Вертикально фрезерный станок с ЧПУ, консольные и бесконсольные

Для обработки металлических листов и деталей может применяться различное станковое оборудование. Одним из самых популярных установок такого типа является вертикально фрезерный станок (ВФС). Но какими особенностями обладает это оборудование? Какие существуют типы вертикально-фрезерных установок? И какие другие станки представлены в России? В статье эти вопросы будут рассмотрены.

Общие сведения

Вертикально фрезерный станок — это группа металлорежущих установок, которые выполняют обработку поверхностей с помощью детали-фрезы. ВФС отличаются по множеству параметров, однако у всех обрабатывающая фреза закреплена в установке в вертикальном положении. Вертикальные станки в основном используются для обработки металлов, однако с их помощью можно обрабатывать и другие материалы — дерево, пластик, композитные соединения.

Станок вертикально фрезерный позволяет обрабатывать детали любых форм, габаритов, размеров, а с его помощью можно выполнять все основные операции — резка, сверление, снятие верхних слоев материала. Основные страны-производители ВФС — Россия, Германия, Чехия, Япония, Китай. Инженерно-технические возможности зависят от конструкции, а средняя стоимость установки находится в пределах от 100 до 500 тысяч рублей. Модели с числовым программным управлением (ЧПУ) стоят в несколько раз дороже — их цена находится в пределах от 350 тысяч до 2 миллионов рублей.

Технические возможности

Так как станок отличается вертикальным расположением компонентов, нужно знать и учитывать высоту модели, её габариты. Можно оценить технические возможности конструкции, ответив на следующие вопросы:

Какую мощность имеет силовая установка?
Есть ли система охлаждения?
Какой тип управления: ручной или электронный?
Сколько скоростей переключения частоты вращения?
Как можно охарактеризовать ход стола?
Какое количество оборотов у головки шпинделя?
Какое ограничение заготовки детали по массе и габаритам?

Ответить на все эти вопросы можно, изучив технический паспорт модели. Это позволит сделать правильный выбор.

Конструкция

Все ВФС состоят из следующих элементов:

Фундаментная плита. Выступает в качестве основы, на которую крепятся все остальные детали (станина, консоль). Плита обладает высоким весом, что позволяет надежно зафиксировать установку на участке. Плита шире станины с установленной консолью, однако компактные модели станков могут иметь плиту уменьшенных размеров.
Блочная неподвижная станина. Деталь крепится сверху к плите и выступает в роли основы, на которую устанавливается консоль и хобот. К станине также прикрепляется электродвигатель, который питает другие узлы установки (фреза, консольный стол, ЧПУ).
Фиксирующий хобот. Запчасть устанавливается сверху на станину. Хобот обладает высокой длиной, а на его конце устанавливаются основные элементы фрезерной установки (фреза и шпиндель), выполняющих обработку детали. На хоботе могут устанавливаться вспомогательные детали — регулятор мощности, панель ЧПУ.
Шпиндель и фреза. Шпиндель представляет собой вертикальный вал, к которому с помощью зажимов или резьбы крепится фреза. Она представляет собой инструмент, к которому прикрепляется один или несколько обрабатывающих зубьев. Во время работы фреза вращается на большой скорости и обрабатывает металл (резка, сверление, снятие слоев). Шпиндель и фреза крепятся к фиксирующему хоботу.
Стол для обработки. Стол представляет собой вытянутую подвижную поверхность, на которую кладутся обрабатываемые поверхности. Он устанавливается на цилиндрический столб, который позволяет изменять его высоту (механическим или электрическим способом). Многие вертикально-фрезерные станки также содержат фиксатор-консоль, на которую крепится стол для обработки (ниже мы этот вопрос рассмотрим более подробно).

Технические характеристики

Технические характеристик несколько схожи в предыдущей моделью — 6Р12. Но некоторые конструктивные узлы отличаются. Также имеется стол, другой по размерам. Если в модели серии Р12 это было 1250 на 320 миллиметров, то в 6Р13 увеличено до 1600 на 400 миллиметров. Основные технические характеристики агрегата:

расстояние от шпинделя до поверхности — от 30 до 500 миллиметров;
до оси направляющей шпинделя — 40 миллиметров;
ручное перемещение в продольном направлении — 100 мм;
поперечном — 320 мм;
вертикальном — 420 мм;
механическое перемещение в продольном — 1000 мм;
поперечном — 300 мм;
вертикальном — 410 мм;

масса макс детали — до 300 килограмм;
частота вращения шпинделя — 31,5 до 1600 оборотов в минуту;
скоростей шпинделя — 18 тук;
конец шпинделя — класс 3;
есть возможность выключения упоры, блокировки подачи и блокировки раздельного включения подачи;
мощность электродвигателя главного — 10 кВт;
охладительного оборудования — от 125 кВт;
мощность привода подач — 3 кВт.

Масса рассматриваемой модели станка составляет 4200 килограмм (в то время как в предыдущей модели она была 3150 кг — увеличено более чем на тысячу килограмм). Размеры для установки 2560 на 2260 на 2120 миллиметров.

Формат работы

Принцип работы ВФС предельно прост. Сперва рабочий в вертикальном шпинделе фиксирует нужную ему фрезу, которая будет выполнять обработку детали. При необходимости вместо фрезы могут использоваться другие обрабатывающие запчасти (скажем, вращающиеся диски). После этого рабочий помещает на стол для обработки нужную ему деталь. При необходимости расположение стола можно отрегулировать с помощью цилиндрического столба. Деталь на столе может фиксироваться с помощью специальных зажимов и фиксаторов. В конце рабочий запускает электродвигатель, которые выполняет вращение шпинделя с подключенной фрезой.

Непосредственно для обработки рабочий может выполнять различные действия — перемещение рабочего стола, перемещение обрабатываемой детали, регуляция подачи шпинделя с фрезой. Чтобы регулировать точность и силу обработки рабочий может также менять передачу вращения, что приводит к изменению скорости вращения фрезы. На современных вертикальных станках фреза может крепиться в подвижном блоке, который позволяет изменять расположение режущей части в определенных пределах. Это позволяет улучшить эксплуатационные возможности установки, что делает ее более удобной, универсальной.

Консольные и бесконсольные конструкции

По конструкции различают две основные модели ВФС:

Консольные конструкции. Такие модели станков содержат дополнительную деталь, которую называют консолью. Она располагается под столом для обработки, а прикрепляется она к цилиндрическому столбу и станине. Часто консоль является подвижным элементом, поэтому во время работы станка можно перемещать не сам стол, а консольную установку. Применение фиксатора-консоли упрощает работу, а также позволяет более надежно зафиксировать обрабатываемую деталь на столе.
Бесконсольные конструкции. Такие модели не содержат консольную подставку, а стол крепится непосредственно столбу и станине. Отсутствие консоли увеличивает жесткость ВФС, а также позволяет обрабатывать крупногабаритные запчасти, которые не поместились бы на станке при наличии консоли. Бесконсольные конструкции на практике встречаются реже консольных, однако они обладают небольшими габаритами, поэтому в мелкой металлургии их используют чаще.

По конструкции ВФС также различают стандартные модели и установки с ЧПУ. Вертикально фрезерный станок с ЧПУ дополнительно оборудован системой электроприводов и электронной панелью, которая позволяет управлять ВФС в автоматическом или ручном режиме. Скажем, с помощью ЧПУ рабочий может выставить скорость автоматического перемещения стола с деталью — тогда как с помощью кнопок или переключателей он может вручную выбирать скорость вращения фрезы.

Для управления ЧПУ-моделями могут применяться различные приспособления — ручки, кнопки. ЧПУ-модели являются более удобными, а для их освоения рабочему не потребуется много времени. Однако вертикально фрезерный станок с ЧПУ является более сложным в производстве, поскольку он содержит множество дополнительных деталей, узлов, автономных элементов. Поэтому ЧПУ-модели стоят в несколько раз дороже ручных установок.

Какие еще бывают фрезерные станки?

Также существуют и другие виды станков — горизонтальные, сверлильные, настольные. Они выполняют те же функции, что и вертикально-фрезерные конструкции, а используются они также в основном для обработки изделий или конструкций. Однако они могут иметь отличия — дополнительные узлы или агрегаты, направление обработки, наличие вспомогательных обрабатывающих блоков.

Горизонтально-фрезерные

У таких станков шпиндель располагается не в вертикальной, а в горизонтальной плоскости, что обуславливает другой способ обработки деталей. Горизонтальные установки отлично подходят для работы с небольшими объектами на основе металла, дерева или пластика. Горизонтальное расположение крепления позволяет применять дополнительные режущие фрезы (цилиндрические, фасонные, торцевые, угловые). На горизонтальные станки можно поставить вспомогательное оборудование, позволяющее выполнять обработку винтовых и наклонных поверхностей, что делает их практически универсальными.

Сверлильно-фрезерные

Сверлильно-фрезерные установки используются для сверления металлических, деревянных, пластиковых, керамических изделий. Важная особенность — необычное расположение обрабатываемого инструмента, поэтому с помощью такого станка можно сверлить наклонные отверстия, обрабатывать пазы крупногабаритных изделий. Головка-сверло может вращаться как в прямом, так и обратном направлении, что заметно упрощает работу с таким станком. Сверлильно-фрезерные установки сегодня пользуются большим спросом как в крупной, так и в мелкой обрабатывающей промышленности, а также в сфере домашней обработки металла.

Универсальные

Они могут обрабатывать детали любых размеров и формы, а при необходимости деталь во время обработки можно наклонить под любым углом к рабочему инструменту. Еще одно конструктивное отличие — шпиндель, стол, стол-цилиндр располагаются внутри полой станины, а все электрические агрегаты вынесены наружу. Универсальные фрезерные станки обычно применяются в небольших и средних мастерских. Также их широко применяют на крупных металлургических и обрабатывающих заводах.

Настольные

Настольные установки представляют собой облегченные версии вертикальных, горизонтальных, универсальных или сверлильных станков. Их главное отличие заключается в более компактных размерах — а во всем остальном они повторяют оригинальные модели (размеры, строение, расположение основных узлов). Настольные станки часто покупают для нужд школ, училищ, техникумов и других учебных заведений технической ориентации. Преимущества настольных систем — низкое энергопотребление, неплохие технические свойства, компактность.

Широкоуниверсальные

Главная конструктивная особенность широкоуниверсальных фрезерных станков — наличие дополнительного шпинделя у становленным режущим инструментом. Шпиндели могут работать как совместно, так и автономном режиме. Головки со шпинделем обычно ставятся на подвижных хоботах, которые можно перемещать во всех основных направлениях. Для управления обычно применяются панели ЧПУ, позволяющие автоматизировать процедуру обработки. Широкоуниверсальные модели могут работать практически со всеми материалами, которые обладают высокой твердостью.

Зачистку можно выполнять с помощью различных фрезов — угловых, фасонных, цилиндрических, наклонных. Широкоуниверсальные модели применяются для сверления, зенкерования, растачивания или зачистки поверхностей. Универсальные модели обычно применяются в сфере крупной металлургии. Объясняется это так:

Высокая цена установок. Широкоуниверсальные модели имеют сложную конструкцию и оборудованы панелями ЧПУ, которые позволяют управлять устройством в автоматическом режиме. Это упрощает работу, но плохо влияет на цену (такие модели дороже обычных в 5-10 раз).
Нужно дополнительное обучение. Если рабочий всю жизнь работал на вертикальном, горизонтальном или универсальном станке, то ему сперва придется пройти дополнительное обучение. Также ему придется дополнительно «набить руку», поскольку работать с двумя резаками поначалу не так уж легко.
В сфере мелкой обработки потребности в таких моделях нет. Для небольших мастерских намного выгоднее обычный станок — низкая цена, небольшое электропотребление, простота применения. Покупка дорогого широкоуниверсального станка влетит в копеечку, а траты окупятся нескоро.

Производители станков

Одним из известных производителей токарных станков является акционерное общество TRENS (Словакия). Особенность этой компании — изготовление оборудования качественной обработки и высокой точности. По требованию заказчика производитель может внести изменения в конструкцию станка. Оборудование доступно в обслуживании и эксплуатации.

Лидером европейских производителей металлорежущих станков, в том числе вертикально-фрезерных, является завод TAJMAC — ZPS (Чехия). Завод имеет своё литейное производство, что даёт предприятию независимость от внешних факторов. Качество обработки и высокая технологическая характеристика изготавливаемого оборудования позволяет использовать производимую заводом продукцию не только в машиностроении, но и в ракетостроении, энергетики, авиационных предприятиях.

Липецкое станкостроительное предприятие выпускает фрезерные станки российского производства. Достоинство этого сравнительно молодого предприятия в том, что они самостоятельно изготавливают узлы оборудования, а это значительно снижает стоимость, не уменьшая качества.