Шпоночно-фрезерные станки предназначены чтобы выполнять фрезерование шпоночного паза. Схема обработки паза представлена на рис. 1. Диаметр D пальцевой фрезы подбирают по ширине В шпоночного паза. Фреза получает вращательное главное движение, прямолинейную подачу вдоль оси паза и вертикальную подачу в конце хода.
Рис. 1. Схема обработки паза на шпоночно-фрезерном станке
На рис. 2 показана модель вертикального одношпиндельного шпоночно-фрезерного станка. На основании 1 размещены станина 2 и ее головка 3. На прямоугольных направляющих 4 головки смонтирована шпиндельная каретка 5, получающая от гидропривода продольное перемещение. На вертикальных направляющих 6 станины смонтирована консоль 7 со столом 8. Стол, на котором закрепляется обрабатываемая деталь, кроме вертикальных имеет и поперечные движения от рукоятки 9. В конце каждого хода шпиндельной каретки шпиндель автоматически перемещается на глубину снимаемого за один проход слоя.
Рис. 2. Вертикальный одношпиндельный шпоночно-фрезерный станок
Станок работает по полуавтоматическому циклу. Гидрокинематическая схема станка изображена на рис. 3. Шпиндель 15 смонтирован внутри пиноли 12 и вращается от двухскоростного электродвигателя 3 через трехступенчатую клиноременную передачу 13-14, которая позволяет иметь три различные угловые скорости шпинделя.
Рис. 3. Гидрокинематическая схема шпоночно-фрезерного станка
Шпиндельная каретка перемещается от силового цилиндра продольной подачи, шток которого закреплен, на станине. Подача на глубину фрезерования в конце каждого хода производится от силового цилиндра 7 вертикальной подачи. Его поршень имеет два штока - 7.1 и 7.2; шток 7.1 выполнен заодно с поршнем, шток. 7.2 смонтирован на подшипниках и может вращаться. На шток 7.2 насажен червяк 8; при движении штока вправо червяк поворачивает червячное колесо 9 и зубчатое колесо 10, которое перемещает рейку 11, закрепленную на пиноли 12. Пиноль вместе со шпинделем получает вертикальную подачу. Положение, шпинделя по высоте можно регулировать вручную, вращая рукояткой червяк 8. Обычно это делают так. Поршень цилиндра вертикальной подачи упирают в правый торец крышки цилиндра и вращением червяка опускают пиноль и шпиндель с фрезой на полную глубину фрезеруемого шпоночного паза. Циклом обработки управляют с помощью гидропанели и реверсивного золотника. Масло нагнетается насосом 1 через фильтр 2, по трубопроводу 16 подастся в гидропанель 6 и распределяется по системе.
Реверсивный золотник 4 состоит из трех частей: корпуса 4.1, реверсивного гидравлического золотника 4.2 и вспомогательного золотника 4.3. Последний предназначен для управления перемещением реверсивного золотника 4.2 и дозирующего золотника 6.3 гидропанели. Когда вспомогательный золотник находится в позиции, показанной на схеме, масло через отверстие 4.23, каналы 4.24 и 4.25 поступает в правую полость реверсивного золотника 4.2 и перемещает его влево. При смещении корпуса 4.1 относительно вспомогательного золотника 4.3 влево масло поступает из канала 4.31 через выточку 4.18 в левую полость реверсивного золотника и перемещает его вправо.
Для осуществления продольной подачи шпиндельной каретки необходимо направить масло из гидропанели 6 через дроссель 6.1 и по трубопроводу 21 в обе полости силового цилиндра 5 продольной подачи. В левую полость оно попадает через отверстия 4.23, 4.26 золотника 4.2 и трубопровод 28, а в правую - по трубопроводу 22. Вследствие неравенства площадей сторон поршня цилиндр вместе с кареткой перемещается влево. Масло, вытесняемое из правой полости, через отверстия 4.23, 4.26 и 4.27 золотника 4.2 переливается в левую. Движение цилиндра с кареткой влево будет происходить до тех пор, пока вспомогательный золотник 4.3 не встретит неподвижный левый упор и не остановится. Движущийся вместе с кареткой корпус 4.1 сместится влево. При этом он перекроет отверстие 4.27, а отверстие 4.32 соединит с каналом 4.33 и сливным баком. Благодаря этому левая полость цилиндра продольной подачи соединяется со сливом, в то время как в правую полость продолжает поступать масло. В результате цилиндр вместе со шпиндельной кареткой начнет перемещаться вправо до тех пор, пока вспомогательный золотник 4.3 не встретит правый неподвижный упор.
В конце каждого хода шпиндельной каретки должна осуществляться вертикальная подача шпинделя. Этого достигают выпуском порции масла из правой полости цилиндра 7 вертикальной подачи, в результате чего шток 7.2, смещаясь вправо, подает шпиндель вниз. Работа гидравлического привода происходит следующим образом. Масло из гидропанели 6 по каналу 6.34, через кран 6.2 и трубопровод 35 поступает в левую полость цилиндра и создает постоянное давление на поршень 7.1. Правая полость трубопроводами 36 и 6.37 связана с дозирующим золотником 6.3 и поршнем 6.4. При встрече с правым упором вспомогательный золотник 4.3 занимает положение, показанное на схеме. Масло по трубопроводу 17, 4.18 и 19 поступает в нижнюю полость дозирующего золотника 6.3. Одновременно на золотник действует давление масла со стороны канала 6.20, поэтому он займет верхнее положение, так как диаметр нижнего поршня 72 больше. Масло из правой полости цилиндра вертикальной подачи по трубопроводу 36 через золотник 6.3 поступит в цилиндр дозатора и переместит поршень 6.4 до упора в винт. Последний регулирует величину хода поршня 6.4 и, следовательно, дозу масла, выпускаемую из правой полости цилиндра.
При встрече золотника 4.3 с левым упором трубопровод 19 соединяется с отверстиями 4.30 и 4.29, и масло поступает на слив. Золотник 6.3 занимает нижнее положение. Из правой полости цилиндра выходит следующая порция масла, которая через отверстия 6.37 и 6.38 поступает в нижнюю полость дозатора и перемещает поршень 6.4 вверх.
Работа протекает до тех пор, пока поршень цилиндра вертикальной подачи не упрется в торец правой крышки цилиндра. Это, как было указано, способствует конечному положению фрезы на глубине шпоночного паза.
Возврат шпинделя исходное положение осуществляется поворотом крана 6.2. Тогда масло по каналам 6.34, 6.39 и 6.37 и трубопроводу 36 поступает в правую полость цилиндра вертикальной подачи, перемещая шток 7.2 влево. Из левой полости масло подается на слив через кран 6.2.
Для прекращения действия гидропередачи при работающем насосе стержень жесткого упора (например, правого) вывертывают. Реверсирования при этом не происходит, и каретка останавливается. Все поступающее от насоса масло сбрасывается через переливной клапан. При ввертывании стержня упора золотник 4.3 перемещается внутри корпуса и возобновляет движение всей системы.
Конструкция шпиндельной каретки позволяет создавать различные компоновки многошпиндельных шпоночно-фрезерных станков, способных одновременно обрабатывать несколько шпоночных пазов одного вала.
