червяк; 15 — винты; 16— консоль; 17 — вал
ходовому винту VI — передачами 2 = 32/39, 39/35, 52/48, 25/50, 24/36.
консольно-фрезерного станка (рис. 5) перемещаются на консоли
16
в поперечном направлении. На салазках смонтирована поворотная плита
11,
а на ней (в продольных направляющих) — стол
9,
перемещающийся ходовым винтом
2,
вращаемым вертикальным валом
17
при помощи конических зубчатых колес
10, 5, 8.
Реверсирование стола осуществляют, перемещая вилкой
6
муфту 7 вправо и влево, а для отключения движения стола необходимо вилку
6
установить в среднее положение. В крайних положениях муфта соединяется с коническими зубчатыми колесами
5
и
8.
На ходовом винте предусмотрен механизм выборки зазора между резьбой винта
2
и гайками
3
и
4,
из которых одна
(3)
может перемещаться в осевом направлении при вращении червяка
14
(см. сеч.
Б—Б).
Ручная подача стола осуществляется при вращении маховика
1.
Поворотная плита 11
(при необходимости) может быть повернута на вертикальном валу
17
относительно салазок
13
на ±45°. Плиту
11
центрируют по Т-образному пазу салазок
13
при помощи двух сухарей
12,
которые одновременно служат для закрепления плиты на салазках при их подъеме.
6. Расскажите, как расшифровать модель фрезерного станка