15.6. Фрезерные станки с чпу

Фрезерные станки с ЧПУ предназначены для фрезерования поверхностей крышек, планок, рычагов, корпусов простой конфигурации; контуров сложной конфигурации (типа кулачков, шаблонов и т. д.), поверхностей корпусных деталей с нескольких сторон с расфрезерованием отверстий. На фрезерных станках можно производить обработку различными инструментами: цилиндрическими, концевыми, фасонными фрезами, расточными резцами, зенкерами, развертками. Стирается грань между станками фрезерной и сверлильно-расточной группы. Для расширения технологических возможностей фрезерные станки часто оснащают поворотными револьверными головками или магазинами инструментов.

По компоновке (см. рис. 5.1) станки делятся на консольно-фрезерные (6Р13Ф3, 6Р13РФ3 и др.), бесконсольные (6560Ф3, МА655Ф3 и др.), продольно-фрезерные (6М610Ф3-1 и др.). Выпускают станки с вертикальным и горизонтальным расположением шпинделя. Станки обладают высокой жесткостью и точностью. Станины станков могут воспринимать большие статические и динамические нагрузки, корпусные детали выполняют с ребрами жесткости. В станках устанавливают высокопрецизионные ходовые винты. В тяжелых станках применяют направляющие качения. Станки обеспечивают одинаковую точность обработки, как при попутном, так и при встречном фрезеровании, так как приводы подач оснащены устройствами для выбора зазоров.

Для обработки заготовок сравнительно небольших размеров малой точности используют станки консольной компоновки с револьверной головкой и без нее с шириной стола 200, 250, 320 и 400 мм. В приводе подач используют шаговые двигатели и двигатели постоянного тока.

Для обработки заготовок средних размеров наиболее оптимальная компоновка с крестовым столом, обеспечивающая наибольшую жесткость и точность обработки. Выпускают вертикально-фрезерные бесконсольные станки с крестовым столом одношпиндельные и с револьверной головкой с шириной стола 250, 400 и 630 мм, а также горизонтальные станки с крестовым поворотным или неповоротным солом.

Продольно-фрезерные станки с ЧПУ изготовляют с шириной стола 400-5000 мм: одностоечные с горизонтальной и (или) вертикальной бабкой на неподвижной или подвижной поперечине, двухстоечные с неподвижной или подвижной поперечиной (см. рис. 5.1, ж) с различным числом бабок. Бабки оснащают комплексом быстросменных или автоматически сменяемых навесных головок, что позволяет без перезакрепления проводить комплексную фрезерно-сверлильно-расточную обработку.

В группе фрезерных станков применяют различные системы ЧПУ: контурные (замкнутые и незамкнутые); комбинированные, позволяющие производить как контурную обработку, так и позиционирование; реже прямоугольные для обработки простых контуров.

Инструмент крепят в шпинделе фрезерного станка с ЧПУ с помощью патронов и оправок, позволяющих точно устанавливать вылет инструмента. Во многих одношпиндельных станках применяют механизированный зажим инструмента (см. рис. 5.8).

Вертикально-фрезерный станок 6Р13Ф3-37 с ЧПУ. Станок предназначен для обработки заготовок сложного профиля из стали, чугуна, труднообрабатываемых сталей и цветных металлов в условиях единичного и серийного производства. В качестве инструмента применяют концевые, торцевые, угловые, сферические и фасонные фрезы, сверла, зенкеры.

Техническая характеристика станка: размеры рабочей поверхности стола (ширина × длина) 400 × 1 600 мм; число частот вращения шпинделя – 18; пределы частот вращения шпинделя – 40-2000 мин^-1; пределы рабочих подач (бесступенчатое регулирование) стола и ползуна – 10-2000 м/мин; скорость быстрого перемещения стола и ползуна – 4800 мм/мн.

Станок мод. 6Р13Ф3-37 является консольным, т. е. его стол имеет рабочее перемещение в горизонтальной плоскости (по координатам X' Y') и (вместе с консолью) установочное перемещение в вертикальном направлении (по координате W); рабочее перемещение по координате Z имеет ползун с установленной на нем фрезерной бабкой.

На базе станка мод. 6Р13Ф3-37 выпускают многоцелевой станок мод. ГФ2171, оснащенный 12-позиционным инструментальным магазином и устройством автоматической смены инструментов, а также гидравлическим механизмом для переключения частоты вращения шпинделя. В указанных станках применен электромеханический привод подач по всем координатам, осуществляемый от высокомоментных электродвигателей постоянного тока через одноступенчатый редуктор и шариковую винтовую пару. В редукторах установлен вращающийся трансформатор типа ВТМ-1В, используемый в качестве датчика обратной связи.

Главное движение (см. рис.15.12) получает шпиндель VIII от асинхронного электродвигателя М1 через коробку скоростей с тремя передвижными блоками зубчатых колес Б1, Б2, Б3 и передачи в шпиндельной головке.

Уравнение кинематической цепи для минимальной частоты вращения шпинделя

мин^-1.

Движение подач. Вертикальная подача ползуна с вмонтированным в нем шпинделем осуществляется от высокомоментного двигателя М2 через зубчатую пару и шариковый винт VII с шагом р = 5 мм.

Поперечная подача стола осуществляется от высокомоментного двигателя М4 через беззазорный редуктор и шариковый винт XVII с шагом р=10 мм.

Продольная подача стола происходит от высокомоментного двигателя М3 через беззазорный редуктор и шариковый винт XIII с шагом р=10мм.

Фрезерная бабка с ползуном показана на рис. 15.14.

Корпус 2 бабки имеет центрирующую шейку, посредством которой бабку монтируют в стойке станка. Передняя часть бабки имеет прямоугольные направляющие, по которым вертикально перемещается (посредством винта 18 и гайки 9) ползун 1 со шпинделем 15.

Передней опорой шпинделя 15 служит двухрядный роликовый подшипник 14 (с коническим внутренним кольцом) и два упорных шарикоподшипника 13, а задней опорой – два радиальных шарикоподшипника 10. Передняя опора закрыта фланцем 17.

Рис. 15.12. Кинематическая схема вертикально-фрезерного станка 6Р13Ф3-37 с ЧПУ

При радиальном биении шпинделя регулируют натяг подшипника 14. Для этого снимают фланец 17 и полукольца 16, выкручивают пробку 11, расконтривают гайку 12 и, вращая ее, подтягивают подшипник 13, проверяя при этом радиальное биение шпинделя. Затем замеряют в четырех точках (под углом 90) размер Н и подшлифовывают полукольца 16. Монтаж производят в обратном порядке.

После указанной регулировки поверяют нагрев подшипников: при работе станка в течение часа при максимальной частоте вращения шпинделя температура подшипников шпинделя не должна повыситься более чем на 60 С.

Для переключения скоростей в станке мод. ГФ2171 используется механизм автоматического переключения частоты вращения шпинделя (рис. 15.13), который выполнен в виде самостоятельного узла, смонтированного на левой стенке станины. Блок зубчатых колес переключается поводками 2, закрепленными на штангах 3, перемещающихся во втулках 1, запрессованных в корпусе 4. Перемещение поводков 2 осуществляется гидроцилиндрами 5, штоки 6 которых перемещают (посредством поводков 7) штанги 3.

Рис. 15.13. Механизм автоматического переключения частоты вращения шпинделя станка мод. ГФ2171

Вертикально-фрезерный консольный станок 6Р13Ф3-37 с револьверной головкой и ЧПУ. Станок предназначен для обработки заготовок сложного профиля (штампов, пресс-форм, кулачков и т. д.) из стали, чугуна, цветных металлов, легких сплавов в условиях единичного и мелкосерийного производства торцовыми и концевыми фрезами, а также сверлами, зенкерами и развертками, установленными в револьверной головке.

1

2

3

9

18

16

15

17

14

13

12

11

10

4

5

6

7

8

Рис. 15.14. Шпиндельная бабка с ползуном вертикально-фрезерного станка с ЧПУ

Техническая характеристика станка: размер рабочей поверхности стола (длина × ширина) 1600 × 400 мм; число инструментов в револьверной головке – 6; пределы частот вращения шпинделя 40÷2000 мин^-1; пределы рабочих подач (регулирование бесступенчатое) по осям X', Y', Z' – 10÷1200 м/мин; скорость быстрого перемещения по осям X', Y', Z' – 2400 мм/мин. Дискретность отсчета по осям координат – 0,01 мм. Интерполяция линейно-круговая. По программе осуществляется смена инструмента, выбор частот вращения каждого шпинделя, зажим консоли и т. д.

Станина А (рис. 15.15) имеет жесткую конструкцию за счет развитого основания, трапецеидального сечения станины по высоте и большого числа ребер и стенок. Шпиндели установлены в шестипозиционной револьверной головке Г. Один из шпинделей усилен для выполнения более тяжелых фрезерных работ. Консоль Б перемещается по вертикальным направляющим станины (подача по координате Z'). По горизонтальным направляющим консоли движутся поперечные салазки В (подача по координате Y'), а по направляющим салазок в продольном направлении – стол Д (подача по координате X'). Коробка скоростей Е смонтирована в корпусе станины. Механизмы поперечной и вертикальной подач расположены в корпусе консоли, а продольной подачи – в салазках.

Главное движение шпиндельVIII получает от электродвигателя М1 через упругую соединительную муфту и зубчатые колеса коробки скоростей и револьверной головки. Различные частоты вращения шпинделя получают в автоматическом цикле путем изменения задающего напряжения для тиристорного преобразователя по программе, а также передвижением блоков Б1 и Б2 с помощью гидроцилиндров. В отверстие шпинделя вмонтирован шомпол IX для крепления оправки с инструментом. Передний конец шомпола IX имеет резьбу, а на заднем конце насажено коническое колесо z=20, с которым может зацепляться при креплении оправки колесо z=20 вала X. К валу II присоединен шестеренчатый насос, осуществляющий смазывание коробки скоростей и револьверной головки.

Шестишпиндельная револьверная головка состоит из основания, к которому полукольцами притянута поворотная плита. На торце поворотной плиты привернуты шесть шпиндельных корпусов. Центральный вал поворотной плиты VI крестовой муфтой соединен с выходным валом V коробки скоростей. На валу VI закреплено ведущее колесо z=34 с направляющим зубчатым диском. Вращение ведущего зубчатого колеса через передачу и коническую пару или получает лишь тот шпиндель VIII, который находится в исходном для работы положении. Поворот револьверной головки в требуемую позицию осуществляется от гидродвигателя М2 типа Г12-22 через зубчатые пары диск 1 с цевкой и мальтийский крест 2.

Рис. 15.15. Кинематическая схема вертикально-фрезерного станка 6Р13РФ3 с ЧПУ

Вертикальная, продольная и поперечная подачи и ускоренные перемещения осуществляются от шаговых двигателей ШД5Д1 с гидроусилителями моментов Э32Г18-24. Ходовой винт качения XVI поперечной подачи с шагом р=8 мм получает вращение от двигателя М3 через две пары косозубых колес .

Вертикальная подача осуществляется от двигателя М4 через передачи и ходовой винт качения XXIII с шагом р=8 мм. В кинематическую цепь вертикальной подачи встроена пружинная гидравлическая муфта М₁, предохраняющая консоль от самопроизвольного опускания при остановке станка.

Продольная подача осуществляется от шагового двигателя М5 через беззазорный редуктор и винт качения XX с шагом р=8 мм.

Зазор в зубчатых косозубых цилиндрических колесах выбирают шлифованием полуколец, установленных между двумя сдвоенными колесами.

Гидропривод станка обеспечивает перемещение рабочих органов по трем координатам, разгрузку, зажим и блокировку консоли; фиксацию и зажим револьверной головки, переключение передвижных блоков коробки скоростей.