Как выбрать фрезерный станок? Полное руководство по покупке: виды, назначение, критерии выбора и обзор станков

В работе с деревом или металлом, фрезерный станок является одним из самых важных инструментов. Интерес к этому оборудованию оправдан и растёт. Особенно когда речь заходит о производстве готовых изделий или заготовок в промышленных объёмах. Ведь благодаря агрегатной обработке достигается высокоточный результат резания плоскостей, пазов, лысок и различных эффектов на материале. (Кстати, скорость фрезы нередко достигает 30000 оборотов, что намного превосходит дрель с её максимальными 4 тыс. об/мин).

Коалиция фрезерных станков включает в себя многообразие конструкций, с разной степенью автоматизации и различными габаритам. Поэтому перед покупкой оборудования необходимо знать основные критерии выбора. Они помогут взять именно тот вид станка, что будет способен справиться с поставленной задачей. При этом он не займёт много места в цеху и быстро окупится (по отзывам эксплуатационщиков, правильно подобранные станки окупаются за 2–3 месяца).

Фрезерные станки – это большая группа деревообрабатывающих и металлорежущих станков, с десятком-другим классификаций, например, такими как: ориентация оси вращения, число рабочих осей, движение рабочего стола, основные аксессуары, степень автоматизации, количество операций и т.д. Сразу разобраться сложно. Поэтому сперва рекомендуется обращать внимание на главные особенности выбираемого станка, среди которых:

• назначение;
• конструкция;
• чертёж изделия;
• характеристики мощности;
• горизонтальные и вертикальные параметры;
• тип оснастки и оборудования, производственные условия и др.

Например, если вам нужен фрезерный станок для изготовления небольших древесных фигурок в мастерской, то не надо рассматривать промышленный вариант для производства крупных изделий в условиях завода. К тому же чересчурная мощность приводит к нежелательным издержкам на обслуживание. Хотя разумный запас потенциала вполне уместен.

Когда подходящая модель фрезерного станка уже появилась в закладках вашего поиска, обязательно проверьте её технические характеристики на соответствие производственным условиям:

• Во-первых, размеры обрабатываемых деталей должны быть ограничены размерами поверхности стола и путями движения подвижных элементов.
• Во-вторых, для выполняемых операций может потребоваться одновременное управление несколькими осями, например, осями, предоставляемыми поворотными столами или делительными головками, или даже автоматическое управление этими осями с помощью ЧПУ, допустим, для выполнения контурной обработки.
• В-третьих, в зависимости от: материала детали, режущего инструмента и требуемых допусков на изготовление, – необходимо использовать разные скорости резания и подачи, а это может потребовать возможности работы с диапазонами скоростей.
• В-четвёртых, оснащение станка электронными устройствами управления, от визуализации размеров до числового управления, позволяют повысить производительность и точность производственного процесса.

Кроме того, фрезерный станок должен иметь предохранительные устройства, такие как:

• кнопки аварийной остановки (в просторечии известные как аварийные грибы);
• устройство защиты от перегрузок (состоящее из автоматической или механической муфты, отключающей движение инструмента при превышении предела трения);
• защитные экраны (исключающие выброс стружки, частей заготовки или режущего инструмента).

Ещё одним важным аспектом является масса станка. Она влияет на его транспортировку и диктует требования к подготовке фундамента, который в свою очередь позволит контролировать вибрации на допустимом уровне.

Фрезерные станки делятся по функциональным возможностям и ориентации инструмента на 3 класса:

• Традиционные.
• Специальные.
• Многоосные.

Рассмотрим каждый из них кратко, чтобы не расписывать статью на десятки страниц. Дозированной информации будет достаточно для понимания их конструкций и назначения.

Традиционными называют категорию станков с разной ориентацией оси вращения режущего инструмента по осям X, Y и Z (в трёхмерной системе). Группа состоит из горизонтальных, вертикальных и универсальных машин.

Горизонтально-фрезерный станок использует цилиндрические фрезы, которые установлены на горизонтальной оси, приводимой в движение головкой станка по линейным координатным ходам (X, Y, Z). Предназначены станки для обработки вертикальных, горизонтальных, винтовых, фасонных поверхностей (корпуса гидрораспределителей, трансмиссий, запорная арматура и т.п.).

Есть ещё горизонтально-расточные станки. Это подкатегория «горизонтального» типа, где в конструкцию добавляется ход по оси W (выдвижение пиноли). На этих машинах производят операции: сверления, растачивания, зенкерования, фрезерования плоскостей и др.

На вертикальном типе ось шпинделя ориентирована вертикально, т.е., перпендикулярно рабочему столу. Концевые фрезы установлены на шпинделе и вращаются вокруг своей оси. Как правило, либо шпиндель, либо стол можно перемещать вертикально, что позволяет углубить рез. Станок выполняет работы различными типами фрез (цилиндрическими, торцевыми, концевыми, фасонными и т. д.) и свёрлами. Чаще всего этот тип машин используется для обработки корпусов, фланцев, шнеков и других деталей машиностроения.

Существует 2 типа вертикально-фрезерных станков: настольные и револьверно-фрезерные (консольно-фрезерные). В револьверной версии шпиндель остаётся неподвижным во время операций резания, а стол перемещается как по горизонтали, так и по вертикали. Однако на станках с неподвижной станиной стол перемещается только перпендикулярно шпинделю, а сам шпиндель движется параллельно своей оси.

В универсально-фрезерных станках, как и в горизонтальных, скользящий мост (известный на жаргоне «ползун») может перемещаться по направляющим спереди назад и наоборот. Поэтому в конструкции есть вертикальные и горизонтальные направляющие. Оснащён станок главным шпинделем для горизонтальных инструментов и передней бабкой, которая превращает станок в вертикально-фрезерный.

Область его применения ограничена лишь размерами обрабатываемых деталей. Способен изготавливать заготовки сложной конструкции из металлических и деревянных материалов. Часто используется для оснащения частных цехов или некрупных мастерских, специализирующихся на ремонтно-механических работах. Есть ещё подкатегория – «широкоуниверсальные», могут выполнять любые виды фрезерных операций, практически с любым материалом.

Категория фрезерных станков со специальными функциями. Предназначены для быстроходного массового производства.

Оснащены широким вращающимся круглым столом, над которым перемещается инструментальная каретка. Она может иметь одну или несколько вертикальных головок, например, одна для черновых операций, а другая для чистовых. Кроме этого, на некоторых моделях можно монтировать и демонтировать детали на одной стороне стола, в то время как на другой стороне детали продолжают обрабатываться.

Машины с двумя столами: 1) рабочим, на котором обрабатывается деталь; 2) вспомогательным, на котором размещается копируемая модель. Вертикальная ось инструмента подвешена к пантографическому механизму, который также соединён с трассёром на вспомогательном столе. Следуя контуру модели с помощью щупа, определяется движение инструмента, который обрабатывает деталь. Так работают станки без следящей системы копирования.

Есть более современные копировально-фрезерные станки с гидравлическими, электрогидравлическими и электронными системами копирования. Применяются при работах с использованием объёмных моделей и соответствующих копиров, для гравирования разных фасонных профилей, узоров, орнаментов и надписей.

Портальные (также известные, как мостовые) оснащены вертикальной головкой инструмента на конструкции с двумя колоннами, расположенными на противоположных сторонах стола. Инструмент может перемещаться вертикально и поперечно, а заготовка может двигаться продольно.

Некоторые из портальных фрезерных станков имеют с каждой стороны стола две горизонтальные головки, которые могут перемещаться вертикально в соответствующих колоннах, а также способны выдвигать свои рабочие оси по горизонтали. Они используются для обработки массивных и тяжёлых деталей.

На мостовых фрезерных станках вместо перемещения стола инструмент перемещается по конструкции, аналогичной мостовому крану. В основном эти машины используются для обработки крупногабаритных деталей.

Компактное оборудование для дома, гаража, мастерской или учебного заведения. В его конструкции используется вращающийся инструмент для фрезерования на плоских деревянных или металлических поверхностях. Часто применяются в мебельном производстве для создания канавок, таких как соединения типа «ласточкин хвост» или «шип-паз»; утопленных областей, например, необходимых для размещения замков или петель на дверях; а также для производства профилей и молдингов.

Несмотря на малые габариты, настольные модели активно участвуют в массивном производстве. Отличаются экономным потреблением энергии и способностью выполнять обработку всевозможных деталей и материалов различными видами фрез.

Данная категория фрезерных станков классифицируется по количеству степеней свободы, которые могут изменяться во время обрабатывающей операции. Количество осей для многоосевых станков варьируется от 3 до 9.

Этот тип многоосного фрезерного станка наиболее прост. Оператор или логический контроллер управляет работой по трём осям декартовой системы X, Y и Z.

Как и предыдущий вариант, четырехосевой фрезерный станок к относительному движению между заготовкой и инструментом по трём осям имеет дополнительную способность управлять вращением заготовки вокруг одной оси. Например, с помощью индексного механизма или поворотного стола. Четырёхосные станки используются для создания поверхностей с цилиндрическим рисунком, таких как шестерни или шлицевые валы.

Пятиосевой станок оснащается фрезерной головкой поворотного типа (или же интегрированный стол станка имеет возможность поворота и наклона).  Габариты деталей определяются по основным линейным ходам осей X, Y, Z, а также двум круговым – осей А, С. Обработка производится в нескольких плоскостях.

В отличие от остальных типов, данный станок обладает расширенными возможностями. На нем можно обрабатывать криволинейные поверхности со сложной конфигурацией. На 5-осевых станках изготавливают пресс-формы, крыльчатки, винты, направляющие аппараты и др.

Все перечисленные типы фрезерных станков имеют модели с ЧПУ (числовым программным управлением), что позволяет автоматизировать их работу. Многие оборудованы электронными дисплеями, на которых выводится положение инструментов в системе координат, что облегчает считывание размеров при их перемещении.

Для наглядности предлагаем ёмкий обзор фрезерных станков, с кратким описанием и основными характеристиками.

Стационарный автоматизированный фрезерный станок горизонтального типа. Классифицируется, как промышленное оборудование начального уровня. Предназначен для фрезерования, сверления, зенкерования и растачивания на предприятиях различной профильной направленности, связанных с металлообработкой.

Модель скомпонована на плоской плите с габаритной вертикальной станиной. Плавное позиционирование удлинённого рабочего стеллажа (имеется лампа подсветки) по осям X, Y и Z выполняется с помощью трёх сервомоторов и коробки подач. В свою очередь коробка скоростей регулирует количество оборотов горизонтального шпинделя.

Управляется автоматической системой PLC на основе аппаратуры ЧПУ KND-1000MI. По предварительному заказу САУ может оснащаться ЧПУ Fanuc. Многокнопочная панель оборудована цветным монитором, на котором отображаются вводимые параметры, а позднее и ход выполнения операционного цикла. Имеется аварийная блокировка работы.

Универсальный фрезерный станок XRL6436/C/CL

Широкоуниверсальный стационарный автоматизированный фрезерный станок периодического действия. Предназначен для обработки металлических заготовок. Может эксплуатироваться, как самостоятельная производственная единица или в составе комплексной линии. Основной выполняемой операцией считается фрезерование, однако, при наличии накладной фрезерной головки, станок может производить сверление, зенкерование и растачивание.

Машина представляет собой инструментальную башню, установленную на фундаментальную платформу. В передней части есть стойка, на которой монтируется консоль с салазками для поперечного перемещения стола, движение которого осуществляется с помощью сервомотора. Над рабочим столом оборудована поворотная шпиндельная головка с фрезерной оправкой. Электродвигатель обеспечивает шпиндель крутящим моментом через коробку скоростей, ременную передачу и зубчатые переборы.

Управляется станок при помощи аппаратуры ЧПУ. Модуль подвешивается на уровне глаз оператора на кабельном соединении с поворотным механизмом. Многокнопочный пульт позволяет персоналу вводить все необходимые рабочие параметры и осуществлять их контроль. Предусмотрена аварийная остановка машины. 

Портальный фрезерный станок для эксплуатации в энергетической, морской, автомобильной, сельскохозяйственной и иной промышленности. Способен обрабатывать листовые детали, например, зажимные, литьевые и штифтовые матрицы и пресс-формы. Может производить зажимные пазы, пазы для выталкивающих штифтов, пазы для ключей и пазы для втулок с использованием таких операций механической обработки, как торцевое фрезерование, сверление, нарезание резьбы, развёртывание и круговая интерполяция.

Модель оснащена ЧПУ для автоматизированного выполнения фрезерных и токарных операций. Система теплового мониторинга проверяет изменения в компонентах конструкции с помощью функции, встроенной в ЧПУ, и применяет алгоритмы тепловой компенсации. (По запросу станок может быть укомплектован ЧПУ Siemens 840D SL или иной маркой)

Фрезерный центр VMC1370

Фрезерный высокоточный центр для быстроходного производства. Предназначен для фрезерования, сверления, развёртывания, растачивания, обработки корпусных деталей, пресс форм в серийном и единичном производстве. Скомпонован на литой чугунной станине. ЧПУ Guangshu GSK 25i (производитель ЧПУ №1 в Китае).

В модели применяются линейные направляющие и ШВП от производителей HIWIN (Тайвань) и/или NSK (Япония) на выбор. Высокоточный шпиндель от HIWIN. Опционально станок может оснащаться инструментальным магазином на 16 или 24 инструмента, четвёртой осью, шнековым или цепным транспортёром для стружки, шпинделем до 12000 об/мин, а также любой системой измерения с ЧПУ Fanuc.

Портальный фрезерный станок TMG25

Крупногабаритный фрезерный станок портального типа для эксплуатации на металлургических предприятиях. Выполняет операции фрезерования, зенкерования, сверления и растачивания. Скомпонован на жёсткой сварной станине, большинство элементов которой изготовлено из высококачественного чугуна. Рабочая плоскость полузакрытая. Для удобства обслуживания каркас портала оборудуется лестницами и технологическими площадками с перилами.

Модель этого портального станка может оснащаться различными системами автоматического управления, среди которых:

• FAGOR 8055i Plus;
• HEIDENHAIN ITNC530 SMART;
• SIEMENS 802D SL/810D/840D;
• MITSUBISHI M70/M720/M730;
• FANUC 0i-MC/18i-MB (оговаривается в контракте на поставку).

Каждая система комплектуется удобным пультом с широким цветным дисплеем и многокнопочной клавиатурой. Электроавтоматика размещена в шкафу, который оборудован собственной гидравлической системой охлаждения, что полностью исключает перегрев аппаратуры.

Представленное в обзоре оборудование изготавливается в Китае. Каждая модель отличается высоким качеством, продолжительным сроком службы (не менее 10 лет), простотой в эксплуатации. 

На обзоре мы закончим первую часть статьи о фрезерных станках. Во второй части обсудим: конструктивные элементы, системы управления и смазки, виды фрезов и основные ошибки при выборе.