Для выполнения определенных видов фрезерных работ служат специальные фрезерные станки. К ним относятся агрегатно-фрезерные, копировально-фрезерные, зубофрезерные и др.
В условиях крупносерийного и массового производства, когда детали приходится изготавливать большими сериями или партиями на протяжении длительного периода времени, применение консольно-фрезерных станков не обеспечивает высокой производительности.
Поэтому детали массового изготовления производят на специальных фрезерных станках, предназначенных для обработки определенных деталей одновременно несколькими видами режущих инструментов. Такие станки просты по конструкции, имеют постоянные частоты вращения фрез и скорости перемещения заготовок и не нуждаются в устройствах, характерных для универсальных станков, в результате чего на них легко автоматизировать все вспомогательные движения. Однако они имеют и большой существенный недостаток: их нельзя переналадить для других деталей, имеющих даже незначительные изменения в конструкции по сравнению с теми деталями, для обработки которых они спроектированы.
В отличие от специальных станков агрегатно фрезерные станки снабжены рядом самостоятельных силовых головок, смонтированных на общей станине с единым пультом управления и общей электрической схемой. Каждая из головок предназначена для выполнения определенных операций.
На рис. 1 показана компоновка агрегатного станка, состоящего из станины 1, на которой расположен стол 2 с приспособлением 8 для закрепления заготовок. Сбоку к станине прикреплены основания 3 и 12, стойки 4, 6 и 7, по направляющим которых или промежуточной плите 10 могут перемещаться силовые головки 5, 9 и 11 с закрепленными в их шпинделях режущими инструментами.
Так как агрегатный станок состоит из отдельных стандартных узлов, то при изменении конструкции обрабатываемых деталей его легко можно переналадить на другую деталь. Такие станки встраиваются в поточные и автоматические линии, объединяют в себе лучшие качества специальных и универсальных станков, имеют многоинструментальную наладку, они высокопроизводительны и обеспечивают точность обрабатываемых размеров, независимо от квалификации рабочего.
Рис. 1. Узлы агрегатного станка
Агрегатные станки
Опыт, накопленный ведущими научно-исследовательскими и проектными организациями, показывает, что количество нормализованных элементов конструкций металлорежущих станков, в том числе фрезерных, может быть доведен до 80-90% от общего количества входящих в них узлов и агрегатов, включая элементы автоматического управления. Известны компоновки которые имеют продольно фрезерные станки по металлу из нормализованных узлов и агрегатов, позволяющие станкостроительным заводам изготовлять широкую гамму одно- и двухстоечных станков с различными размерами стола и количеством шпиндельных головок. Развивая принцип компоновки фрезерных станков из нормализованных элементов, можно добиться такого положения, что все средние и крупные машиностроительные заводы смогут своими силами проектировать и собирать агрегатные станки из готовых стандартных и нормализованных элементов.
На московских заводах советского Союза: карбюраторном, тормозном, «Динамо», заводе гидроагрегатов, им. Владимира Ильича были разработаны 17 автоматических линий и 61 специальный станок из нормализованных узлов. На ряде машиностроительных заводов было внедрено большое количество различных станков, собранных из стандартных и нормализованых узлов силами заводов-потребителей. При смене объекта производства или изменении конструкции, а также при необходимости совершенствования технологического процесса заводы могут разобрать ставшее ненужным оборудование и из тех же стандартных и нормализованных элементов собрать новые компоновки оборудования.
Таким образом, агрегатирование и нормализация элементов станков позволили перейти к оснащению серийного производства многошпиндельными, многопозиционными агрегатными станками, повышающими уровень автоматизации производства. Государственным Комитетом стандартов, мер и измерительных приборов СССР и Всесоюзным научно-исследовательским институтом нормализации в машиностроении (ВНИИНМАШ) велась работа по межотраслевой унификации и нормализации узлов агрегатных станков и автоматических линий, что позволило перейти на проектирование и изготовление агрегатных станков из нормализованных узлов по нормалям машиностроения (МН).
Агрегатные фрезерные станки широко применяют для серийного и массового производства как в поточных, так и в автоматических линиях. Они позволяют применять подобно специальным фрезерным станкам многоинструментную наладку, что резко повышает их производительность. На рис. 2 показаны схемы многоинструментных наладок, применяемых ранее на Московском автомобильном заводе им. Лихачева.
На рис. 2, а показана схема наладки на агрегатный фрезерный станок для двусторонней обработки двух ушек стальной заготовки автомобильного шкворня. Применение поворотного стола с двумя приспособлениями позволяет совмещать время установки одной заготовки со временем обработки другой. В наладке предусматривается уменьшение подачи в конце рабочего хода и выдержка на упоре.
На рис. 2, б приведена наладка для фрезерования двух чугунных автомобильных заготовок на агрегатном двухшпиндельном фрезерном станке с поворотным столом. Четыре набора фрез, оснащенных пластинками из твердого сплава, одновременно обрабатывают с двух сторон две головки каждой заготовки. Для регулирования расстояния между фрезами установлены распорные промежуточные кольца.
Рис. 2. Наладки на агрегатные фрезерные станки: а - для обработки с двух сторон двух ушек шкворня; б - для обработки с двух сторон двух деталей.
Фрезерные станки при переходе на компоновку из нормалнизованных узлов и агрегатов можно разбить на четыре основные конструктивные группы:
- станки с одновременной работой всех шпинделей при неподвижно закрепленной заготовке;
- станки с вертикальной осью вращения поворотно-делительного стола с закрепленной заготовкой и последовательно одновременной работой шпинделя (такие станки называют нередко кольцевыми);
- станки с горизонтальной осью вращения поворотно-делительного стола (барабана) с закрепленной заготовкой и последовательно одновременной работой шпинделей;
- станки с поступательным движением делительного стола с закрепленной заготовкой и последовательно-одновременной работой шпинделей.
На рис. 3 изображен агрегатный станок второй конструктивной группы (кольцевой). Его агрегаты вынесены на поля рисунка.
Рис. 3. Агрегатный фрезерно-сверлильный станок с круглым столом
Для всех четырех конструктивных групп общими узлами являются силовые головки. Силовые головки могут иметь два движения: вращательное и возвратно-поступательное (движение подачи). Самодействующими силовыми головками называют головки со встроенными в них силовыми механизмами для привода вращения шпинделя и привода его подачи. Если головка имеет только вращательное движение, а подача ее осуществляется от подачи вспомогательного стола, на котором головка установлена, то такие головки называют несамодействующими. Силовые головки в зависимости от способа подачи бывают следующих типов: гидравлические, винтовые, пневмогидравлические и кулачковые.
Фреза обычно надевается на фрезерную насадку, монтируемую на торец силовой головки (рис. 3).
Силовые головки производили московский, харьковский, минский, тульский, владимирский и другие заводы.
На рис. 4 показана самодействующая силовая головка с винтовым приводом подачи Минского завода автоматических линий (МЗАЛ). Такие головки выпускались четырех типоразмеров мощностью главного электродвигателя 1; 1,7; 2,8; 4,5; 7; 10 и 14 кВт и мощностью электродвигателя быстрых ходов 0,6; 1; 1,7 и 2,8 кВт.
Рис. 4. Самодействующая силовая головка МЗАЛ
Силовые самодействующие головки могут использоваться для модернизации действующих станков с целью расширения их технологических возможностей и совмещения на одном станке операций, которые ранее выполнялись на нескольких станках.
Столы, применяемые для подачи несамодействующих головок, называют силовыми. Их изготовляют те же заводы, что и силовые головки. Столы, применяемые в агрегатных станках, совершают круговое или возвратно-поступательное движение; они могут иметь свой привод (например, встроенный электропривод) или получать питание от гидравлической системы вне стола.
В зависимости от характера вращения круглые столы делятся на делительные (индексирующие) и непрерывного вращения. Круглые столы диаметром планшайбы от 160 до 2000 мм производили московский, харьковский, владимирский и другие заводы.
Продольные столы обычно бывают позиционными или делительными (индексирующими). Трехпозиционный стол размерами каретки 160x200 мм производились на Владимирском заводе. Он предназначен для перемещения обрабатываемых деталей в продольном направлении с делением участка рабочего хода на три равные части.
Для монтажа силовых головок и столов применяют несущие элементы или узлы. На рис. 3 были показаны несущие узлы агрегатного станка с круглой станиной. На рис. 1 показана компоновка узлов агрегатного станка с прямоугольной станиной. Такого рода станки применяются для обработки длинных деталей, закрепляемых в приспособлении, или малогабаритных деталей, устанавливаемых на продольном позиционном столе. Несущими узлами являются станина, основания, колонны, шарнир, наклонная промежуточная плита. На указанных несущих узлах смонтированы силовые головки и установочно-зажимное приспособление.
