Кинематика универсальных фрезерных станков

К универсальным фрезерным станкам относятся: консольно-фрезерные станки, бесконсольные фрезерные станки, продольные фрезерные станки. Консольно-фрезерные станки составляют значительную часть оборудования, относящуюся к технологической группе металлорежущих станков под общим названием фрезерные станки.
К консольно-фрезерным станкам относятся: вертикально-фрезерные, горизонтально-фрезерные, универсально-фрезерные и широкоуниверсальные фрезерные металлорежущие станки. Признаком консольно-фрезерной компоновки станка является то, что рабочий стол, на котором крепится обрабатываемая деталь, расположен консольно на вертикальных направляющих стойки станка.
Консольно–фрезерные станки предназначены 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.
Основные узлы станка: основание; станина; коробка скоростей; шпиндельная головка; стол; поперечные салазки; консоль; коробка подач.
На станке имеются следующие движения; главное движение, движение подачи, вспомогательные движения: главное движение — 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 станка следующий. Крупные заготовки закрепляются непосредст­венно на столе станка с помощью прижимных устройств. Неболь­шие заготовки 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 заготовкой быстро перемещается, пока заготовка 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 следующую 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.
Кинематика горизонтального и вертикального варианта консольно-фрезерного станка в принципе одинаковая. Различаются они только расположением шпинделя. В первом случае шпиндель расположен горизонтально, во втором – вертикально. На рис. 4.46 показана кинематическая схема универсального горизонтального консольно-фрезерного станка мод. 6Р82.

Рис. 4.46. Кинематическая схема горизонтального консольно-фрезерного станка мод. 6Р82

Главное движение. Электродвигатель М1 мощностью 7,5 кВт связан с валом 1 коробки скоростей полужесткой муф­той. Вал 11 получает вращение через зубчатую передачу 27—53. На валу 11 находится тройной блок шестерен, который может передать вращение валу 111 с тремя различными скоростями. Следующий трой­ной блок шестерен увеличивает количество возможных скоро­стей вращения вала 1V до девяти. Вал V получает вращение от вала IV через двойной блок шестерен Б, благодаря чему количе­ство частот вращения увеличивается до 18.
Уравнение кинематического баланса главного привода станка имеет следующий вид:

Количество частот вращения шпинделя определяется как произведение передач между валами II и V.

Движения подач.Эти движения осуществляются от электро­двигателя М2 мощностью 2,2 кВт, вращение от которого через шестерни 26—50 и 26—57 передается коробке подач.

На валу VIII коробки подач находится тройной подвижной блок шесте­рен, сообщающий валу IХ три частоты вращения. От вала IX, благодаря наличию на валу X также тройного подвижного блока шестерен, который получает девять различных частот оборотов. Когда подвижная шестерня 40 передвинута вправо и находится в зацеплении с муфтой М2, вра­щение от вала IX передается широкому колесу 40 непосредст­венно. При перемещении подвижной шестерни 40 влево кулачко­вая муфта М2 выключается, а сама шестерня 40 входит в зацеп­ление с шестерней 18 двухвенцового блока 45, 18, свободно сидя­щего на валу IX. В этом случае широкое колесо 40 приводится в движение через шестерни 13-45 и 18-40.

От широкого колеса 40 через муфту М3 при включенной кулачковой муфте М2, вращение передается валу XI. От вала XI через шестерни 28—35, вал XII, шестерни 18-33-37, вал XIV, коническую передачу 18-16, коническую передачу 18-18, кулачковую муфту M7 и ходовой винт XVI сооб­щается продольная подача Sпр столу. Уравнение кинематического баланса имеет вид:

Количество продольных подач 18. От вала XI через шестерни 28-35, вал XII, шестерни 18-33-37-33 и ходовой винт XV при включенной муфте М6 столу сообщается поперечная подача Sпоп:

Количество поперечных подач 18. Вертикальная подача осуществляется по такой же методике, что и кинематика при продольной и поперечной подаче, а уравнение кинематического баланса вертикальной подачи имеет следующий вид:

Количество вертикальных подач 18. В верхней части кинематики продольного перемещения стола расположен вал, предназначенный для привода вращения накладного стола (на рис. не показан) или делительной головки и связан с ходовым винтом XVII шестернями 30-15.
Вспомогательные движения. Быстрые перемещения стола во всех направлениях осуществляются при включенной фрикционной муфте М4 и выключенной муфте М3. В этом случае вращение от электродвигателя передается по кинематике далее по кинематическим цепям рабочих подач.
На базе рассмотренной кинематики консольно-фрезерного станка эти станки имеют и другие исполнения. Вертикальные консольно-фрезерные станки, отличающиеся от горизонтальных вертикальным расположением шпинделя. Универсальный консольно-фрезерный станок, который предназначен для фрезерования не только различных деталей сравнительно небольших размеров, но также имеет возможность поворачивать в пределах ± 45 градусов рабочий стол, что позволяет нарезать винтовые ка­навки при изготовлении косозубых колес, фрез, зенкеров, развер­ток и тому подобных деталей.