Коленчато-фрезерный станок — один из самых универсальных станков, и впечатляет то, сколько операций он может выполнять на заготовке. И как только вы узнаете о возможностях этих вертикальных фрезерных станков, пройдет совсем немного времени, и вы захотите иметь несколько таких станков в цеху вашего производства или мастерской.
Коленные фрезерные станки занимают особое место в машиностроении благодаря своей универсальности и способности выполнять широкий спектр операций. Они применяются как на крупных предприятиях, так и в небольших мастерских, обеспечивая высокую точность и эффективность обработки. В этой статье мы подробно рассмотрим устройство, принципы работы, преимущества и области применения коленных фрезерных станков
Что такое коленный фрезерный станок?
Коленный фрезерный станок — это тип вертикального или горизонтального фрезерного станка, у которого стол крепится на подвижной консоли, называемой «коленом». Такая конструкция позволяет изменять положение стола по вертикальной оси, обеспечивая дополнительную гибкость при обработке заготовок.
Известный также как вертикальный фрезерный станок с регулируемой скоростью, коленный фрезер использует режущие инструменты, такие как концевые и торцевые фрезы, для удаления материала с заготовки. Эти режущие инструменты держатся вертикально, а заготовка для резки закрепляется на горизонтальном рабочем столе или удерживается в надежных тисках.
Устройство коленного фрезерного станка
Основные элементы конструкции коленного фрезерного станка:
Колено: вертикальная подвижная консоль, на которой закреплен стол. Оно регулируется по высоте и обеспечивает возможность обработки заготовок различной толщины.
Фрезерный шпиндель: основной рабочий узел, на котором устанавливается режущий инструмент.
Рабочий стол: поверхность для крепления заготовки. Он может перемещаться по осям X и Y, обеспечивая точность обработки.
Направляющие: обеспечивают плавное и точное движение стола и колена.
Привод: электрический двигатель, передающий вращение на шпиндель.
Система управления: может быть ручной или с числовым программным управлением (ЧПУ) для автоматизации работы.
Коленные фрезерные станки характеризуются вертикально регулируемым рабочим столом, опирающимся на суппорт, который поддерживается коленом. Колено представляет собой массивную отливку, которая вертикально движется по стойке фрезерного станка и может быть жестко закреплена на стойке в положении, при котором фрезерная головка и шпиндель фрезерного станка правильно отрегулированы по вертикали для работы. Плоские вертикальные станки характеризуются шпинделем, расположенным вертикально, параллельно лицевой стороне стоек, и установленным в скользящей головке, которую можно подавать вверх и вниз вручную или с помощью силы.
Современные вертикальные фрезерные станки сконструированы таким образом, что вся головка может также поворачиваться для работы на угловых поверхностях. Узел револьверной головки и поворотной головки разработан для выполнения точных разрезов и может поворачиваться на 360 ° на основании. Угловые разрезы в горизонтальной плоскости могут быть выполнены с высокой точностью, установив головку под любым требуемым углом.
Стойка плоского горизонтального фрезерного станка содержит приводной двигатель и зубчатую передачу, а также фиксированный шпиндель горизонтального фрезерного станка. Регулируемый верхний рычаг, содержащий одну или несколько опор для валов, выступает вперед от вершины колонны. Опоры кронштейнов используются для стабилизации длинных валов. Опоры можно перемещать вдоль верхнего рычага для поддержки оправки там, где требуется поддержка, в зависимости от положения фрезы или фрез. Колено фрезерного станка движется вверх или вниз по колонне по жесткому валу. Фрезерный станок отлично подходит для формования плоских поверхностей, нарезания ласточкиных хвостов и шпоночных пазов, формовки и фрезерования фрез и разверток, режущих шестерен и т. д.
Универсальность ручного коленного фрезера заключается в том, что его можно использовать в качестве сверлильного пресса. Сверление возможно благодаря уникальной особенности вертикального коленного фрезера — пиноли, которая является частью двигателя шпинделя и перемещается вертикально, действуя как вторая ось Z. Перемещение пиноли осуществляется с помощью ручной рукоятки или автоматической подачи пиноли.
Другие преимущества вертикальных фрезерных станков — их относительная простота и тот факт, что они занимают гораздо меньше места, чем горизонтальные фрезеры, их более громоздкие аналоги.
Как работает коленный фрезер?
Хотя никто не может оспорить достоинства станков с ЧПУ, обрабатывающих центров с ЧПУ или коленных фрез с ЧПУ, невозможно игнорировать ценность ручных коленных фрез для среднего машиностроительного или производственного цеха. Трехосевой фрезерный станок с ЧПУ не всегда может полностью обработать заготовку, оставляя второстепенные операции, например, добавление одного отверстия с резьбой, которые не стоит перенастраивать на ЧПУ.
Коленные фрезы привносят простоту и универсальность в вертикальную обработку. Например, чтобы закрепить блок на столе коленного фрезера, просверлить несколько отверстий или зажать вал в тиски и фрезеровать шпоночный паз в торце, требуются секунды. В этих случаях нет необходимости в трудоемком программировании. А если ваш ручной коленный фрезер оснащен цифровым отсчетным устройством Acu-Rite (DRO), то эти отверстия или шпоночный паз будут точно позиционированы.
Большинство коленных фрезерных станков сегодня имеют силовую подачу, по крайней мере, по оси X слева направо, что делает многие операции фрезерования быстрыми и легкими. А благодаря высокой скорости вращения шпинделя можно сверлить крошечные отверстия или фрезеровать узкие пазы, не опасаясь поломки фрез. Вы также можете обрабатывать более крупные детали, поскольку фрезерная головка шпинделя фрезерного станка закреплена на подвижном плунжере, который перемещается внутрь и наружу и поворачивается для большего охвата детали. Кроме того, фрезерная головка может быть установлена под любым углом от горизонтального до вертикального для выполнения угловых резов и сверления отверстий.
На многих станках седло и колено (ось Y) перемещаются вручную, а рабочий стол — с ручным или электрическим приводом, в зависимости от того, что быстрее. Когда вы думаете обо всех этих мелких операциях, которые могут выполнять механики в поддержку обрабатывающих центров с ЧПУ, вы понимаете, насколько незаменимы ручные коленные фрезы для типичного механического цеха.
Принцип работы
Коленный фрезерный станок работает по следующему принципу:
Заготовка фиксируется на рабочем столе с использованием тисков или крепежных элементов.
Фреза устанавливается в шпиндель, который вращается с высокой скоростью.
Оператор или ЧПУ-система перемещает стол, фрезу или колено в зависимости от требуемой операции.
Фреза снимает слой материала, придавая заготовке нужную форму или размер.
Для чего используется коленный фрезерный станок?
Вертикальный коленный фрезер — это универсальный станок, позволяющий выполнять различные задачи, включая торцевое фрезерование, пазование, сверление и расточку. Ручные коленные фрезы хорошо подходят для создания прототипов, работы в инструментальном цехе, ремонта, общих работ в цехе и научно-исследовательских работ. В зависимости от размера стола коленного фрезера можно фрезеровать и сверлить длинные заготовки, создавать приспособления, выполнять мелкую доработку и дорабатывать уже готовые детали.
Многие цеха с ЧПУ держат ручные коленные фрезы в цехе для заполнения пробелов в рабочем графике. Например, пока на фрезерном станке с ЧПУ обрабатывается длинная деталь, машинист может пересесть на ручной коленчатый фрезер и заняться вторичной операцией, ремонтом или любым другим относительно небольшим видом работ. То же самое можно сказать и о ручных токарных станках в цехе с преобладанием станков с ЧПУ.
Универсальность ручного коленного фрезера обусловлена его конусом шпинделя R8. Используя цангу R8 в качестве держателя инструмента, вы можете быстро сменить оснастку: от фрезерования плоской поверхности, добавления нескольких пазов до сверления и нарезания отверстия в заготовке. Для мелких операций обработки не нужно писать программу или настраивать оснастку на станке с ЧПУ. Коленчатый фрезерный станок также может помочь в обработке более крупных объектов благодаря дополнительному охвату подвижным ползуном.
Преимущества коленного фрезерного станка
Универсальность: подходит для обработки различных материалов, включая металл, пластик и дерево.
Гибкость: возможность регулировки положения стола и колена позволяет обрабатывать заготовки сложной формы.
Высокая точность: обеспечивается благодаря жесткости конструкции и точным направляющим.
Экономичность: такие станки часто дешевле специализированных моделей, особенно в условиях малосерийного производства.
В чем разница между коленным и продольно-фрезерным станками?
Рискуя показаться излишним, можно сказать, что основное отличие коленного фрезера от продольно-фрезерного станка заключается в гибкости, которую обеспечивает коленный фрезер. С механической точки зрения, стол коленного фрезера перемещается вверх и вниз по оси Z, в то время как шпиндель продольно-фрезерного станка перемещается вверх и вниз.
Как упоминалось ранее, коленные фрезерные станки имеют «пиноль», которая действует как вторая ось Z и превращает коленный фрезерный станок в сверлильный пресс. Вращающаяся пиноль перемещается вверх и вниз с помощью рукоятки на шпиндельной бабке или дополнительной электроподачи.
Коленчатые фрезеры могут выполнять больше операций, чем продольно-фрезерные. Вот несколько примеров:
Обработка деталей, выходящих за пределы хода фрезерного станка, никогда не бывает легкой, но с коленным фрезером, по крайней мере, это возможно сделать без перемещения заготовки. Вы можете поворачивать головку, удлинять плунжер коленного фрезера и достигать участков, недоступных на продольно-фрезерном станке.
Наклон головки для обработки угла на заготовке — обычное дело для коленного фрезера. Для выполнения такого же реза на продольно-фрезерном станке необходимо установить заготовку под нужным углом, что может потребовать дорогостоящих приспособлений или сложной настройки.
У вас есть возможность прикрепить длинные детали к угловой пластине и подвесить их сбоку стола коленного фрезера для сверления или фрезерования. Поскольку вы можете поворачивать головку и выдвигать плунжер, вы можете выходить за пределы стола. На продольно-фрезерном станке для обработки торца детали необходимо закрепить деталь на высокой угловой пластине, при условии, что у вас есть достаточный Z-перемещение, чтобы освободить деталь.
Хотя коленные фрезы могут выполнять больше задач, чем продольно-фрезерные, если вы делаете много тяжелых резов, используя максимальную мощность, продольно-фрезерный станок может лучше соответствовать вашим потребностям.
Области применения
Коленные фрезерные станки находят применение в следующих отраслях:
Машиностроение: производство деталей для автомобилей, станков и оборудования.
Металлообработка: создание пресс-форм, штампов и других сложных конструкций.
Инструментальная промышленность: изготовление режущих и измерительных инструментов.
Мастерские и ремонтные цехи: обработка единичных деталей и мелкосерийное производство.
Современные технологии в коленных фрезерных станках
С развитием технологий на рынке появились коленные фрезерные станки с числовым программным управлением (ЧПУ). Они обладают следующими преимуществами:
Повышенная точность: исключение человеческого фактора благодаря автоматизации.
Быстрая переналадка: возможность программирования различных операций.
Экономия времени: высокая скорость работы и минимизация ручного труда.
Как выбрать коленный фрезерный станок
При выборе станка важно учитывать:
Размер и вес заготовок: выбирайте станок с подходящим размером стола и грузоподъемностью.
Тип управления: ручной станок подойдет для небольших мастерских, а ЧПУ — для крупных предприятий.
Мощность привода: чем выше мощность, тем более жесткие материалы можно обрабатывать.
Качество направляющих: от этого зависит точность перемещений и долговечность станка.
Производитель: отдавайте предпочтение проверенным брендам с хорошей репутацией.
Уход и обслуживание
Регулярная смазка: предотвращает износ направляющих и других подвижных частей.
Очистка от стружки: предотвращает засорение и продлевает срок службы оборудования.
Контроль за состоянием инструмента: своевременная замена фрез и других режущих элементов.
Проверка электроники: для станков с ЧПУ важно следить за исправностью системы управления.
Заключение
Коленные фрезерные станки остаются востребованными благодаря своей универсальности, надежности и доступности. Они подходят как для мелкосерийного, так и для крупносерийного производства, обеспечивая высокое качество обработки и экономичность. При выборе и эксплуатации такого оборудования важно учитывать потребности производства, регулярно проводить обслуживание и использовать современные технологии для повышения эффективности.
Коленный фрезерный станок — это надежный помощник в производстве, который сочетает простоту конструкции с широкими функциональными возможностями.
