Все о фрезерных станках по металлу

Фрезерные станки по металлу могут сильно различаться. Необходимо четко понимать разницу между ручными мини-фрезерами для домашней мастерской и универсальным оборудованием, другими видами, изучить особенности оснастки. Отдельные важные темы – тонкости выбора и нюансы применения.

Фрезерные станки по металлу – это подвид металлорежущего оборудования, который позволяет обрабатывать как плоские, так и фасонные конструкции различного рода.

Конструкция предусматривает различные способы управления, в том числе с использованием программных комплексов. Главным движением устройства выступает перемещение фрезы. Дополнительно идет так называемое движение подачи, то есть относительный сдвиг обрабатываемой заготовки и фрезы.

Вспомогательные процессы подготавливают основной ход обработки. Речь идет о:

• настройке станка;
• его наладке;
• управлении;
• креплении нужных и высвобождении ненужных деталей и инструментов;
• приближении инструментов к обрабатываемым поверхностям;
• автоматическом контроле параметров и некоторых других действиях, технологических моментах.

Такие действия могут производиться как автоматически, так и ручным способом. На заводских автоматизированных станках, конечно, доля ручных манипуляций сведена к минимуму. Главный принцип работы состоит в использовании фрезы, что и дало название методу обработки материала – фрезерованию. Тип основного инструмента прямо влияет на то, какие поверхности и как именно можно будет обработать. Заготовку чаще всего фиксируют на столе и придают ей возвратно-поступательное движение; фрезерующий элемент зафиксирован всегда в шпинделе и крутится с заданными параметрами.

Популярностью пользуется вертикально-фрезерный промышленный станок. К нему подсоединяют для работы фрезы:

• фасонные;

• торцевые;

• концевые;

• выполненные в форме цилиндра.

В описаниях всегда отмечается, что такие устройства могут еще и сверлить металл. Основные вырабатываемые продукты:

• зубчатые колеса механические;
• плоскости с вертикальной и горизонтальной ориентировками;
• различные углы и рамки.

Существуют, разумеется, и горизонтально-фрезерные станки. У них соответствующим образом ориентирован шпиндель. Подобное оборудование успешно справляется с некрупными заготовками различных типов. Обработка углов и пазов не составляет труда. Рабочий стол может двигаться как под углом 90 градусов, так и в параллельной плоскости по отношению к оси шпинделя, а ключевые части устройства выносятся на специальную станину.

Если оставить за скобками школьный демонстрационно-учебный тип станка, то продолжить классификацию инструментов для фрезерной обработки металла уместно на широкоуниверсальных аппаратах. Такие модели в зависимости от степени сложности могут предназначаться и для дома, и для промышленного использования. Они способны работать с:

• чугуном;
• стальными сплавами;
• прочими сплавами;
• цветными металлами.

В дополнение к конструкции горизонтально-фрезерного типа вводится дополнительная шпиндельная головка, находящаяся на выдвигающемся хоботе. Ее удается развернуть под произвольным углом. Такой элемент гарантирует производство даже необыкновенно трудных в эстетическом плане работ.

Портальный фрезерный станок – это продвинутый подтип оборудования, который строго соответствует всем требованиям современной промышленности. Его характерная особенность – очень высокий уровень точности (такие аппараты никогда без ЧПУ не поставляются). Не менее важно то, что при выполнении обычных работ тратится минимум физической силы оператора. Чтобы выполнить задание, достаточно чаще всего загрузить в память устройства специальную программу, и дать команду на ее воплощение.

Лазерный аппарат востребован преимущественно на промышленных предприятиях. Смысла использовать его в домашнем хозяйстве и в небольших мастерских практически нет. Технически принцип работы схож с обычным оборудованием (разве что вместо механических компонентов используется лазерный луч). Однако точность и скорость работы удалось поднять на качественно новый уровень. Любопытно, что именно в отечественной практике впервые в мире была решена задача использования лазеров для фрезерования металла; выстроенные по такому принципу аппараты могут иметь различную величину.

Но разработки инженеров на применении когерентного излучения не заканчиваются. Большую роль на рынке играет переносной магнитный тип станков, вернее, со специальной магнитной опорой. Использование ее обеспечивает стабильность при установке даже в самых необычных порой местах. Это существенно расширяет возможности применения оборудования. Переносные станки:

• фрезеруют;
• нарезают внутреннюю резьбу;
• зенкеруют;
• развертывают.

Важное значение имеет и координатно-фрезерный вариант. Такие станки способны работать по трем автономным координатным осям. Вертикальные сдвиги могут происходить как за счет манипуляций со столами, так и путем движения шпинделя.

Зато растет спрос на 4-координатные станки, в которых фреза способна поворачиваться по одной оси.

Самые совершенные модели работают с 5-ю координатами. Вспомогательная ось обеспечивается поворотами либо стола, либо шпинделя. Конструкция закономерно усложняется, и пользоваться такой техникой могут только очень подготовленные люди. Растет и цена оборудования, однако во многом такие проблемы окупаются повышением возможностей пользователей.

На координатно-фрезерных станках:

• вырабатываются детали особенно высокой сложности;
• обеспечивается получение большого числа деталей при минимальных затратах времени;
• удается выполнять большое количество операций без перестановки заготовок.

В отдельную группу обоснованно выделяют фрезерные станки с выраженным гравировальным компонентом. Обычно точность обработки составляет примерно 0,001 мм. Как фрезеровка, так и резка происходят максимально выгодно. Производится фрезеровка в формате 3D, 4D. Допускается применение инструментария различной категории.

Универсальный фрезерный станок отличается тем, что все основные рабочие части располагаются на станине или внутри нее. Подобное оборудование принимается и в домашнем, и в промышленном сегменте. Обеспечивается успешное выполнение большого количества технологических операций.

На предприятиях активно используют копировально-фрезерный тип станков. Он отличается высокой производительностью и весьма эффективен. Такая техника позволяет работать с крупносерийным и мелкосерийным производством деталей. Она делает то, на что неспособны любые универсальные аппараты. Повышенная точность достигается благодаря применению специализированных копиров. Аппараты работают с помощью эталонных деталей или контурных чертежей. Ключевой параметр – скорость передвижения следящего устройства, причем точность профиля составляет примерно 0,02 мм, а шероховатость – № 6.

Горизонтальный фрезерный станок отличается очень высокой производительностью по сравнению с вертикальной моделью. Плоскость обрабатывается широколезвийными инструментами. На больших предприятиях и в мелких мастерских востребованы универсальные горизонтальные аппараты. Специализированные модели используются для профильных задач.

Чаще всего из специальных устройств выбирают зубофрезерные станки.

Ручной фрезер, несмотря на широкое распространение мощных систем и их явные преимущества, не стоит сбрасывать со счетов. Такая техника вполне может иметь автоматический блок управления. И примеры тому – ряд моделей, поставляемых ведущими производителями в отрасли. Чисто ручное управление подразумевает, что все операции начинаются и заканчиваются вследствие действий оператора. Ему предстоит включать или отключать по мере надобности механизмы, а также варьировать режимы их использования.

Автоматическое управление подразумевает принятие решений специальным устройством, при этом действия оператора не требуются. Дополнительно оно делится на такие подтипы:

• проведение неизменяемых, следующих один за другим циклов обработки (например, когда нужно фрезеровать только один тип деталей из конкретного материала с конкретными жестко заданными свойствами);
• выполнение повторяющихся циклов, которые можно корректировать (скажем, если требуемые формы заготовок или их химический состав в каждой партии немного различаются);
• числовое программное управление – самый распространенный вариант (именно его предпочитают в промышленности, так как подобное решение наиболее гибко и удобно).

В домашних условиях часто используется мини-станок по металлу. Он не уступает по уровню точности серьезным заводским устройствам. Надежность и эффективность работы у него также на высоком уровне.

Практически всегда бытовой малогабаритный аппарат поставляется с системой ЧПУ. Она оказывается наиболее удобным и комфортным способом решения возникающих задач. Техника применима на любом производственном участке и справляется с широким спектром задач. Мобильный характер станка сильно упрощает его применение там, где не хватает места, либо на сильно загруженных производствах. Небольшой мини-фрезер дополнительно делится на консольный и бесконсольный подтипы; но разумеется, для организации полноценного завода или фабрики придется брать большой аппарат с высокой производительностью (и не менее высокими затратами энергии).

Важнейшую роль в нормальной работе станка играют фрезы. Они обязательно должны соответствовать нормам российского ГОСТ. Фрезерующие части подбираются индивидуально под решение конкретной задачи. Так, цилиндрическая конструкция используется, чтобы обрабатывать плоскостные элементы на станке с горизонтальным размещением шпинделя. Еще известны:

• торцовые фрезы (выполняющие ту же задачу, что и цилиндрические, но уже по вертикали);
• концевые (нужны, когда требуется работать с уступами, с контурами, имеющими криволинейную форму, с разнообразными выемками);
• шпоночные;
• дисковидные;
• угловые;
• фасонные фрезы.

Неопытным потребителям стоит покупать наборы фрез для своих целей. Постепенно, когда появится опыт, станет возможно купить подходящую специализированную оснастку. Ее выбирают с учетом появляющихся задач. Нужно обязательно обратить внимание на прижимы (или зажимы – это вполне легитимное альтернативное название) для обрабатываемых деталей. Благодаря их использованию можно вовсе отказаться от предварительных разметок и выверок, что существенно экономит время фрезеровщика.

Обычно прижимы фиксируются сами в Т-образные пазы.

Качественный зажим всегда должен ставиться жестко. В противном случае хаотичный вылет обрабатываемой детали создает не только проблемы при обработке, но и прямую угрозу для людей и оборудования.

Но надо помнить и про такие приспособления, как цанги. Если их нет, то невозможно закрепить сами фрезы, а это будет непреодолимой преградой при выполнении работ. Цанга в отличие от предназначенного для дрели патрона должна быть идентична по размеру хвостовой части обслуживаемой фрезы. Потому при отборе таких комплектующих нельзя ограничиваться внешним сходством, обязательно следует проводить измерения. Гайки при острой надобности легко извлекаются, и даже всего одной из них хватает для работы с целым комплектом цанг.

И разумеется, на любом фрезерном станке обязательно должен присутствовать мотор-шпиндель. К домашнему классу относятся такие компоненты общей мощностью до 1500 Вт; если она составляет 1501-3000 Вт и более, то это уже промышленное устройство, однако такое разделение во многом условно.

Востребованностью пользуется фрезерующий станок Proma FPX-20E. Его характеристики:

• протяженность стола 24 см;
• ширина стола 14,5 см;
• электрическая мощность 150 Вт;
• рабочее напряжение сети 220 В;
• масса устройства 50 кг.

Стоит обратить внимание и на настольный фрезерный аппарат Weiss Machinery WMD16V. Протяженность стола достигает 40 см. Весит станок 60 кг. Потребление тока 500 Вт за 60 минут. Модель подходит для:

• сверлильной;
• фрезерной;
• расточной обработки.

Выбирая оборудование российского производства, полезно упомянуть горизонтальный фрезер НГФ-110-Ш4. Это весьма дорогой аппарат, ширина стола которого равна 10 см. Его масса составляет 205 кг. Электрическая мощность равна 750 Вт. Плоскости могут быть обработаны торцевыми, дисковыми, концевыми фрезами.

Модель марки СФ, в том числе СФ-676, еще дороже, чем НГФ-110-Ш4. Общая мощность устройства равна 3000 Вт. Размер стола 80х25 см. Масса станка 1050 кг. Устройство заявлено как подходящее для инструментального или экспериментального цеха, для мелкосерийных производств.

Если вести речь про китайские станки для фрезеровки металла, модель X6436 станет очень неплохим выбором. Это универсальный аппарат последнего поколения, его стол может разворачиваться на 35 градусов. Фрезеровка шнеков с использованием делящей головки не составляет труда. Выдвижение хобота дополнительно расширяет возможности пользователей. Вылет происходит на 23-73 см, а сам станок весит 2300 кг.

Выбрать для гаража, для домашней мастерской фрезерный станок по металлу на самом деле не так уж и сложно. Необходимо лишь учесть требуемые характеристики, которые в данном случае примерно такие же, как и у сверлильного оборудования. Основные требования:

• размещение всех деталей на рабочем столе станка;
• оптимальная мощность (позволяющая выполнять намеченные манипуляции за отведенное время, но без перерасхода энергии);
• подключение к определенной электросети (на 220 или, напротив, на 380 В);
• габариты корпуса оборудования и его масса (соответствие возможностям по установке и транспортировке);
• определенные диаметры формируемых отверстий;
• круг задач, которые планируют выполнять;
• периодичность и величина нагрузки.

Разумеется, перед тем как начать работать, сначала правильно и аккуратно закрепляется металлорежущий аппарат станка. Ошибки могут обернуться серьезными негативными последствиями. Обязательно надо проверять, чтобы напряжение и другие параметры электропитания отвечали установленным нормам. Конечно, параметры площадки и отводимое свободное место для проходов также должны соответствовать инструкции. Как для моделизма, так и для других целей станок можно использовать только в хорошо освещенном сухом месте при условии надежного заземления.

Периодически опытные пользователи делают профилактические проверки и осмотры частей фрезерного оборудования. При этом обязательно проверяются качество крепления и ход всех движущихся деталей, сохранность изоляции. Установление технологической и метрологической точности проводится специальными приспособлениями в соответствии с графиком, рекомендованным производителем. Сама фрезеровка подразумевает использование особых деталей (копиров) либо программно задаваемых схем работы – к тем и другим надо подходить очень тщательно.

До запуска устройства в работу надо проверить вручную все основные механизмы станка.

Скорости главного рабочего инструмента переключают только после полной остановки. Делать это на ходу строго воспрещается. По возможности следует исключать частые перемены скоростей, вообще, потому что это создает мощные электрические нагрузки.

Прочие рекомендации и требования:

• следить внимательно за окрашиванием фрез, за деградацией прочих инструментов;
• обрабатывать лишь чистые, по возможности ровные и гладкие заготовки;
• подачу заготовки к фрезе производить лишь после запуска шпинделя;
• контролировать качество охлаждения рабочей зоны;
• не допускать присутствия в рабочей зоне посторонних предметов и веществ;
• контролировать биение и точность позиционирования заготовок;
• при появлении вибраций останавливать станок, устранять проблему – и только затем возобновлять работу;
• не оставлять работающее оборудование без присмотра даже на самое короткое время;
• систематически смазывать все трущиеся части рекомендованной изготовителем смазочной массой;
• оборудовать зону обработки защитным экраном;
• исключать колебания напряжения более чем на 10-15%;
• снимать стружки и опилки только специально предусмотренными приспособлениями;
• измерять заготовки только до фрезеровки.

Подробный обзор настольного фрезерного станка по металлу на примере модели JET JMD-16S представлен в следующем видео.