Фрезерные станки с нижним расположением шпинделя

Фрезерными называются станки для плоской, профильной и объемной обработки прямолинейных и криволинейных деталей. По конструктивному признаку они делятся на станки с нижним и верхним расположением шпинделя и объемнокопировальные.

Фрезерный станок с нижним расположением шпинделя широко распространен в различных отраслях деревообработки. Кроме плоского и профильного фрезерования кромок и торцов деталей эти станки можно использовать для зарезки шипов и ряда других операций, выполняемых с ручной и механической подачей. В зависимости от высоты обработки они подразделяются на легкие (до 80 мм), средние (до 100 мм) и тяжелые (до 125 мм).

Основой станка является станина коробчатого сечения повышенной жесткости, на которой монтируются узлы и механизмы станка.

Механизм резания представляет собой высокоточный шпиндель с закрепленным на нем режущим инструментом, смонтированный в цилиндрической гильзе на подшипниках качения и приводимый во вращение от вала электродвигателя через шкивы пятиступенчатой клиноременной передачи. Перемещение шпинделя по высоте для настройки на размер обрабатываемой детали осуществляется маховиком, закрепленным на валу, через червячную и винтовую передачу. Контроль перемещения шпинделя осуществляется по шкале счетчика, отслеживающего вращение винта через звездочки цепной передачи.

На станке можно обрабатывать прямолинейные и криволинейные кромки детали. В первом случае обработка осуществляется по направляющей линейке, во втором – по копирному кольцу, смонтированному в столе концентрично с фрезой. Деталь устанавливается на шаблоне, рабочая кромка которого выполнена криволинейной по форме детали, и вместе с шаблоном перемещается относительно фрезы. На плите шаблона установлены регулируемые и торцевые упоры для базирования заготовки. Заготовку закрепляют эксцентриковыми прижимами, смонтированными на стойках шаблона. Обработанная деталь принимает ту же форму, что и копирная кромка шаблона.

Присоединение шипорезной каретки расширяет технологические возможности фрезерных станков. Шипорезная каретка перемещается вручную по круглой направляющей и ориентируется по плоской направляющей. Параллельность стола каретки столу станка обеспечивается с помощью эксцентриковых роликов.

В станках с механической подачей движение каретки осуществляется от пневмогидросистемы со скоростью до 20 м/мин. При фрезеровании шипов детали крепятся на каретке с помощью зажимных устройств. Для выполнения других операций каретку фиксируют в одном положении с помощью винтов. При сквозном прямолинейном фрезеровании с целью увеличения производительности и облегчения условий труда на столе станка устанавливается вальцовый автоподатчик.

Для обработки щитовых деталей или рамочных конструкций станок снабжен фронтальным расширителем стола, выдвигаемым из стола на 360 мм.

Тенденция компьютеризации деревообрабатывающего оборудования коснулась и таких простых станков, как фрезерные с нижним расположением шпинделя. Выпускают станки с регулировкой шпинделя по 5 осям. На пульте управления осуществляется весь набор настроечных перемещений: вертикальное, горизонтальное и угол наклона шпинделя, число оборотов, скорость подачи и др. Станок оснащен быстросменной системой шпиндельной оправки и электропневматическим ее зажимом и целым рядом других усовершенствований. Имеются фрезерные станки с ЧПУ.

Фрезерные станки с верхним расположением шпинделя

Станки с верхним расположением шпинделя предназначены для плоскостного и фигурного фрезерования брусковых и щитовых деталей по копирам и с ЧПУ.

В настоящее время наиболее распространен станок этой группы ВФК-2. В верхней и нижней части станины выполнены направляющие, по которым перемещается фрезерная головка и корпус со столом. Конструкция стола предполагает возможность настроечных перемещений по высоте до 200 мм по нижним направляющим станины с помощью маховика через червячную и винтовую пары. Стол в заданном положении фиксируется рукояткой. Перемещение по высоте копирного пальца, смонтированного в держателе, выполняется рукояткой через шестерню и зубчатую рейку. На столе установлен угольник для ориентации деталей при прямолинейной обработке. Фрезерная головка служит для крепления режущего инструмента и обеспечения ему требуемой частоты вращения (18000 мин^–1) при заданном положении относительно других элементов станка. Главный узел фрезерной головки – электрошпиндель ЭВ-18/1,5М, представляющий собой высокоскоростной электродвигатель специального исполнения, который питается током повышенной частоты 300 Гц от синхронного генератора, поставляемого со станком.

Режущий инструмент (фреза, сверло) в патроне устанавливают непосредственно на выходном валу электрошпинделя, имеющем внутреннюю расточку под конус Морзе № 2а. Режущий инструмент крепится с помощью дифференциальной гайки. Фрезерная головка может поворачиваться относительно вертикальной оси на угол до 45° вправо.

Револьверная головка служит для ограничения опускания фрезерной головки и оснащена шестью регулируемыми по высоте винтами-упорами. Положение каждого упора фиксируется шариковой защелкой.

Пневмопривод служит для механического перемещения фрезерной головки по высоте.

При работе станка осуществляется ручная подача. Для механизации подачи при фрезерно-копировальных работах созданы фрезерные станки с карусельным столом или кареткой.

Во фрезерных станках с карусельным столом используется проходная схема обработки, они исполняются с одной или двумя ножевыми головками. На станках можно обрабатывать удлиненные щиты и детали. На столепо окружности закрепляется несколько шаблонов, на которые укладываются детали, зажимаемые пневмоцилиндрами. При вращении стола детали поочередно подходят к фрезерным суппортам. Копирный ролик, расположенный соосно с фрезой, входит в контакт с кромкой шаблона и обеспечивает обработку заданного контура. Прижим копирного ролика к шаблону осуществляется пневмоцилиндром. Сила прижима может быть отрегулирована в соответствии с профилем обработки. Шаблоны делают легкосъемными, что позволяет получать детали различного контура. Пневмоприжимы поочередно автоматически освобождают обработанные детали при подходе к зоне разгрузки с помощью пневмораспределителя. Шпиндели фрезерных суппортов могут вращаться в любом направлении, обеспечивая встречное и попутное фрезерование. Скорость вращения стола может изменяться и автоматически регулируется с помощью кулачков, закрепленных на столе и взаимодействующих с механизмом регулирования скорости.

На фрезерных станках с кареткой обрабатывают детали по циклопроходной схеме также с помощью шаблонов, но движение подачи в них прямолинейное возвратно-поступательное. Заготовка закрепляется пневмоприжимамив шаблонена подающей кареткеи вместе с ней перемещается мимо фрезерных головок. Суппортыс фрезерными головками перемещаются по направляющимперпендикулярно движению заготовки (поперечная подача). Надвигание и отвод ножевой головки осуществляются копирным роликом, скользящим по фигурной кромке шаблона, а прижим ролика к шаблону – пневмоцилиндрами. Привод подающей каретки по направляющим – от гидроцилиндра. Скорость продольной подачи во время рабочего хода может автоматически регулироваться в зависимости от глубины фрезерования и сложности профиля. Фрезерование ведется с попутной подачей, что обеспечивает высокую точность обработки.

Объемно-копировальные станки.

В этих станках вращающаяся фреза обрабатывает заготовку со всех сторон (объемное фрезерование), копируя заданную формы модели, или по программе в станках с ЧПУ. В результате получают несимметричные изделия в продольном и поперечном направлениях. Станки могут быть одно- и многошпиндельные.

В зависимости от направления вращения фрезы относительно волокон древесины различают копирование поперечное, продольное и в плоскости волокон. В зависимости от вида и размеров режущего инструмента объемное копирование бывает с продольной подачей и без продольной подачи. Схема без продольной подачи используются при копировании деталей инструментом по всей длине одновременно. Схема такого копирования при поперечном фрезеровании приведена на рис. а.

Ножевая головка 2 обрабатывает медленно поворачивающуюся деталь 3 сразу по всей длине. Необходимый размер и форма детали обеспечиваются профилем ножевой головки и формой копиров 1 и 4. Заготовка надвигается на головку в поперечном направлении. Фрезерно-копи­ро­валь­ные станки, работающие по этому принципу, служат для получения прямых, конусных или профильных изделий, имеющих в поперечном сечении форму овала или многоугольника.

На рис. б приведена схема поперечного копировального станка с продольной подачей. Модель 10 вращается, зажатая в центрах. Синхронно с ней в центрах вращается заготовка 2, кинематически связанная с моделью шестернями 1. Копирный ролик 9, обкатываясь по модели, через штангу отодвигает или приближает рабочий суппорт 4. В верхней части суппорта смонтирована ножевая головка 3. В результате перемещений суппорта осуществляется поперечная подача фрезы на заготовку, позволяющая обрабатывать ее при вращении в соответствии с профилем модели. Суппорт имеет регулировочное приспособление и пневмоприжим 7, обеспечивающий надежный контакт копирного ролика с моделью. Продольная подача суппорта 4 выполняется ходовым винтом 8 (или рейкой), перемещающим блок 6 по направляющим 5. Заготовка может вращаться в любом направлении, что дает возможность осуществлять встречное и попутное фрезерование. Введение в кинематику станка масштабных механизмов позволяет при одних и тех же размерах модели получать детали различной величины.

Копирный ролик через зубчатый сектор и шестерню связан с дросселем регулирования частоты вращения гидродвигателя. При поперечном движении ролика сектор поворачивается и закрывает или открывает дроссель, изменяя тем самым частоту вращения гидродвигателя, а следовательно, частоту вращения модели, заготовок и скорость продольной подачи каретки. Это позволяет изменять подачу на резец в диапазоне 0,8–15 мм в зависимости от конфигурации модели, обеспечивая оптимальные режимы обработки. Частота вращения фрезы 6000 мин^–1.

Схема продольного копирования приведена на рис. в. Обозначения те же, что на рис. б. Станки этого типа, в отличие от предыдущего, имеют узкую ножевую головку меньшего диаметра, выполняющую продольное фрезерование.

Шипорезные станки

Шипорезные станки предназначены для формирования шипов и проушин на концах деталей при сборке из них рамочных конструкций или склеивания по длине. По виду шипов (рис.) и выполняемых при этом операций шипорезные станки разделяются на три типа: для формирования рамных, ящичных и зубчатых шипов.

При формировании рамного шипа выполняется ряд операций: торцовка бруска

Рис. Схема выработки шипов: а – способы выработки шипов: рамных, ящичных прямых, ящичных «ласточкин хвост»; зубчатых; схемы шипорезных станков: б – с поперечным фрезерованием; в – с торцовым фрезерованием

дисковой пилой; формирование щечек и плечиков, вырезка проушин. Формирование щечек и плечиков производится цилиндрическими фрезами по схемам поперечного или торцевого фрезерования. При использовании схемы с поперечным фрезерованием (рис. б) для выработки шипа требуется пять шпинделей, а при необходимости выбора проушины устанавливается шестой шпиндель с проушечным диском 5. Заготовка 1 торцуется пилой 2 на заданную длину. Две цилиндрические шипорезные головки 3 формируют шип по толщине и его щечки, а подсечные головки 4 – плечики шипа. При использовании схемы с торцевым фрезерованием (рис. в) для формирования шипа достаточно четырех шпинделей. Щечки и плечики шипа формируются двумя цилиндрическими дисковыми фрезами 6. Для выборки проушины необходимо установить дополнительный шпиндель с проушечным диском. Нарезание рамных шипов может производиться коническими фрезами и пилами.

Шипорезные станки могут быть одно- и двусторонние. На двусторонних станках за один проход шип нарезается с обоих концов заготовки. Число шпинделей на таких станках в 2 раза больше, чем на односторонних того же вида.

Односторонний шипорезный станок работает по циклопроходной схеме. Возвратно-поступательное перемещение каретки обеспечивается гидроприводом с бесступенчатым регулированием скорости в диапазоне 2,5...15 м/мин. Каретка с заготовкой перемещается по двум направляющим вдоль режущих инструментов, совершая рабочий ход с заданной скоростью, останов каретки в крайнем левом положении для съема и загрузки детали. Каретка приводится в движение втулочно-роликовой цепью от гидроцилиндра через гидроусилитель.

В двусторонних шипорезно-рамных станках, предназначенных для обработки шипов и проушин одновременно с обоих концов деталей, используется проходной метод обработки. Они имеют конвейерный механизм подачи, размещенный между левой и правой суппортными колонками, на которых последовательно смонтированы следующие суппорты: пильный, проушечный и по два шипорезных. Каждый из суппортов имеет трехкоординатную систему настройки. Конвейерный механизм подачи состоит из двух параллельных цепей оригинальной конструкции, которые скользят по горизонтальным направляющим. На внешней стороне цепи закреплены упоры с деревянными вкладышами для предотвращения сколов в деталях со стороны выхода инструментов. Привод конвейера осуществляется от тиристорного электро­привода, состоящего из электродвигателя постоянного тока, блока регулирования, блока дросселя и задатчика скорости, который позволяет бесступенчато регулировать скорость подачи в диапазоне 1,5...16 м/мин. От электродвигателя вращение через муфту, червячный редуктор и цепную передачу поступает на приводной вал подающего конвейера.

Прижим материала по пути подачи осуществляется двумя приводными клиновыми ремнями, на которые воздействуют подпружиненные ролики.

Существуют модели двусторонних шипорезных станков, предусматривающие возможность обработки на них щитовых деталей из ДСтП, МДФ и клееных заготовок. В связи с этим они оснащены дополнительными узлами и механизмами.

В узел форматной обрезки добавляются подрезные пилы, которые прорезают предварительный паз в месте выхода зубьев основной пилы из материала. К основной пиле добавляются пильные диски, измельчающие отрезанную кромку. Устанавливаются вертикальные и горизонтальные шпиндели с инструментом для прорезания продольных пазов на кромке и пласти, ленточно-шлифовальные и профильные абразивные диски для обработки кромок.

Для мебельных производств выпускаются шипорезные станки с электронными копирующими устройствами, что позволяет обрабатывать криволинейные детали из массивной древесины и плит. Станок оборудуется тремя расположенными по направлению подачи копировальными группами. Каждая группа оснащена двигателем постоянного тока, который устанавливается на суппорте, перемещаемом шаговым двигателем. Каждая группа перемещается перпендикулярно направлению движения подачи по линейным направляющим винтом с регулируемыми шарикоподшипниками, которые гарантируют точное копирование. Такая схема позволяет реализовать возможности ЧПУ. Станки имеют электронный контроль и систему самодиагностики.

Шипорезные станки для нарезания прямого ящичного и клинового (зубчатого) шипов. Ящичные и клиновые шипы вырабатываются на одной (односторонние станки) или одновременно на двух (двусторонние станки) сторонах заготовки. В качестве режущего инструмента в обоих случаях используются прорезные цельные фрезы, собранные на оправке.

Шипорезный односторонний станок ШПК-40 предназначен для фрезерования прямых и зубчатых (клиновых) шипов. На жесткой литой станине расположен горизонтальный шпиндель, вращающийся в подшипниковых опорах. Режущая головка шпинделя для удобства монтажа имеет две пиноли: на одной из них монтируются 12 фрез с проставочными кольцами, на другой – 13 фрез. Пиноли соединены зубчатыми муфтами и зажимаются гайками. Шпиндель приводится во вращение через клиноременную передачу от электродвигателя, установленного на станине. На станине имеется передний упор для регулировки высоты шипа или глубины проушины до 50 мм.

Стол станка литой конструкции перемещается по направляющим станины гидроцилиндром. На столе установлены два боковых упора для настройки размера крайней проушины. Для безопасности работы режущая головка в исходном положении полностью перекрывается поверхностью стола. Заготовка прижимается к рабочему столу станка прижимными башмаками, смонтированными на столе на двух стойках. Прижимы управляются гидроцилиндрами. С помощью электроблокировки исключается случайный пуск при смене инструмента. Цикл работы станка полуавтоматический. Установка и съем заготовок производятся вручную, остальные операции цикла выполняются автоматически по команде с пульта.

На станке можно обрабатывать детали шириной до 400 мм при прямом шипе и до 110 мм при клиновом (зубчатом) шипе. Толщина обрабатываемого изделия 8...100 мм. Можно нарезать прямой шип длиной 50 мм и клиновой – 10 мм. Наибольшая скорость рабочего хода стола регулируется до 6 м/мин.

Для обработки ящичных шипов ласточкин хвост в мебельном производстве применяют шипорезные станки типа ШЛХ. Обработка шипов осуществляется 25 концевыми коническими фрезами за один цикл.

Сверлильные станки

Станки этой группы предназначены для высверливания отверстий в брусковых и щитовых деталях деревообрабатывающих производств по позиционной схеме.

Одношпиндельные сверлильные станки бывают вертикальные и горизонтальные. Наибольшее распространение получили вертикальные с ручной или механизированной подачей.

Простейший станок с ручной подачей СВП-2 оборудован расположенным сверху шпиндельным узлом и кронштейном со столом. Стол можно устанавливать по высоте посредством реечного механизма станины, а под углом к горизонтальному положению – поворотом части кронштейна. Обрабатываемая заготовка закрепляется на столе эксцентриковым прижимом.

В узел шпинделя входит электродвигатель, который через ременную передачу приводит во вращение рабочий вал с закрепленным в патроне сверлом. Движение подачи осуществляется через рычажную систему педалью или рукояткой. Вверх, в исходное положение шпиндель возвращается пружиной. Шпиндель останавливается тормозом при повороте рукоятки вверх.

Станок с механической подачей имеет устройство для механического надвигания шпинделя и пневмоприжимы. Пневмогидравлический съемный узел привода подачи пристраивается вместо педали.

Многошпиндельные сверлильные станки можно подразделить на универсальные и присадочные.

Универсальные станки предназначены для высверливания отверстий различного диаметра и расположения. Они могут быть с групповым и индивидуальным приводом, вертикальные и горизонтальные. На станках с индивидуальным электроприводом для уменьшения расстояний между осями сверл используют насадные многошпиндельные головки.

Групповой привод шпинделей осуществляется от одного электродвигателя через зубчатые колеса и гибкие валы. Детали в таких станках чаще всего подаются столом от гидроцилиндра. Прижим заготовок к столу с помощью пружин. Привод от одного двигателя к шпинделям может быть ременной.

Присадочные станки предназначены для выработки отверстий под круглые шипы (шканты) для угловых соединений щитов. Эти станки менее универсальны. Они могут быть горизонтальными, вертикальными и горизонтально-верти­кальными.

Широкое применение получила схемагоризонтально-вертикального станка с индивидуальным приводом многошпиндельных сверлильных головок и автоматической подачей. По этой схеме выпускаются станки различной производительности и габаритов для производств любой мощности. Рассмотрим типичный станок, работающий по этой схеме.

Станок спроектирован по схеме со сквозным проходом заготовки и работает по циклу: загрузка, остановка деталей на позиции обработки, выгрузка. Станок имеет ряд многошпиндельных сверлильных головок – вертикальных и горизонтальных . Щит загружается в станок клиноременным конвейером.

Сверление производится надвиганием тех головок, которые предусмотрены технологией обработки. После обработки пневмоцилиндры убирают упоры , пневмоцилиндры освобождают деталь от зажима, поднимается и включается конвейер и транспортирует ее.

Каждая сверлильная головка имеет ряд настроечных регулировок: позиционирование по направлению подачи и перпендикулярно ему; глубины сверления и расстояния сверла до заготовки; скорости подачи. Отключение пневматического или ручного фиксатора головки позволяет быстро снять ее для замены или повернуть ее на угол до 90°.

Сверла крепятся в патронах головки с помощью несложного приспособления. В одних головках все патроны вращаются в одну сторону, в других соседние патроны вращаются в противоположенных направлениях. В этом случае устанавливаются сверла с левым и правым вращением. Применяются спиральные, винтовые и чашечные сверла различного диаметра. Сверлильные головки, не занятые в сверлении по данной схеме обработки, сдвигаются вправо и влево по направляющим и не участвуют в работе.

В наиболее сложных станках настройка осуществляется с пульта числового управления с помощью персонального компьютера. Имеется также программа самодиагностирования, помогающая соблюдать технологию обработки и обнаруживать неисправности в механизмах станка.

Станок может быть дополнен устройствами для установки шкантов на клею в высверливаемые отверстия на кромках заготовок.

Станок для заделки сучков. Для повышения качества досок и брусков проводится высверливание сучков и заделка получающихся отверстий на сверлильном станке СВСА-2. Станок состоит из станины с вертикальными направляющими, по которым перемещается шпиндельный блок, предназначен­ный для размещения шпинделя высверливания сучка, клеевпрыскивающего устройства, шпинделя для изготовления пробки и забивки ее в отверстие, приводного и кулачкового валов. Шпиндели приводятся во вращение от электродвигателя мощностью 2,8 кВт, размещаемого в станине, через клиноременную передачу.

Чугунный стол поднимается и опускается маховичком. Для сдувания стружки при сверлении через сопло подводится воздух от вентилятора. Обрабатываемое изделие устанавливается на столе и прижимается устройством, которое управляется кулачком от распределительного вала.

Один шпиндель высверливает сучок, а другой с пустотелым сверлом изготавливает из планки пробку и устанавливает ее в подготовленное отверстие. Перемещение шпинделей осуществляется от кулачкового вала. Перед установкой пробки стенки отверстия смазываются клеем с помощью клеевпрыскивающего устройства. Клей находится в резервуаре станка. Распределительный кулачковый вал начинает работать при нажатии на педаль, а прекращает свою работу автоматически после заделки отверстия, и суппорт возвращается в исходное положение.