Фрезерные станки

                    Фрезерные станки, назначение, классификация.              

Станок 6Н12ПБ, кинематика. Станок 6Н81, кинематика.

        Фрезерные станки предназначены для обработки плоских и фасонных, в том числе и винтовых поверхностей, с помощью фрез - многолезвийных инструментов с режущими кромками, расположенными на поверхности тела вращения или на его торце.

   Фрезы могут быть самых различных конструкций, из которых наиболее распространенными являются цилиндрические, дисковые, концевые, торцовые, фасонные.

   Главным движением во фрезерных станках является вращение фрезы, а движением подачи - относительное перемещение фрезы и заготовки.

  Согласно классификации фрезерные станки относятся к 6-й группе.

     В зависимости от расположения узлов станка (компоновки), различают консольные и бесконсольные фрезерные станки. Основным конструктивным отличием консольно-фрезерных станков

является наличие консоли, перемещающейся в вертикаль­ном направлении по направляющим станины.

Классификация:

Рекомендуемые материалы

1. Консольно-фрезерные станки.

 

а) — широкоуниверсальный;    б) — горизонтальный    универсальный;    в) — вертикальный.

1) Консоль (внутри коробка подач),(S_{вертикальная})

2) Станина (внутри неё коробка скоростей).

3) Салазки, (S_{попереч.})

4) Стол, (S_прод.)

5) Поворотная плита

6) Шпиндель

7) Хобот

8) Серьга

9) Шпиндельная головка

10) Фрезерная головка

11) Вертикальная шпиндельная головка

        На консольно-фрезерных станках обрабатывают детали малых и средних габаритов и веса.

Из-за наличия зазоров между консолью и направляющей станины, станки имеют ограниченную жесткость.

В зависимости от расположения шпинделя фрезерные станки подразделяются:

А. Горизонтальные

Б. Вертикальные

В. Универсальные (стол может поворачиваться в горизонтальной плоскости, что необходимо при фрезеровании спирали.

Г.Широкоуниверсальные (имеют поворотную шпиндельную головку, которая позволяет поворачивать шпиндель под различными углами к горизонтали).

2. Вертикально-фрезерные бесконсольные станки.

Обладают повышенной жесткостью, служат для обработки крупных и тяжелых деталей.

Заготовка получает два движения подачи – продольное и поперечное.

Настройка по высоте осуществляется с помощью перемещения шпинделя.

3. Продольно-фрезерные станки.

Существуют одно и двух стоечные. Имеют только одну продольную подачу стола.

Обрабатываются корпусные детали. Имеют несколько фрезерных головок.

4. Фрезерные станки непрерывного действия.

Применяют в серийном и массовом производстве.

Бывают:

-Карусельного типа - стол вращается вокруг вертикальной оси.

-Барабанного типа - стол вращается вокруг горизонтальной оси.

Установка и съем детали совмещаются с процессом резания.

5. Копировально-фрезерные станки.

Служат для фрезерования сложных поверхностей (плоские кулачки, штампы).

6. Специальные фрезерные станки:

-резьбофрезерные.

-шлице – фрезерные.

-зубофрезерные.  

Станки имеют сложную кинематику и поэтому по классификации выделены в особую группу.

ВЕРТИКАЛЬНО-ФФРЕЗЕРНЫЙ СТАНОК МОДЕЛИ  6Н12ПБ.

ПБ – повышенной быстроходности.

Общая характеристика станка

Назначение станка. Станок предназначен для скоростного фре­зерования разнообразных деталей средних размеров и веса из черных и цветных металлов, а также из пластмасс.

Обработка деталей на станке в основном производится тор­цовыми, хвостовыми, пальцевыми фрезами и фрезерными голов­ками в условиях индивидуального и серийного производства.

Техническая характеристика станка.

Основные узлы станка (рис. 2). А — основание; Б — станина; В — коробка скоростей; Г — шпиндельная головка; Д — стол; Е — поперечные  салазки;  Ж—консоль;   3 — коробка   подач.

Органы управления: 1— пульт пакетных выключателей; 2 — ру­коятка для переключения скоростей шпинделя; 3 — грибок со шка­лой для установки чисел оборотов шпинделя; 4 — кнопочная стан­ция; 5 — рукоятка зажима гильзы шпинделя; 6 — маховичок руч­ного установочного перемещения гильзы шпинделя; 7 — рукоятка для управления продольными подачами стола; 8 и 9 — маховички ручного продольного перемещения стола; 10 — маховичок ручного поперечного перемещения стола; 11 — рукоятка ручного верти­кального перемещения стола; 12 и 15 — рукоятки управления по­перечными и вертикальными подачами стола; 13 — грибок для установки и переключения скорости подачи; 14 — рукоятка для зажима поперечных салазок.

Движения в станке.

Движение резания — вращение шпинделя с фрезой.

 Движения подач—прямолинейные по­ступательные перемещения стола в продольном, поперечном и вер­тикальном направлениях.

 

Вспомогательными движениями являются все указанные перемещения стола, выполняемые на быстром ходу или вручную; ручное перемещение шпиндельной гильзы вдоль оси шпинделя и поворот шпиндельной головки в правую или левую сторону на угол до 45°.

Принцип работы.

 

        Крупные детали закрепляются непосредст­венно на столе станка с помощью прижимных устройств. Неболь­шие детали устанавливаются в тисках или специальных приспособ­лениях. Торцовые, концевые, пальцевые фрезы и фрезерные го­ловки укрепляются в шпинделе. При обработке небольшой партии деталей управление продольной подачей и быстрым перемещением стола производится вручную. В серийном производстве станок может быть настроен для работы по полуавтоматическому, маят­никовому или скачкообразному циклам.

Для этой цели в боковом пазу стола устанавливаются в опре­деленной последовательности упоры и кулачки, которые в нуж­ные моменты воздействуют на звездочку управления продольной подачи,  быстрого  перемещения  и остановки стола.

          При полуавтоматическом цикле работы после вклю­чения станка стол совместно с обрабатываемой деталью быстро перемещается, пока обрабатываемая деталь не подойдет к фрезе, затем включается рабочая подача.

По окончании обработки стол быстро возвращается в исход­ное положение и автоматически останавливается. Рабочий снимает обработанную деталь, закрепляет заготовку и вновь включает ста­нок. Цикл повторяется.

          

          При маятниковом цикле обрабатываемые детали устанавливаются попеременно то с правой, то с левой стороны стола. Последний непрерывно совершает замкнутый цикл движений — быстрое перемещение влево, рабочая подача влево, быстрое пере­мещение вправо, рабочая подача вправо. Снятие обработанной детали и закрепление заготовки производятся рабочим во вре­мя фрезерования детали, расположенной на другой стороне стола.

          Скачкообразный цикл применяется для одновременного фрезерования комплекта деталей, у которых обрабатываемые по­верхности расположены на значительных расстояниях друг от друга. В этом случае стол автоматически получает то быстрые, то медленные перемещения в соответствии с расположением обраба­тываемых поверхностей деталей.

Рис. 2   Общий  вид вертикально-фрезерного станка модели 6Н12ПБ

                          Кинематика станка модели 6Н12ПБ.

 

                                          

Движение резания.

 

         Электродвигатель мощностью 10 кВт (рис. 3, а) связан с валом / коробки скоростей полужесткой муф­той. Вал // получает вращение через зубчатую передачу 32—48. На валу // находится тройной блок шестерен Б₁, который может передать вращение валу /// с тремя различными скоростями. Трой­ной блок шестерен Б₂ увеличивает количество возможных скоро­стей вращения вала IV до девяти. Вал V получает вращение от вала IV через двойной блок шестерен Б₃, благодаря чему количе­ство скоростей вращения увеличивается до 18. От вала V движе­ние передается шпинделю VII посредством конической передачи 32—32, вала VI и шестерен 86—58.

Шпиндель VII смонтирован в передвижной гильзе и шлицевым концом связан с колесом 58. Как видно из графика скоростей (рис. 3, в), шпиндель имеет 18 различных скоростей вращения, от 63 до 3150 об/мин.

Расчетные перемещения:

n_{об. дв.}→n_{об. шп.}

Уравнение кинематического баланса:

n _{об. шп.}= n _{об.двиг.}ί _{кор. скор.  об/мин.}

Максимальное число оборотов шпинделя п _max определяется из выражения:

Максимальное число оборотов шпинделя п _max определяется из выражения:

об/мин.

Движения подач.

 

        Эти движения осуществляются от электро­двигателя мощностью 1,7 кВт (рис. 3, о), вращение от которого через шестерни 26—44 и 24—64 передается коробке подач. На валу XI коробки подач находится тройной подвижной блок шесте­рен Б₄, сообщающий валу XII три скорости вращения. От вала XII, благодаря наличию на валу XIII также тройного подвижного блока шестерен Б₅ , последний получает девять различных чисел оборотов. Когда подвижная шестерня 40 передвинута вправо (как показано на схеме) и находится в зацеплении с муфтой М₁ , вра­щение от вала XIII передается широкому колесу 40 непосредст­венно. При перемещении подвижной шестерни 40 влево кулачко­вая муфта М₁ выключается, а сама шестерня 40 входит в зацеп­ление с шестерней 18 двухвенцового блока 45, 18, свободно сидя­щего на валу XII. В этом случае широкое колесо 40 приводится в движение через шестерни 13—45 и 18—40.

         Структура коробки подач ясна из графика, приведенного на рис. 3, б.

От широкого колеса 40 через предохранительную муфту М_п при включенной кулачковой муфте М₂ , вращение передается валу XIV. От вала XIV через шестерни 36—27, вал XV, шестерни 18— 33—37, вал XIX, коническую передачу 18—16, вал XX, коническую передачу 18—18, кулачковую муфту М₆ и ходовой винт XXI сооб­щается продольная подача столу, наибольшая скорость которой s _max определяется из выражения:           

Расчетные перемещения:

n_{об. двиг.} → s_мм/мин.

Уравнение кинематического баланса:

S_прод. = n _{об.двиг.}ί _{кор. подач. х.в.  мм/мин.}

Максимальная продольная подача:

мм/мин.

Минимальная продольная подача:

мм/мин.

От вала XIV через шестерни 36—27, вал XV, шестерни 18— 33—37—33'н ходовой винт XXIII, при включенной муфте М₅ столу сообщается поперечная подача, наименьшая скорость которой Sп min определяется из выражения: 

Расчетные перемещения:

n_{об. двиг.} → s_мм/мин.

Уравнение кинематического баланса:

S_поп. = n _{об.двиг.}ί _{кор. подач. х.в.  мм/мин.}

Максимальная поперечная подача:

мм/мин.

Минимальная поперечная подача:

мм/мин.

Вертикальная подача осуществляется от вала XIV через ше­стерни 36—27, вал XV, шестерни 18—33, муфту М₄, вал XVI, ше­стерни 22—33, вал XVII, коническую передачу 22—44 и ходовой винт XVIII. Скорость наибольшей вертикальной подачи s_{e max} оп­ределяется из выражения: 

Расчетные перемещения:

n_{об. двиг.} → s_мм/мин.

Уравнение кинематического баланса:

S_верт. = n _{об.двиг.}ί _{кор. подач. х.в.  мм/мин.}

Максимальная вертикальная подача:

мм/мин.

Минимальная вертикальная подача:

мм/мин.

Вал XXIII служит для привода накладного круглого стола или делительной головки и связан с ходовым винтом XXI шестернями 30—15.

                   

                           

Вспомогательные движения.

            

         Быстрые перемещения стола во всех направлениях осуществляются при включенной фрикционной муфте М₃ . В этом случае вращение от электродвигателя мощно­стью 1,7 кВт, минуя коробку подач, передается валу XIV через ше­стерни 26—44—57—43 и далее по кинематическим цепям рабочих подач.

 Расчетные перемещения:

n_{об. двиг.} → s_мм/мин.

Уравнение кинематического баланса:

S _быст. = n _{об.двиг.х.в.  мм/мин.}

Скорость быстрых перемещений стола в продольном направле­нии s _б определяется выражением:

S _{быст. прод.}  =  _мм/мин.

Скорость быстрых перемещений стола в поперечном направле­нии s _б определяется выражением:

S _{быст. поп.}  =  _мм/мин

Скорость быстрых перемещений стола в вертикальном направле­нии s _б определяется выражением:

S _{быст.верт.}  =  _мм/мин

     Ручные перемещения стола, поперечных салазок и консоли производятся соответственно маховичками Мх2, Мх1 и рукояткой Р. Для удобства управления в станке модели 6Н12ПБ продольное перемещение стола может также осуществляться маховичком М_х3 , который связан с продольным ходовым винтом XXI, конической передачей 23—24, кулачковой муфтой М₇ и шестернями 32—46. Маховичок М _х3 (поз. 9 на рис. 2) более удобно расположен в рабочей зоне станка.

         Кулачковые муфты М₇ и М₆ сблокированы. Когда вклю­чена муфта М₇, муфта М₆ выключена, и наоборот.

Установочное ручное перемещение шпинделя совместно с гиль­зой производится маховичком Mх1, который через вал VIII и ко­ническую передачу 31—31 связан с ходовым винтом IX. Послед­ний сообщает движение гайке Г, жестко закрепленной на гильзе шпинделя.

 

Рис. 3. Кинематическая схема вертикально-фрезерного станка модели 6Н12ПБ

УНИВЕРСАЛЬНО-ФРЕЗЕРНЫЙ СТАНОК МОДЕЛИ 6H8I.

Общая характеристика станка.

Назначение станка.

     Станок предназначен для фрезерования различных деталей сравнительно небольших размеров в основном цилиндрическими, дисковыми, угловыми, фасонными и модульны­ми фрезами в условиях индивидуального и серийного производ­ства. Наличие поворотного стола позволяет нарезать винтовые ка­навки при изготовлении косозубых колес, фрез, зенкеров, развер­ток и тому подобных деталей.

Техническая характеристика станка.

     Основные узлы станка (рис. 4). А — станина с коробкой ско­ростей и шпиндельным узлом; Б — хобот с подвесками; В — до­полнительная связь консоли с хоботом; Г — поворотная часть стола; Д—поперечные салазки; Е — стол; Ж — консоль с ко­робкой подач; 3 — основание с резервуаром для охлаждающей жидкости.

      Органы управления.1— рукоятка переключения коробки ско­ростей; 2 — рукоятка включения перебора шпинделя; 3 — рукоят­ка ручного продольного перемещения стола; 4 — рукоятка управ­ления продольной подачей стола; 5 — рукоятка управления попе­речной подачей; 6 — рукоятка управления вертикальной подачей;

7 — рукоятка ручного вертикального перемещения стола; 8 — ма­ховичок переключения коробки подач; 10 — рукоятка переключе­ния перебора коробки подач.

    

Движения в станке.

Движение резания — вращение шпинделя с фрезой.

Движения подач — продольное, попе­речное и вертикальное поступательные перемещения стола.

Вспо­могательные движения — все указанные перемещения сто­ла, выполняемые на быстром ходу или вручную.

   Принцип работы. Обрабатываемые детали закрепляются непо­средственно на столе, в машинных тисках или специальных при­способлениях, устанавливаемых на столе станка. При необходи­мости делить заготовку на несколько равных частей применяют универсальную делительную головку.

Насадные фрезы закрепляют на консольных или опорных оп­равках. Для поддержания шпиндельных оправок применяют хо­бот с центральной и концевой подвесками. Хвостовые фрезы за­крепляют непосредственно в конусе шпинделя или цанговом пат­роне. Торцовые фрезерные головки устанавливают и закрепляют на торце шпинделя.

     Настройка станка в соответствии с конфигурацией и размера­ми обрабатываемой детали производится за счет быстрых механи­ческих или ручных перемещений стола Е, поперечных салазок Д и консоли Ж. При нарезании винтовых канавок поворачивают стол в соответствии с углом наклона фрезеруемой винтовой ка­навки. При работе на тяжелых режимах для повышения жестко­сти узла консоли устанавливают дополнительную связь В.

    Модификация станка. Как известно, на базе универсально-фре­зерных станков каждого типоразмера обычно выпускают еще две модификации данного вида оборудования — вертикально  и гори­зонтально - фрезерные станки. Дмитровский завод фрезерных стан­ков выпустил на базе станка модели 6Н81 еще две модификации станков — модели 6Н81А и 6Н11КП.

Широкоуниверсальный станок модели 6Н81А пред­назначен для всех видов фрезерования.         Шпиндель в станке может занимать горизонтальное, вертикальное и наклонное (под любым углом) положения, шпиндельная головка может перемещаться в поперечном направлении по отношению к среднему пазу стола, что позволяет обрабатывать изделия без их перестановки.

     Вертикальный копировально-фрезерный станок модели бН11КП имеет программное управление. Станок предназ­начен для обработки криволинейных контуров, кулачков, штампов и прессформ.

Кинематика станка модели 6H8I.

Движение резания.

   

      От фланцевого электродвигателя мощно­стью 5,8 кВт (рис. 5, а) движение передается полужесткой муф­той валу / коробки скоростей. На валу / коробки перемещается по шлицам двойной подвижной блок шестерен Б₁. На валу // не­подвижно закреплены шестерни 34, 31, 28, 24 и 38. По валу /// пе­ремещаются два двойных подвижных блока шестерен Б₂ и Б₃. В зависимости от положения блока Б₁ движение передается валу // через шестерни 38—24 или через шестерни 24—38. В зависимости же от положения блоков Б₂ и Б₃ вращение передается от вала // валу /// через шестерни 34—28 или 31—31, если включен блок Бз, либо через шестерни 28—34 или 24—38, если включен блок Б₂. Всего, таким образом, вал /// имеет восемь скоростей вращения. Выводной шкив 140 коробки скоростей установлен на отдель­ном валике IV и получает вращение от вала /// через шестер­ни 20—20.

                Далее вращение передается тремя клиновыми ремнями через шкив 210 полому валу V, расположенному соосно со шпинделем станка. На противоположном конце вала  V имеется шестерня 30.

      При выключенной кулачковой муфте M₁ движение шпинделю VII передается от вала V через шестерни 30—64, переборный ва­лик VI и шестерни 25—69. Высокие числа оборотов передаются шпинделю непосредственно от вала V, когда муфта М₁ включена, а шестерни 64 и 25 выведены из зацепления соответственно с шес­тернями 30 и 69.

Перебор удваивает количество скоростей, обеспечивая шпин­делю шестнадцать различных чисел оборотов в минуту (рис.5, б).

Расчетные перемещения:

n_{об. дв.}→n_{об. шп.}

                 Наименьшее число оборотов шпинделя п_тin с учетом упругого скольжения ремня определяется зависимостью:

Уравнение кинематического баланса:

n _{об. шп.}= n _{об.двиг.}∙ ί _{кор. скор.  об/мин.}

Максимальная частота вращения шпинделя:

об/мин.

Минимальная частота вращения шпинделя:

об/мин.

Движения подач.

          Как при подаче, так и при быстрых переме­щениях, механизмы консоли получают вращение от фланцевого электродвигателя мощностью 1,7 кВт, непосредственно связанного полужесткой муфтой с первым валом VIII коробки подач. Валу/Х вращение передается блоком Б₄, через шестерни 24—38 или шес­терни 38—24. Вал X получает вращение через блок Б₅ или Б₆ и имеет восемь скоростей. На конце вала X закреплена широкая ше­стерня 18, которая находится в постоянном зацеплении с шестер­ней 37 подвижного блока Б₇. Шестерни блока Б₇ могут зацеплять­ся с шестернями 15 или 37, жестко закрепленными на валу XII, обеспечивая этому валу шестнадцать различных скоростей вра­щения (рис.5, в).

        От вала XII вращение передается через червячную передачу 2—36 и  обгонную  муфту Мо    валу XIII.   На   противоположном конце вала XIII закреплена шестерня 22, которая через шестерни 42 и 42 вращает центральный вал XIV коробки реверсов. Распре­делительная шестерня 42 связана с валом XIV предохранительной муфтой М_п и зацепляется одновременно с шестерней 30, закреп­ленной на валу XVII, и с правыми шестернями 42 и 42, свободно сидящими на валах XV и XVIII. Левая шестерня 30, закрепленная на валу XVII, находится в постоянном зацеплении с левыми ше­стернями 42 и 42, свободно сидящими на валах XV и XVIII.

         Нетрудно видеть, что левые шестерни 42 и 42 будут вращаться с такой же скоростью, как и правые шестерни 42 и 42, но в обрат­ном направлении. Кулачковая муфта М₃ служит для реверсирова­ния вертикальной подачи стола, осуществляемой ходовым винтом XVI, который получает вращение от коробки реверса через ко­ническую передачу 15—30. Кулачковая муфта М₄ установлена для реверсирования поперечной подачи, осуществляемой вин­том XVIII.

Движение продольной подачи стола заимствуется от коробки реверсов и передается шестерне 33 и далее через шестерни 35—27, шестеренчатый вал 19, шестерни 19—19, коническую передачу 14—28 и конический реверс 19—19—19 продольному ходовому винту XXII. Кулачковая муфта М₅ служит для реверсирования продольной подачи.

Расчетные перемещения:

n_{об. двиг.} → s_мм/мин.

Уравнение кинематического баланса(общее):

S = n _{об. двиг.∙} ί _{кор. подач. ∙} ί _{подач  мм/мин.}

Скорость наибольшей продольной подачи s_max определяется из зависимости:

Расчетные перемещения:

n_{об. двиг.} → s_{max прод. мм/мин.}

Уравнение кинематического баланса:

мм/мин.

Скорость наименьшей продольной подачи S_min определяется из зависимости:

 

Расчетные перемещения:

n_{об. двиг.} → s_{min. прод.  мм/мин.}

Уравнение кинематического баланса:

мм/мин.

Скорость наибольшей поперечной подачи S_{п мах} может быть оп­ределена из выражения:

Расчетные перемещения:

n_{об. двиг.} → s_{п. max. мм/мин.}

Уравнение кинематического баланса:

мм/мин.

Скорость наименьшей поперечной подачи S_{п min} может быть оп­ределена из выражения:  

Расчетные перемещения:

n_{об. двиг.} → s_{п. min. мм/мин.}

Уравнение кинематического баланса:

мм/мин.

Скорость наибольшей вертикальной подачи S_{в мах} может быть оп­ределена из выражения:

Расчетные перемещения:

n_{об. двиг.} → s_{в. max. мм/мин.}

Уравнение кинематического баланса:

мм/мин.

Скорость наименьшей вертикальной подачи S_{в min} может быть оп­ределена из выражения:  

Расчетные перемещения:

n_{об. двиг.} → s_{в. min. мм/мин.}

Уравнение кинематического баланса:

мм/мин.

Быстрые перемещения стола, поперечных салазок и консоли.

Эти перемещения осуществляются с постоянной скоростью. В этом случае вращение от электродвигателя, минуя коробку подач, не­посредственно передается через вал VIII, винтовые колеса 12—24 и фрикционную муфту М₂ валу XIII и далее рабочим органам станка. При быстром вращении вал XIII благодаря наличию об­гонной муфты Мо автоматически расцепляется с корпусом чер­вячной шестерни 36.

Расчетные перемещения:

n_{об. двиг.} → s_{б. мм/мин.}

Уравнение кинематического баланса:

S _быст. = n _{об.двиг.х.в.  мм/мин.}

Скорость быстрых перемещений стола S_б в продольном на­правлении выражается следующим отношением:

Расчетные перемещения:

n_{об. двиг.} → s_{б. прод. мм/мин.}

Уравнение кинематического баланса:

мм/мин.

                                                      

Скорость быстрых перемещений стола s₆ в поперечном на­правлении выражается следующим отношением:

Расчетные перемещения:

n_{об. двиг.} → s_{б. попер. мм/мин.}

Уравнение кинематического баланса:

мм/мин.

Скорость быстрых перемещений стола s₆ в вертикальном на­правлении выражается следующим отношением:

Расчетные перемещения:

Ещё посмотрите лекцию "7 Обеспечение энергетической эффективности" по этой теме.

n_{об. двиг.} → s_{б. верт. мм/мин.}

Уравнение кинематического баланса:

мм/мин.