Продольно-фрезерные станки универсальные и предназначены для обработки корпусных и крупногабаритных деталей в условиях единичного и серийного производства. Фрезерование заготовок на этих станках производится главным образом торцовыми твердосплавными головками, а также используя цилиндрические фрезы, концевые фрезы и другой инструмент. Высокая жесткость и мощность продольно-фрезерных станков позволяет обрабатывать заготовки с большими сечениями среза. Эти станки изготовляют с шириной стола от 3200 до 5000 мм.
Продольно-фрезерные станки делятся на одностоечные и двухстоечные и имеют несколько фрезерных шпинделей. Все современные продольно-фрезерные станки отличаются удобством обслуживания, повышенной точностью и высокой производительностью. Наиболее близкие к данному типу станков являются - портальные фрезерные станки с ЧПУ.
Продольно-фрезерные станки имеют дистанционное управление с подвесного пульта, механизированный зажим подвижных узлов, автоматический отвод фрезы от детали при быстром ходе стола, дистанционное бесступенчатое регулирование скорости подач (для станков с шириной стола 5000 мм и более), механизмы отвода стружки из зоны резания и другие виды механизации. Тяжелые станки оснащены механизмами для установки тяжелых фрез, могут быть установлены накладные угловые головки, механизмы для отсчета перемещений. На станках с шириной стола 3200-5000 мм можно производить строгание, сверление, растачивание.
Продольно-фрезерные станки (рис. 1) предназначены для обработки плоскостей крупногабаритных деталей. На станине 1 этих станков смонтированы две вертикальные стойки 2 и 3, скрепленные в некоторых станках поперечной балкой. На вертикальных направляющих стоек расположены фрезерные головки 4 и 5 с горизонтальной осью шпинделя и траверса (поперечина) 6. На направляющих траверсы установлены две фрезерные головки 7 и 8 с вертикальной осью шпинделя. Обрабатываемую деталь устанавливают на столе 9, который смонтирован на направляющих станины 1.
Главным движением в станке является вращение шпинделей. Каждая фрезерная головка имеет самостоятельный привод: электродвигатель и коробку скоростей. Шпиндели допускают смещение их вдоль оси и могут быть установлены под углом. Продольную подачу имеет стол 9, поперечную - головки 7 и 8, а вертикальную - головки 4 и 5. Привод подач фрезерного станка для всех головок один. Траверсу 6 устанавливают на требуемой высоте и зажимают. Во время работы она неподвижна.
Рис. 1. Продольно-фрезерный станок
Для обработки корпусных деталей с двух и трех сторон такие станки как консольно фрезерный и бесконсольно фрезерный станок становятся непригодными и поэтому вместо них применяют продольно фрезерные станки по металлу, которые имеют столы, получающие только продольное перемещение. Вертикальное и поперечное перемещение получают шпиндели. Такие станки имеют размеры стола от 450x1600 до 3600x12000 мм. (см. Продольно-фрезерные станки 6622, 6632, 6642, 6672) Они обычно имеют два боковых (горизонтальных) поворотных на ±30° шпинделя и один или два вертикальных поворотных.
На базе продольно-фрезерных станков нормального исполнения выпускаются специальные и специализированные станки для обработки определенных деталей. Так, для одновременной обработки всех направляющих станины токарного станка применяют специализированные продольно-фрезерные станки, имеющие по девять шпинделей, на которых установлено до 17 фрез.
На Горьковском заводе фрезерных станков обработка базовых и корпусных деталей (станины, консоли, столы) в СССР производились на специальных многошпиндельных продольно-фрезерных станках.
В Советском Союзе применяли продольно-фрезерно-строгальные станки по металлу с фрезерными головками и строгальными суппортами; стол станка имеет двойной привод: быстрый для работы строгального суппорта и более медленный для работы фрезерными шпинделями. Такие станки строили по специальным заказам как уникальные для обработки станин крупных дизелей, корпусов паровых турбин и других крупногабаритных деталей. Применение таких станков позволяет сочетать преимущества фрезерования и строгания.
На рис. 2 показана схема четырехшпиндельного продольно-фрезерного станка. Фрезерование заготовок на этом станке можно осуществлять с одной, двух или трех сторон. Заготовку размещают на столе 1.
Рис. 2. Схема расположения узлов продольно-фрезерного станка: 1 - стол; 2, 11 - фрезы; 3, 6, 7, 10 - шпиндельные головки; 4 - траверса; 5, 8 - стойки; 9 - пульт управления
Фрезы 2, 11 устанавливают в шпиндельные головки 3, 6, 7, 10, каждая из которых имеет индивидуальный отдельно управляемый привод вращения фрезы и перемещения головки. Конструкция горизонтальных 3, 10 и вертикальных 6, 7 головок позволяет обеспечить наклон оси шпинделя относительно нулевого положения в обе стороны на угол до 30°, благодаря чему возможны фрезерование, сверление и другая обработка заготовок с наклонно расположенными поверхностями.
Шпиндельные головки 3 и 10 по высоте стоек 5 и 8 могут быть установлены в фиксированном положении. При этом отсчет величины перемещения производят по основной шкале и шкале нониуса, цена деления которой составляет 0,05 мм. Некоторые станки снабжены датчиками отсчета положения, цена деления которых 0,01 мм или 0,005 мм. Установку по высоте шпиндельных головок 6 и 7 достигают перемещением траверсы 4 по стойкам 5 и 8. У каждого шпинделя предусмотрено ручное установочное перемещение гильзы со шпинделем вдоль оси, которое осуществляется маховичком. Положение гильзы со шпинделем фиксируется ручным зажимом.
На станке возможна обработка заготовок по одной из следующих схем:
- обработка заготовки (или заготовок) только при подаче стола; шпиндельные головки и траверса закреплены;
- обработка заготовки только с использованием перемещения (подач) шпиндельных головок; стол и траверса неподвижны;
- фрезерование заготовки с подачей стола и одной из шпиндельных головок; остальные головки и траверса закреплены;
- обработка заготовок при подаче стола; все остальные элементы закреплены; переход в заданном положении стола к подаче одной из шпиндельных головок.
При необходимости на станках этого типа возможна обработка по полуавтоматическому циклу «быстрый подвод - рабочая подача - быстрый отвод в исходное положение - остановка». Для осуществления заданного цикла предусмотрены кулачки, устанавливаемые в боковом пазу стола, и путевые выключатели, расположенные на станине. Управление элементами станка производят с пульта 9.
Отдельные модели продольно-фрезерных станков имеют цикловое управление, цифровую индикацию, систему преднабора координат и т. п. На таких станках можно также выполнять сверлильные и расточные операции по заданным координатам отверстий. Устройство цифровой индикации и преднабора координат позволяет автоматизировать процесс выхода подвижных элементов станка на заданную координату и повысить точность обработки.
Продольно-фрезерные станки (одностоечные и двухстоечные) предназначены для обработки крупногабаритных деталей, в основном применяя торцовые фрезы (рис. 3). По горизонтальным направляющим станины 1 перемещается стол 2, а шпиндельные головки 3 перемещаются по стойкам 4 портала, связанного балкой 5, или по направляющим поперечины 6, которая перемещается по направляющим портала.
Рис. 3. Схема продольно-фрезерного станка
В продольно-фрезерных станках шпиндель и коробка скоростей представляют собой отдельную шпиндельную головку (рис. 4), перемещаемую по направляющим стойки или поперечины. Глубина фрезерования и некоторые другие виды работ требуют наличия осевого перемещения шпинделя. В этом случае шпиндель 1 монтируют в пиноли 2, которая перемещается парой шестерня - рейка 3. В рабочем положении пиноль закрепляют механизмом зажима 4, представляющим собой винт с разнонаправленной нарезкой и две резьбовые втулки со скосами, контактирующими с наружной цилиндрической поверхностью пиноли.
Рис. 4. Шпиндельная головка продольно-фрезерного станка
