Классификация и конструктивные особенности фрезерных станков

Что можно делать на фрезерном станке?

Фрезерный станок по дереву может стать отличным помощником в домашней мастерской. На нем можно выполнить массу различных действий:

• ✓изготовить филенки для дверей и кухонных фасадов;
• ✓выполнить шиповые соединения в деревянных дверных или оконных блоках;
• ✓нарезать мини-шипы на ребрах деталей;
• ✓изготовить ножки различной формы для столов, пуфов и пр.;
• ✓произвести высокоточное сверление отверстий;
• ✓нанести на деревянную плоскость узор различной сложности;
• ✓обработать кромки изделий с целью их закругления;
• ✓скопировать изделия по имеющемуся шаблону;
• ✓произвести шлифовку торцов и довести изделия до необходимой формы.

Исходя из вышеописанных возможностей, можно сделать вывод, что для дома фрезерный станок крайне нужная вещь, так как он с легкостью может заменить целый «парк» станков столярной мастерской.

Классификация по типу обрабатываемого материала

Самые распространенные материалы для фрезерной обработки – металлы и дерево.

Метало – и деревообрабатывающие фрезеры имеют значительные отличия по числу оборотов шпинделя. Металл обрабатывается при оборотах фрезы до 3000 об/мин, дерево в 10 раз больше. Причем чем выше обороты, тем чище деревообработка. Фреза по металлу при таких оборотах сгорит или сломается.

Кроме этих материалов, современное станкостроение предлагает фрезеры для обработки практически всех производственных материалов. На деревообрабатывающих станках можно работать с материалами, схожими по плотности и прочности с древесиной:

• МДФ, ДСП, ЛДСП, ОСП, ДВП, фанеру;
• некоторые виды пластиков и пластмасс;
• оргстекло и композитные материалы.

Специальные станки есть для обработки сверхтвердых материалов: гранит, мрамор, другие натуральные и искусственные камни.

На изображении фрезер по камню в работе:

Отдельное направление – ювелирные фрезерные станки для обработки полудрагоценных и драгоценных камней и металлов.

Простые фрезерные станки образца 20 века сегодня почти не производятся. Однако по-прежнему работают во множестве мастерских, на производствах. Современные, с ЧПУ выпускаются все больше. И есть возможность выбора наиболее подходящего варианта. Для покупателя открыт весь мировой рынок такого оборудования. Современные техника этого профиля выпускаются и в России.

Основные виды фрезерных станков и их конструкционные особенности

Фрезерная машинка ручного типа: данная машинка представляет собой небольшой аппарат с пластиковым корпусом и одной (двумя) ручками. Мощность таких фрезеров находится в пределах от 400 и до 2600 Вт, а частота вращения достигает 34 000 об/мин. Данное устройство при выполнении основных своих функций опирается на специальную платформу, регулируемую по высоте. Данная платформа оборудуется пружинами и винтом – фиксатором. Съемные фрезы устанавливаются через зажимную цангу. Цена такого фрезерного станка одна из самых низких по сравнению с другими видами фрезеров. Также стоит отметить, что аппарат такого типа идеально подходит для обработки кромок и изготовления различных пазов. Агрегат настольного типа: настольный фрезерный станок по своей сути является тем же ручным фрезером, но в перевернутом виде. При этом агрегат оснащен еще и небольшим рабочим столом. Кстати, вы можете самостоятельно сделать из ручного фрезера настольный вариант. Для этого нужно лишь снять его пластмассовую подошву и присоединить сам аппарат к куску ДСП или фанеры. Но предварительно советуем в этом куске вырезать отверстие под фрезу. Чаще всего настольное устройство используют для изготовления различных мебельных накладок путем обкатки их по имеющемуся шаблону.

Фрезерный станок с ЧПУ: такое оборудование на рынке обрабатывающих устройств появилось не очень давно. Данный агрегат оборудуется специальным компьютером, который при помощи заданной программы производит управление фрезерным устройством. Купить фрезерный станок с ЧПУ, конечно, хотят многие, но его стоимость достаточно высока даже в том случае, если магазином предоставляется скидка. С другой стороны, фрезерный станок ЧПУ по дереву с легкостью позволит вам изготовить детали различной сложности. При этом вы выполните все необходимые работы быстро и практически с нулевыми трудозатратами.

Копировально-фрезерный станок: необходим для изготовления одинаковых деталей определенной сложности. Ручным способом ни один мастер не сможет добиться идеальной точности при изготовлении двух идентичных деталей. Именно для этих целей и нужен копировальный фрезерный аппарат. Копирование происходит по шаблону, который прикрепляется вместе с заготовкой непосредственно к рабочему столу. Над этим столом устанавливается специальное подвижное приспособление, на котором фиксируется щуп (он-то и отслеживает повторение контуров шаблона), а также сама фреза, совершающая режущие движения по необходимой траектории. Подобного рода технология позволяет быстро и качественно производить копирование деталей.

Токарно-фрезерный станок: такая модификация фрезерного станка используется для изготовления различных витых и резных балясин. Токарно-фрезерный станок может оборудоваться как ручной приводной системой, так и электронной системой ЧПУ. Если есть возможность, то лучше купить фрезерный станок с ЧПУ. Как уже говорилось ранее, подобная система управления поможет быстро и без особых трудозатрат изготовить необходимые детали.

Вертикально-фрезерный станок: для выполнения работ на таком агрегате используются различные типы фрез: фасонные, торцевые, цилиндрические, угловые и т.д. Вертикально-фрезерный станок состоит из следующих узлов:

• ✓шпиндель, в который устанавливаются фрезы;
• ✓коробка скоростей;
• ✓электродвигатель.

Глубина обработки заготовки регулируется путем изменения положения рабочего стола, который может опускаться и подниматься. Кроме того, во многих моделях таких фрезерных агрегатов имеется дополнительная регулировка стола, благодаря которой можно совершать угловую обработку заготовок. Помимо вышеописанных модификаций фрезерных аппаратов, которые считаются самыми распространенными, на страничках нашего каталога вы можете найти:

• ✓фрезерно-гравировальный станок;
• ✓сверлильно-фрезерный станок;
• ✓универсально фрезерный станок.

Устройство

Простейшая схема традиционной (классической) компоновки двух основных типов фрезерных станков:

А) горизонтально-фрезерный станок, с горизонтальным расположением шпинделя, который вращает фрезу.

Нумерация основных узлов:

1. Стойка (основная несущая часть станины).
2. Щиток (люк) доступа к коробке скоростей.
3. Хобот, верхняя часть несущей станины.
4. Тиски зажима заготовки.
5. Бабка фиксации вала горизонтального шпинделя.
6. Салазки рабочего стола для перемещения тисков с заготовкой.
7. Консоль.
8. Расположенные внутри консоли червячные или винтовые механизмы перемещения стола с заготовкой вперед/назад, влево/вправо и вверх/вниз.

Б) Вертикально фрезерный станок. Шпиндель расположен вертикально, как у сверлильного станка.

Нумерация основных узлов:

1. Стойка (основная несущая часть станины).
2. Щиток (люк) доступа к коробке скоростей.
3. Хобот, верхняя часть несущей станины.
4. Шпиндель, на котором крепится фреза.
5. Тиски зажима заготовки.
6. Салазки рабочего стола для перемещения тисков с заготовкой.
7. Консоль.
8. Расположенные внутри консоли червячные или винтовые механизмы перемещения стола с заготовкой вперед/назад, влево/вправо и вверх/вниз.

Электродвигатель расположен сзади станка или внутри стойки, от модели. От двигателя через шкивы клиноременной передачи вращение передается на коробку скоростей. На разных станках может быть от 6 до 19 и более скоростей. Для обработки разных сплавов и операций подбирается оптимальная скорость вращения шпинделя.

Станки с горизонтальным шпинделем лучше подходят для продольной выборки пазов, ниш, шлицев.

Вертикальные фрезеры лучше справляются с выборкой по стенкам высоких заготовок, внутри заготовок, обработкой глубоких внутренних полостей.

О разбросе возможностей говорит мощность электродвигателей на разных станках – от 0,75 кВт до 14 кВт и более на спецстанках.

Параметры, на которые следует обращать внимание при выборе фрезерного станка

1. Размер обрабатываемых заготовок: деталь должна полностью укладываться на рабочий стол. Поэтому советуем обращать внимание не только на ширину и длину детали, но и на ее высоту, чтобы она не задевала шпиндель. 2. Мощность электродвигателя: параметр, который нужно обязательно учитывать при выборе агрегата. Если вы собираетесь работать на станке регулярно, к примеру, по нескольку часов в день, то лучше приобретать более мощное устройство. Конечно, в этом случае цена на фрезерный станок будет выше, чем на аналог с более слабым двигателем, но зато вы гарантированно сможете выполнять запланированный объем работ. 3. Установка и подключение станка: при покупке станка для использования в домашней мастерской обязательно нужно обращать внимание на напряжение, при котором может работать агрегат. Если у вас дома есть возможность подключения к трехфазной сети с напряжением 380 В, то лучше брать станок именно под такие условия, в противном случае вам подойдут только станки, работающие от 220 В. Также обращайте внимание на габаритные размеры станка. Конечно, если вы покупаете оборудования для просторной мастерской, то этот нюанс не так уж и важен, но многие мастера пытаются поместить станок даже в квартиру и тогда вопрос с размерами станка выходит на первое место. 4. Максимальный диаметр сверления: данный параметр указывается в технических характеристиках станка и говорит о максимальном диаметре сверления в стальной детали. Для дерева и пластмассы этот показатель будет, как минимум, в два раза больше. 5. Вес: чем тяжелее станок, тем выше будет его жесткость, а этот параметр, в свою очередь, будет гарантировать отсутствие вибраций и, соответственно, улучшенное качество обработки деталей. Профессиональный фрезерный станок весит от 300 кг. Такие агрегаты зачастую используют лишь на производстве. Цена на фрезерный станок по дереву профессионального уровня, как вы понимаете, тоже не из дешевых, поэтому для домашних целей приобретать данное устройство не имеет смысла. Для редкого домашнего использования достаточно взять простую настольную модель весом около 50 кг.

Принцип работы

Способ обработки на таких станках прост – фреза снимает с заготовки «все ненужное», создавая деталь с размерами, точно соответствующими чертежу. Для этого требуется выполнить несколько условий:

1. Сплав фрезы должен быть значительно прочнее металла или сплава заготовки.
2. Должен быть правильно подобран профиль (форма) фрезы, количество зубьев.
3. Переключением скоростей вращения шпинделя подбирается оптимальная скорость обработки.
4. Заготовка должна абсолютно точно располагаться и перемещаться относительно фрезы. При этом крепление заготовки должно быть достаточно прочным.

Процесс фрезерной обработки:

Любое отклонение приведет к выборке в ненужном месте, и заготовка попадает в брак.

Поэтому большое значение имеют параметры рабочего стола. Шпиндель и механизмы подачи заготовки к фрезе не должны иметь люфтов. Салазки должны перемещаться без малейших отклонений. От того, насколько точно работают эти узлы, зависит класс точности станка. В металлообработке есть 5 классов точности для станков:

1. Н – нормальная точность.
2. П – повышенная.
3. В – высокоточные станки.
4. А – повышенная высокая точность.
5. С – мастер-станки, самые высокоточные.

Фрезерные станки классов В, А, С используют в цехах с постоянной температурой и влажностью, так как большой температурный ход приводит к сужению и расширению металлических частей станка на минимальные величины, но это уже недопустимо для сверх высокоточных станков, допуски на которых составляют сотые доли мм.

Точность обработки на станках старого типа зависела не только от станка, но и от квалификации фрезеровщика. Далее стали появляться вспомогательные механизмы и приспособления, станки с полуавтоматической и автоматической подачей, с ЧПУ (числовое программное управление).

Современные станки, работающие по компьютерным программам, имеют другой принцип работы. Заготовка может крепиться неподвижно, а её обработку проводит подвижная в трех координатах фреза. Такие станки работают с минимальным участием человека (загрузка ПО, расположение заготовки, включение и контроль) и могут сделать деталь любой сложности с высокой точностью. Это вывело технологии фрезерной металлообработки на новый уровень.

Универсально-фрезерные

В малосерийном производстве для изготовления деталей методом фрезерования применяют этот вид. В ремонтно-механических небольших мастерских, а также в инструментальных цехах.

Вместе с основными узлами, шпиндельный узел и коробка скоростей, находятся внутри станины. Консоль двигается по вертикальным направляющим, а по консольным направляющим двигаются салазки с поворотным механизмом, на котором размещается особый стол, который двигается в горизонтальной плоскости с разнообразными углами относительно шпиндельной оси. С помощью конструкционных особенностей выполняемые работы на таких станках делаются качественно и быстро.

Область применения

Фрезерные машины используются в различных отраслях промышленности:

1. Обработка металлов. Когда нужно провести точную обработку деталей, сделать пазы, выборки или проработать торцы заготовки используют фрезерное оборудование.
2. Машиностроение. Фрезерные станки позволяют изготавливать детали корпусов для автомобилей, кораблей, самолётов. Фрезерование необходимо для создания деталей, которые будут располагаться внутри механизмов.
3. Изготовление бытовых приборов, электроники.
4. Изготовление мебели. Выборку пазов проводят с помощью ручных фрезерных машинок. Мощные инструменты применяют при возведении деревянных построек. С его помощью удобно делать запилы на стыках брусов.

Станки для фрезерования популярны на больших предприятиях и в частных мастерских. Для этого выпускаются настольные модели малой мощности. С их помощью можно обрабатывать деревянные, металлически заготовки.

Работа по дереву

Преимущества и недостатки

У любого промышленного оборудования есть сильные и слабые стороны. Преимущества:

1. Высокая скорость вращения фрезы позволяет обрабатывать различные виды металлов, сплавов без заклинивания.
2. Удобство в работе с изделиями любых размеров.
3. Мощность двигателя можно изменять, что даёт возможность работать с разными материалами.
4. Экономия материала.
5. Оборудование с ЧПУ минимизирует труд человека, увеличивает эффективность, точность работ.
6. Дорогие модели оборудуются системами охлаждения, которые защищают рабочую часть и заготовку от перегрева во время работы.

Недостатки:

1. Для настройки машин с ЧПУ нужно уметь настраивать программ, создавать алгоритмы.
2. Затраты выше чем при ручной обработке металла.
3. Можно работать только с заготовками, не превышающими по размеру площадь рабочего стола.