Какими бывают токарно-фрезерные станки и как их выбрать?

Для обработки металлических и деревянных заготовок используют специальные станки токарной группы. Обычно они применяются для работы с наружными или внутренними поверхностями детали, которые, в свою очередь, имеют форму цилиндра, конуса или фасонного профиля. Еще одно (не менее важное) назначение токарно-фрезерных станков – это возможность высверлить отверстие и обработать торцы детали.

Подобрать фрезерный станок довольно сложно, если не разбираться в его устройстве и основных характеристиках. Нужно знать определенные параметры, от которых будет зависеть производительность всего оборудования:

• мощность – от нее зависит то, с какими видами заготовок можно работать;
• габаритные размеры оборудования – в зависимости от того, сколько свободного места есть в мастерской, подбираются ширина, высота и длина;
• величина рабочего стола – эта характеристика влияет на то, металлические заготовки каких габаритов допускаются к обработке;
• длина направляющих для фиксации суппорта;
• скорость оборотов и вид шпинделя;
• система управления.

Также существует оборудование с ЧПУ, то есть это стан с компьютерным управлением. ЧПУ расшифровывается как числовое программное управление. Такие станки делают производство более продуктивным и эффективным. Оператор выставляет определенный алгоритм работы, а подвижные механизмы начинают сами выполнять заданные операции.

Устройство промышленных аппаратов представляет собой ряд узлов, соединенных друг с другом проводами и специальными крепежами.

• Станина – это основа токарно-фрезерного станка, на нее устанавливаются и закрепляются все остальные элементы.
• Суппорт – узел, на который крепятся резцы. В новые модели станков может быть вмонтировано несколько фрез. Такая система позволяет выполнять работу без дополнительных действий оператора.
• Шпиндель – подвижный вал с правыми и левыми оборотами вращения.
• Задняя бабка – это узел станка, с помощью которого происходит центрирование или удерживание заготовки.

Функции токарных станков обширны.

• Изготовление модулей сложных форм.
• Нарезание винтовой поверхности (внутренней или наружной).
• Продольное точение. Движение подачи осуществляется в параллельном направлении относительно оси заготовки. Здесь движение резания подается заготовке, а движение подачи – резцу.
• Поперечное точение. Может быть радиальным и тангенциальным. В первом случае подача резца происходит перпендикулярно оси (то есть по направлению радиуса). Во втором же подача резца происходит поперечно (по хорде).
• Фрезерование. Это обработка заготовок таким образом, когда режущий механизм совершает вращательные импульсы, а предмет производства – поступательные.
• Высверливание и растачивание отверстий.
• Обработка и шлифовка поверхностей, торцевых частей, сложных изгибов, отверстий.

Все токарно-фрезерные агрегаты имеют свой шифр в виде цифр и букв. По нему можно узнать возможности и составить описание того или иного оборудования. Обычно в таком шифре содержится три-четыре знака: первая цифра – это группа, к которой относится стан, вторая – это тип аппарата, третья и четвертая – это описание одного из главных параметров стана или материала, с которым предстоит работать. Если после первого обозначения находится буква, то она указывает на то, насколько усовершенствована или нет была базовая модель. Буква же после всей цифровой части говорит о классе точности, особенностях и варианте модификации базовой модели.

Еще в СССР была создана определенная классификация станков для работы с заготовками из металла, где все оборудование разделили на девять групп, каждая из которых делится еще на несколько подгрупп.

По конструкции фрезерная аппаратура довольно разнообразна, в общем же ее можно разделить на два основных типа:

• станы общего назначения, или универсальные, – сюда относятся вертикально-, горизонтально- и продольно-фрезерные;
• станы специализированные – это шпоночно-, карусельно-, шлицефрезерные, фрезерные с копиром и другие.

Этот вид токарного стана считается универсальным, именно поэтому он используется при производстве единичных деталей и деталей, выпускаемых сериями. С его помощью можно создавать винтовую нарезку модульного, метрического и дюймового типов, а также производить обработку металлических деталей.

Оборудование карусельного типа обычно используется для обработки заготовок больших размеров. Используются:

• для работы с заготовками в форме цилиндров и конусов;
• для создания пазов разных конфигураций;
• для фрезеровки, шлифовки и подрезки торцевых частей;
• для создания винтовой нарезки.

Конфигурация данного станка включает специальный стол с планшайбой, стойки и суппорты.

На лоботокарном оборудовании проходит обработка деталей цилиндрической и конической форм, лобовых заготовок. Главное отличие – ось вращения расположена в горизонтальной плоскости.

Револьверная группа станов используется для работы с деталями из калиброванного прута. Такое название оборудование получило благодаря тому, как крепятся в нем инструменты: фиксируются в статическом или приводном держателе. Эта особенность наделяет оборудование множеством возможностей: расточка, точение и фасонное точение, сверление, создание резьбы, развертывание, фрезеровка.

Для точения используются металлорежущие резцы, зафиксированные во фрезерной головке. Благодаря этому увеличивается количество функций станка.

Используется на серийном производстве деталей маленьких размеров из прутов, профиля и проволоки, изготовленных из легированной стали, меди и других металлов. В состав оборудования входят подвижные и неподвижные бабки.

Станки этого вида используются для работы со сложными деталями из холоднотянутых прутов или труб различного диаметра сечения. Высокая мощность привода и жесткая конструкция обеспечивают высокую работоспособность оборудования.

Автоматы с ЧПУ (числовое программное управление) отличаются от остальных станков точностью и простотой работы на нем. При работе используются три системы.

• Разомкнутые – поток информации всего один. Автомат первоначально расшифровывает установленные параметры, затем отправляет команды остальным механизмам.
• Замкнутые – здесь два потока информации. Один идет от считывающего механизма, второй – от измеряющего.
• Самонастраивающиеся – автомат самостоятельно корректирует информацию, которая может меняться во время работы с заготовками.

В зависимости от способа управления станы с ЧПУ могут быть трех видов.

• Позиционные – механизм для работы с материалом устанавливается в определенном положении, а после начинается сама работа.
• Прямоугольные – используются для элементов ступенчатой формы. Автоматы с таким управлением автоматически переключают передачу (продольную и поперечную).
• Контурные – работа аппаратуры происходит без перерывов в соответствии с указанными командами.

Благодаря бесступенчатому приводному механизму оборудование обеспечивает изменение частоты оборотов шпинделя без перерыва. На таком стане проходит работа с внутренней и внешней поверхностями деталей. Главное отличие такого аппарата – это отсутствие коробки скоростей. Регулировать скорость вращения можно механически, электрически или гидравлически.

Это узкоспециализированные токарные станы, используются только для нарезания стальных труб. Возможны обработка торцов и нанесение резьбы. Используются такие автоматы в сферах по добыче нефти и газа, а также в геологоразведке. Направляющие узлы трубонарезного агрегата подвергаются закалке и шлифовке – это позволяет увеличить срок эксплуатации и повысить точность.

Токарно-фрезерные станки с копиром используются для работы с деревянными материалами. Их конструкция отличается тем, что система охлаждения не нужна в отличие от станков для работы с металлом. Станки копировального типа могут быть использованы для шаблонной работы – это упрощает задачу при производстве однотипных элементов.

Такие станки приобретают все большую популярность на рынке. Конструируются они на базе токарного или фрезерного автомата. Конструкция включает фрезерный блок, вмонтированный в центре аппарата. Блок способен двигаться в поперечном и продольном направлениях. Фреза может подаваться как в ручном режиме, так и с помощью автомата.

Данные модели отличаются от остальных тем, что в конструкции имеется шпиндель с С-осью. Рабочая головка оснащена направляющими, по которым она может двигаться в различных направлениях. На таком оборудовании можно создавать элементы разной и сложной формы. Современные станки оборудованы датчиками для сохранения заданных параметров, мощности, перегрева.

Начнем с классификации по назначению.

• По металлу. Так как работа происходит с твердыми металлами и сплавами, металлообрабатывающая оснастка аппарата должны быть выполнена из высокопрочных материалов. Например, для изготовления трубных решеток должна быть высокая способность противостояния усилию резки металла. На таких станках можно высверливать отверстия до 5 сантиметров в диаметре и до 50 сантиметров в глубину.
• По дереву.
• Настольные. Главная особенность таких аппаратов – они устанавливаются на специальном столе. Имеют малый размер и вес. Станки данного вида обычно используются в быту и на мелкосерийном производстве. На настольных станах можно обрабатывать деревянные, пластмассовые и металлические заготовки. Основные преимущества – это низкая цена, малый уровень потребления электроэнергии, минимальный шум.

По сложности выделяются два вида аппаратуры.

• Специализированные – станы, которые работают только по определенным операциям, их невозможно перенастроить.
• Многофункциональные – могут работать по разным операциям, обычно монтируются на больших фирмах. Сюда же относятся и станки с ЧПУ, для работы с ними оператору необходимы определенные знания.

По типу точности обработки агрегаты делятся на пять типов:

• С – особая точность;
• В – высокая точность;
• Н – нормальная точность;
• А – особенно высокая точность;
• П – повышенная точность.

Шпиндель – это своеобразный электродвигатель малого размера. Фреза устанавливается и фиксируется в нем цанговым зажимом. Цанга зажимает хвост фрезы и равномерно распределяет различные нагрузки, обеспечивая тем самым очень плотный зажим. Мощность шпинделя влияет на то, как в итоге будет фрезероваться деталь.

По конструкции шпинделя станы бывают:

• с противошпинделем;
• простые;
• с приводным центром;
• с С-шпинделем.

От системы управления напрямую зависит эффективность работы стана – ручная система предназначается для обработки единичных элементов, ЧПУ – для производства серией.

От того, какие габариты имеет станок, зависит и то, с какими заготовками на нем можно работать:

• большие станы – имеют вес больше 10 тонн;
• средние станы – от 1 до 10 тонн;
• маленькие станы – не больше 1 тонны.

Модели могут быть промышленные и настольные. Настольные или мини-станки имеют массу не больше 400 килограммов, на них можно обрабатывать как металл, так и дерево.

Выбирая токарно-фрезерный станок, нужно помнить о нескольких особенностях и рекомендациях.

• Для промышленного производства подойдут станы с числовым программным управлением. Работа с ними проходит быстрее и точнее, а изготавливаемые элементы не будут иметь отличий.
• Для часто используемой аппаратуры нужна система охлаждения.
• Агрегаты, которые можно включить в сеть 220V, подойдут для частной мастерской или для дома.
• Дополнительная оснастка подбирается в зависимости от того, какой материал предстоит обрабатывать. Фрезы должны быть прочнее обрабатываемых деталей.
• Жесткость конструкции – это один из важнейших параметров. При недостаточной жесткости скорость обработки заготовок уменьшится, а значит, и производительность тоже будет низкой. При пренебрежении этим параметром риск того, что станок начнет вибрировать, повышается. Вибрация может привести к поломке и сокращению срока эксплуатации.

Многие умельцы, чтобы не покупать оборудование, создают самодельные токарно-фрезерные станки. На таком аппарате можно обрабатывать деревянные и металлические детали поштучно. За основу берется движок от старой стиральной машины.

1. Конструкция стана должна быть изготовлена из металлических элементов. Для этого можно использовать уголки, пруты, различные швеллеры. Соединяют их между собой при помощи сварочного оборудования.
2. Следующий этап – это создание задней и передней бабок. Первая предназначена для закрепления подвижного шпинделя и рабочего узла, вторая – для установки обрабатываемой детали.
3. Для возможности обрабатывать торцы и боковые части к станку монтируется дополнительный суппорт, на который далее будут крепиться различные стамески или резцы.
4. Дополнительно для комфортной работы устанавливаются щитки и подвеска из фанеры.

Для обработки крупногабаритных деталей потребуется двигатель более высокой мощности.

Сейчас на токарно-фрезерном оборудовании работают в самых различных отраслях промышленности. С ним можно создать элементы необычных форм, нарезать винтовую резьбу, сделать отверстия и т. д. Аппараты с числовым программным управлением помогают сделать работу быстрее, эффективнее, исключают возможность появления погрешностей и неточностей от работы оператора.

Обзор самодельного токарно-фрезерного станка в следующем видео.