Принципиальная разница между токарными и фрезерными работами
Если говорить просто, на токарном станке вытачивают подвижную заготовку, на фрезерном – режут неподвижную
Ключевое отличие фрезерных и токарных работ – способ обработки металлической болванки. В токарном станке вращается сама заготовка, в то время как закрепленный токарный резец просто перемещается по направляющим. На фрезерном станке, наоборот, в держателе фиксируют деталь, а вращается резец.
При токарной обработке с болванки снимают слои, придавая ей необходимую форму. На фрезерном станке делают торцевание, прорезают углубления и канавки.
На токарном станке деталь обтачивают внутри и снаружи. Как правило, такая обработка нужна для изготовления колец, цилиндров, гаек, дисков и валов. С помощью фрезы можно создать более фигурную деталь, так как на фрезерном станке резец перемещается по горизонтали, вертикали и под углами. Фрезеровку применяют, когда нужно изготовить сложную деталь, например шестерню для автомобильного или авиадвигателя.
Трудности в закреплении деталей
Механический крепёж не всегда идеально подходит для конкретного материала. Детали из стекла и пластика может иметь сколы. Также могут пострадать заготовки, которые потом будут ещё подвергаться обработке. Очень важно при креплении деталей правильно выбрать точки, где будет находиться крепёж. При механической фиксации это сделать бывает довольно трудно.
Особую сложность в закреплении имеют детали сложных форм. Если у четырёхугольных заготовок нужно ровно распределить захват по периметру, то многоугольные детали нуждаются в максимальном количестве крепёжных точек. Если их будет недостаточно, деталь будет «играть» под инструментом, что приведёт к поломке фрезы или самой заготовки.
Написать инженеру
Поделиться:
Разновидности токарных станков
В стандартной комплектации токарного станка 5 основных деталей: 1 станина – несущая конструкция, на которой устанавливают элементы станка, 2 передняя шпиндельная бабка, в которой находится коробка скоростей и шпиндель (крепление заготовки), 3 задняя бабка для фиксации второго конца заготовки, 4 суппорт – элемент крепления токарных резцов, 5 фартук, в котором вращение ходового валика преобразуется в движение суппорта с резцом
Все токарные станки делятся на 7 типов:
- Токарно-винторезные. Универсальные станки для любых типов токарной обработки.
- Токарно-карусельные. Для обработки крупногабаритных деталей весом до нескольких тонн. Основным элементом станка является вращающаяся планшайба – рабочий стол, на котором крепится заготовка. Два суппорта обеспечивают вертикальное и горизонтальное движение резца для сверления, торцевания, обработки отверстий и нарезания резьбы.
- Лоботокарные. Для заготовок диаметром в несколько раз больше высоты, например, колеса железнодорожных вагонов, шкивы или маховики. На станке можно вытачивать цилиндрические и конические изделия. В отличие от токарно-карусельных станков в лоботокарных планшайба расположена вертикально, при этом суппорт с резцом находятся отдельно от общей конструкции.
- Токарно-револьверные. Деталь в них можно крепить горизонтально или вертикально. В суппорте установлен револьверный барабан с набором инструментов, поэтому к одной детали можно применить несколько типов обработки за один рабочий процесс. Удобнее всего использовать станки с горизонтальной осью вращения револьверной головки, так как в ней устанавливается большее количество инструментов.
- Автоматы продольного точения. Для производства мелких деталей из калиброванного прута или проволоки из различных сталей. Шпиндельная бабка с заготовкой в таких станках может быть подвижной и неподвижной. При обработке малогабаритных изделий используют специальные цанги.
- Многошпиндельные токарные автоматы. Мощные и крупногабаритные станки для серийного изготовления точных и сложных изделий. За счет одновременной работы нескольких шпинделей такие станки способны быстро выполнять одновременно несколько операций.
- Токарно-фрезерный центр. Выполняет функции токарного станка и фрезы для обработки сложных деталей. В универсальных станках во фрезерную головку можно поместить токарный резец, что позволяет за один рабочий процесс обработать деталь несколькими способами. Инструменты в станке меняются автоматически по заданной программе.
Это интересно. Крупнейший в мире токарный станок был произведен в 1973 году немецкой . Агрегат весил более 400 тонн, а его длина составляла 38,5 метра. На станке можно было обтачивать заготовки весом до 300 тонн.
Схема использования режущего инструмента в станках с ЧПУ
Автоматическая смена инструмента на станках с ЧПУ стала следующим шагом производителей по оптимизации их работы. За счет этого удалось ускорить процесс обработки, обеспечить высокую точность позиционирования, снизить вероятность ошибки оператора и, соответственно, процент брака.
В зависимости от вида изделия частота смены инструмента составляет до 25 раз в час.
Общая схема установки и смены инструмента на станках с ЧПУ выглядит следующим образом:
- Подбор необходимых фрез, граверов, резцов в соответствии с программой обработки.
- Установка в инструментальный магазин.
- Определение вылета (размерная настройка).
- Кодирование.
- Замена изношенного или поломанного инструмента.
Последний пункт стоит рассмотреть подробнее. У любого режущего инструмента есть расчетный ресурс. Но иногда режущая кромка изнашивается раньше положенного срока, твердосплавная напайка выкрашивается или происходит поломка хвостовика.
Причинами этого могут быть и качество инструмента, и состояние заготовки (избыточная твердость, инородные включения).
Во многих станках с ЧПУ есть системы слежения за состоянием обработки. При повышении нагрузки на шпиндель или поломке фрезы происходит остановка программы, и оператору необходимо выполнить ручную замену и, при необходимости, заточить, повторно определить вылет и запустить обработку. Проблема решается увеличением количества идентичного инструмента в механизме автоматической смены, но это требует повышения емкости последнего.
Разновидности фрезерных станков
На современном фрезерном станке последовательность операций задают через встроенный компьютер
При металлообработке на производствах используют фрезерные станки 7 разновидностей:
- Универсальные с поворотной планшайбой. Шпиндель заготовки располагается горизонтально, и за счет поворота рабочего стола фрезерный резец может обрабатывать детали по трем осям, нарезать спирали, углы и пазы. Резцы бывают нескольких форм в зависимости от задачи по фрезеровке. Все основные узлы размещаются внутри станины, а консоль и рабочий стол перемещаются по горизонтальным и вертикальным направляющим. Кроме того, рабочий стол можно разместить под углом относительно шпинделя.
- Горизонтально-фрезерные. Шпиндель станка размещается горизонтально. Конструкционные особенности фрезерного агрегата позволяют обрабатывать детали небольших размеров торцевой, фасонной, угловой или цилиндрической фрезой. Технически на таком станке можно выполнять и вертикальную винтовую обработку, если установить дополнительные модули.
- Вертикальные консольно-фрезерные. В некоторых моделях вертикально расположенный шпиндель может перемещаться вдоль вертикальной оси и поворачиваться в горизонтальной плоскости. По своей конструкции такие станки напоминают сверлильные агрегаты и могут сверлить и растачивать заготовки.
- Широкоуниверсальные. Оснащены горизонтальным шпинделем и дополнительной шпиндельной головкой на подвижном хоботе. Это позволяет фрезеровать заготовку в двух плоскостях под разными углами. Можно использовать сразу оба шпинделя или последовательно.
- Вертикально- и горизонтально-фрезерные бесконсольные. Отсутствие консоли позволяет обрабатывать крупногабаритные детали, установленные на бетонный пол или плиту. При этом обработку можно проводить в нескольких плоскостях.
- Продольно-фрезерные. Применяют для фрезерования длинных и крупногабаритных заготовок. Фрезерные головки с горизонтальным шпинделем крепятся на одной или двух стойках, а вертикальные шпиндели размещаются на траверсе, перпендикулярной стойке.
- Фрезерные станки непрерывного действия. Устанавливают и перемещают деталь без остановки станка. Бывают двух типов: карусельно-фрезерные с круглым поворотным столом и барабанно-фрезерные, в которых заготовка ставится на вращающийся барабан.
Фрезерование на расточном станке.
Оглавление книги Предыдущая Следующая
Установка станины и выверка производятся аналогично первому способу. Черновую обработку направляющих проема производят фрезами цилиндрическими сборными по ГОСТ 1979—52 (фиг. 80).
Диаметр фрез выбирается на 20—25 мм более диаметра шпинделя станка. Так, например, для шпинделя расточного станка диаметром 250 мм фреза должна иметь D=275 мм, для шпинделя диаметром 200 мм фреза с D=225 мм, для шпинделя диаметром 180 мм фреза с D = 200 мм. Грубую обработку производят набором из двух-трех фрез L = 200 — 300 мм вылетом шпинделя за несколько проходов.
Чистовую обработку производят специальными цельными или насадными спиральными цилиндрическими фрезами (фиг. 81). При выполнении этой операции на расточном станке за одну установку детали обрабатывают все поверхности с наружной стороны станины.
Фрезерование направляющих станины по производительности на 20—30% выше строгания на поперечно-строгальном станке. Однако этот способ имеет недостатки. Как, например значительную шероховатость после обработки. Непараллельность направляющих достигает 0,2—0,3 мм на ширине проема из-за отжима фрезы и шпинделя вследствие большого вылета. В этом случае часто практикуют установку кронштейна на планшайбу станка, что несколько увеличивает жесткость шпинделя.
Непараллельность направляющих проема вызывает дополнительную слесарную доводку плоскостей и, таким образом, прямо сказывается на увеличении объема пригоночных работ на сборочных операциях. Однако к данному способу обработки часто прибегают в тех случаях, когда вдоль направляющих станины фрезеруется большое количество продольных пазов, обработка которых имеет значительный объем. Все эти пазы обрабатываются сборными трехсторонними фрезами диаметром 250— 600 мм.
Фиг. 80. Фреза сборная составная цилиндрическая.
За последнее время, учитывая возросшую потребность тяжелого машиностроения в выполнении большого объема фрезерных работ, станкостроительная промышленность начинает оснащать расточные станки угловыми поворотными головками (см. фиг. 4), позволяющими фрезеровать резцовыми головками плоскости, расположенные под различными углами.
На фиг. 82 показана обработка проема станины накладной фрезерной головкой с угловым поворотом. Некоторые заводы и фирмы выпускают уникальные фрезерно-расточные станки, снабженные выдвижными штосселями с вмонтированными с них шпинделями. Так, новосибирский выпускает такого типа станок модели НР-3, аналогичные станки производит .
На станке НР-3, помимо расточных и фрезерных работ, можно производить перемещением штосселя поперечное строгание. Таким образом, этот наиболее универсальный станок выполняет разнообразные сложные работы, связанные с обработкой проемов станин, за одну установку детали.
Строгание на продольно-строгальных станках. Если направляющие проема в станинах не имеют переходов и уступов, их часто обрабатывают на продольно-строгальных станках. При этом станина устанавливается обработанными плоскостями разъемов горловины и лап на стол продольно-строгального станка. Выверка установки производится по базовым площадкам индикатором с точностью до 0,1 мм на длине 3000 мм. Крепление производится в местах опор болтами и планками и дополнительно расклинивается с четырех сторон.
Фиг. 81. Быстрорежущие уникальные концевые фрезы с углом наклона спирали зуба 45°: а — цельная с зубьями, наплавленными сталью Р-18, б — насадная.
Строгание ведется вертикальными суппортами в закрытом контуре станины. Для возможности строгания в конструкции станины предусматриваются заходы и выходы, выполняемые непосредственно в отливке без последующей механической обработки. Заходы и выходы должны быть достаточными, длина их устанавливается в зависимости от габаритов станины и возможностей станка. Для крупных станин они делаются длиной не менее 300—400 мм.
Так как обработку приходится производить на больших вылетах, в вертикальные суппорты устанавливаются мощные державки с откидными резцедержателями, в которые крепятся резцы сечением 40X40.
Строгание на продольно-строгальных станках не может быть рекомендовано как высоко производительный способ обработки проемов станин и применяется лишь в тех случаях, когда необходимо разгрузить уникальные расточные станки для других работ. Недостатком этого способа обработки является также непараллельность направляющих вследствие отжима державки и износа резца.
Комбинированный метод обработки применяется тогда, когда конфигурация проема имеет сложную многоступенчатую форму с уступами и поперечными пазами, замками и т. д. Грубая обработка направляющих проема, а также окончательная обработка продольных пазов и канавок выполняются фрезерованием на расточном станке. Чистовая обработка направляющих проема производится на поперечно-строгальном станке. Данный метод достаточно производительный, но увеличивает цикл обработки и количество крановых операций.
Фиг. 82. Обработка проема станины угловой поворотной головкой к расточному станку.
Перейти вверх к навигации
Токарные работы
На токарных станках различных типов обрабатывают цилиндрические и конические поверхности, высверливают углубления, нарезают резьбу, вытачивают канавки и пазы по окружности заготовки.
На что способны современные токарные станки, можно посмотреть в этом видео:
Есть 4 основных типа токарных работ:
- обтачивание наружных поверхностей,
- растачивание внутренних поверхностей,
- подрезание плоских торцов,
- резка заготовки на части.
На современных токарных станках с ЧПУ за один рабочий процесс можно выполнить несколько типов работ с одной заготовкой.
Развертывание
Метод развертывания относится к чистовым методам обработки материалов резанием и позволяет получить высокую чистоту и точность отверстий. Развертки устанавливаются в качающихся оправках на токарных и токарно-револьверных станках. Этот вид оправок позволяет регулировать положение инструмента в случае, если его ось не совпадает с осью отверстия. Обработку отверстий на токарном станке можно выполнить с особой точностью, если последовательные операции сверления, зенкерования, растачивания выполнять без переустановки детали в патроне станка. При выполнении зенкерования и растачивания допускается использовать те же справочные материалы, что и при сверлении. Но, с учетом недостаточной жесткости крепления инструментов стержневой группы на токарных станках, рабочие режимы резания часто изменяют в сторону понижения.
Особенности и принципы обработки
Один из главных – концентрация процесса обработки, определяющая эффективность обработки на станках с ЧПУ. Его смысл – справиться с предстоящей обработкой посредством единственной операции или нескольких, их число должно быть минимальным.
Выгода от этого самая прямая: уменьшение численности движений технологического оборудования, способствует тому, что удается сократить затраты времени, а, значит, и себестоимость.
Использование для станков многопозиционных револьверных головок со сменой инструментов в автоматическом режиме, содействует созданию таких систем наладки, что получается обрабатывать детали на станке посредством 1-2 операций. Это касается мощных обрабатывающих программируемых центров.
В последнее годы стерлась грань между использованием оборудования в процессе массового, серийного и единичного производства. Это обусловлено тем, что появились новые научные достижения в микроэлектронике. Разработаны новые, прогрессивные технологии, в частности, внедрен метод, позволяющий осуществлять бесконтактный контроль за параметрами заготовок и инструментов.
Магазин инструментов типа «Зонтик»
Магазин представляет собой вращающийся диск с гнездами для фрез и сверл. При помощи таких механизмов выполняется смена режущего инструмента на фрезерных станках с ЧПУ с вертикально расположенным шпинделем. Алгоритм работы устройства выглядит следующим образом:
- По команде управляющей программы шпиндель перемещается в определенную точку, расположенную над магазином.
- Поворотный механизм подводит под шпиндель пустую ячейку.
- Цанговый патрон разжимается и освобождает инструмент.
- Поворотный механизм помещает следующую фрезу под патроном.
- Цанга зажимает хвостовик, после чего шпиндель поднимется вверх и вынимает инструмент из ячейки.
На станках с рабочими полями больших размеров используются подвижные магазины типа «Зонтик». Они перемещаются по направляющим и встречаются со шпиндельной головкой в любом месте стола. За счет этого удается сократить время на подготовку следующей операции.