Горизонтально фрезерный станок кинематическая схема

Кинематическая схема горизонтально-фрезерного станка мод.6М82 показана на рис.7.

Рис.7. Кинематическая схема горизонтально-фрезерного станка мод.6М82.

Привод главного движения осуществляется от электродвигателя М1 через коробку скоростей на 18 ступеней (18=332). Уравнения кинематического баланса для крайних значений частот вращения шпинделя:

Движение подач обеспечивает привод, размещенный в консоли станка. Вращение от электродвигателя М2 через пару и и через 18 ступенчатую коробку подач поступает на ходовые винты продольной, поперечной и вертикальной подач.

Минимальное и максимальное значение продольных подач будут выражаться следующими уравнениями кинематического баланса:

Механизм подач позволяет включение ускоренного перемещения стола (поперечных салазок или консоли) по цепи

При этом муфта 67 включена, а муфта 64 выключена.

Кинематическая схема консольных станков аналогичны рассмотренной. В схемах вертикально-фрезерных станков отличие состоит лишь в том, что в приводе главного движения предусмотрена возможность передачи на вертикальный шпиндель (рис.8).

Рис. 8.Кинематика передачи движения на вертикальный шпиндель.

Основные размеры горизонтально-, вертикально- и продольно-фрезерных станков

Основные размеры горизонтально-, вертикально- и продольно-фрезерных станков в соответствии с ГОСТ 165-72 и ГОСТ 6955-79 приведены в таблице 1, где В- ширина, L-длина стола станка. Н- для консольных станков- наибольшее расстояние до оси (у горизонтальных) и от торца шпинделя (у вертикальных) до рабочей поверхности стола. Н для продольных- наибольшая высота заготовки.

Таблица 1. Основные размеры фрезерных станков.

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Кафедра теоретических основ материаловедения

В.Н Коробко, А.И. Кузнецов, С.И. Гринёва, М.М. Сычёв

к лабораторной работе

Коробко В.Н., Кузнецов А.И., Гринёва С.И., Сычёв М.М. Фрезерные станки: Метод. указания. СПб., СПбГТИ(ТУ), 2003. – 20 с.

В методических указаниях описаны станки фрезерной группы: консольные вертикально- и горизонтально-фрезерные, бесконсольные, продольно-фрезерные и фрезерные станки непрерывного действия. Рассмотрена кинематика консольных фрезерных станков.

Методические указания предназначены для студентов 2 курса инженерно-кибернетического факультета и соответствуют рабочей программе «Материаловедение. Технология конструкционных материалов».

Ил.14, библиогр. 8 назв.

Рецензент: В.Г. Корсаков, д-р хим. наук, профессор каф. ХТМИЭТ СПБГТИ(ТУ).

Утверждено на заседании учебно-методической комиссии общеинженерного отделения 22.09.03.

Рекомендовано к изданию РИСо СПбГТИ(ТУ)

Введение

Фрезерование – процесс обработки плоскостей, фасонных и винтовых поверхностей, нарезание шлицев, резьбы и зубчатых колёс, получение винтовых канавок вращающимся режущим инструментом – фрезой. Этот метод обработки металлов резанием широко применяется в машиностроении, уступая по своей распространённости только токарной обработке.

В методическом указании рассмотрены различные типы фрезерных станков, что позволяет познакомить студентов с их конструкцией, принципами работы и возможностями при обработке деталей различных габаритов и назначения.

Фрезерные станки

Фрезерная группа станков (6) включает: вертикално-фрезерные консольные станки – тип 1; непрерывного действия – тип 2; тип 3 – отсутствует; копировальные и гравировальные – тип 4; вертикальные бесконсольные станки – тип 5; продольно-фрезерные станки – тип 6; консольные широкоуниверсальные – тип 7; горизонтально-фрезерные консольные станки – тип 8; разные – тип 9 (шпоночно-фрезерные, резьбо-фрезерные и т.п.).

При обозначении модели станка первая цифра указывает номер группы – 6 (фрезерная), буква обозначает модернизацию станка, следующая цифра – тип станка, последняя цифра – номер стола (размер стола от 0 до 5), буква, которая может стоять после номера стола обозначает модификацию станка (6Н81Г; 6Р82; 6Н11; 6Н13).

1.1 Консольные фрезерные станки

К консольным фрезерным станкам относятся горизонтально-, вертикально-, и универсально—фрезерные 1 станки. Эти станки – наиболее распространённый тип станков, применяемый для фрезерных работ. Своё название они получили от консольного кронштейна (консоли), перемещающейся по вертикальным направляющим станины станка и служащей опорой для горизонтальных перемещений стола.

Схема горизонтально-фрезерного станока приведена на рисунке 1. Шпиндель станка, на котором крепится инструмент, вращается вокруг горизонтальной оси. Станок может работать цилиндрическими, дисковыми и торцевыми фрезами. Он состоит из станины, в которой размещена коробка скоростей. По вертикальным направляющим смонтированным на станине перемещается консоль. На консоли смонтирован стол, на нём крепится заготовка, которая с помощью механизмов стола получает подачу в трёх направлениях – продольном, поперечном и вертикальном. Коробка подач размещена внутри консоли. В верхней части станины расположен хобот, по направляющим которого перемещается подвеска. В подвеске находится подшипник для поддержания оправки с фрезой (см. приложение А).

Рисунок 1  Горизонтально-фрезерный станок 6Н82Г

Рисунок 2  Вертикально-фрезерный станок 6Н12

Вертикально-фрезерный станок называется так, потому что его шпиндель смонтирован перпендикулярно рабочей плоскости стола, т.е. расположен вертикально – рисунок 2. Этот станок так же состоит из станины, в которой смонтирована коробка скоростей. Шпиндельная головка находится в верхней части станины, она может поворачиваться в вертикальной плоскости. Заготовка размещается на столе, смонтированном на консоли, и может совершать движение подачи в трёх плоскостях. В консоли смонтирована и коробка подач (см. Приложение В).

На рисунке 3 приведены виды операций, которые выполняются на горизонтально- и вертикально-фрезерных станках.

Рисунок 3  Обработка заготовок на горизонтально- и вертикально-фрезерных станках

а – фрезерование горизонтальной плоскости на горизонтально-фрезерном станке цилиндрической фрезой; б – фрезерование горизонтальной плоскости на вертикально-фрезерном станке торцевой фрезой; в – фрезерование вертикальной плоскости на горизонтально-фрезерном станке торцевой фрезой; г – фрезерование вертикальной плоскости на вертикально-фрезерном станке концевой фрезой;

д – фрезерование наклонной плоскости торцевой фрезой на вертикально-фрезерном станке; е – фрезерование наклонной плоскости концевой фрезой;

ж – фрезерование скоса на горизонтально-фрезерном станке одноугловой фрезой; з – фрезерование комбинированной поверхности набором фрез на горизонтально-фрезерном станке; и – фрезерование прямоугольных пазов и уступов дисковой фрезой на горизонтально-фрезерном станке; к – фрезерование уступов и прямоугольных пазов концевой фрезой на вертикально-фрезерном станке; л – фрезерование фасонного паза фасонной дисковой фрезой на горизонтально-фрезерном станке; м – фрезерование углового паза одноугловой и двухугловой фрезами на горизонтально- фрезерном станке; н – фрезерование паза типа «ласточкин хвост» концевой одноугловой фрезой на вертикально-фрезерном станке; 2 о – фрезерование Т-образного паза на вертикально-фрезерном станке; 3 п –фрезерование закрытых шпоночных пазов концевой шпоночной фрезой на вертикально-фрезерном станке; р – фрезерование открытого шпоночного паза концевой или шпоночной фрезой на вертикально-фрезерном станке;

с – фрезерование шпоночного паза под сегментную шпонку дисковой фрезой на горизонтально-фрезерном станке; т – фрезерование фасонных поверхностей незамкнутого контура с криволинейной образующей на горизонтально- и вертикально-фрезерных станках

Бесконсольные фрезерные станки

Вертикальные бесконсольно-фрезерные станки (рисунок – 4) используются для обработки деталей большой массы и размеров. В отличие от консольных фрезерных станков, где деталь закрепляется на консольно установленном столе, испытывающем значительные изгибающие нагрузки, у бесконсольных станков стол смонтирован непосредственно на станине. У вертикально-фрезерных станков он имеет продольное перемещение вдоль горизонтальных направляющих салазок, которые имеют поперечное перемещение по направляющим станины. Вертикальное перемещение получает шпиндельная головка.

Продольно-фрезерные станки используются для обработки заготовок большой массы и размеров. У консольно-фрезерных станков большого размера производить подъём и опускание консоль становится неудобным, поэтому в этих станках подъёмные консольные столы заменены столами, имеющими только продольное перемещение. Вертикальное перемещение получает шпиндель. Продольно-фрезерные станки бывают одностоечными (рисунок – 5) и двухстоечными

(рисунок – 6) с длиной стола 1250  12 000 мм и шириной 400  5 000 мм.

Рисунок 4 – Бесконсольный вертикально-фрезерный станок ГФ

1 – станина; 2 – салазки; 3 – стол (500×2000 мм);

4 – шпиндельная головка

Заготовка устанавливается на столе станка и имеет только продольное перемещение. На стойках расположены фрезерные головки, которые могут перемещаться вверх и вниз по направляющим. Для повышения жёсткости у двухстоечных станков верхние части стоек соединены поперечиной.

В случае необходимости одновременной обработки более двух поверхностей используют многошпиндельные продольно-фрезерные станки (рисунок – 7). Станок имеет четыре поворотные шпиндельные головки: две вертикальные головки, расположенные на траверсе, и две горизонтальные головки, расположенные на стойках. Стол имеет только продольное перемещение. Обработка заготовки может производиться одновременно четырьмя фрезами подачей стола, подачей шпиндельных бабок при неподвижном столе, подачей стола и шпиндельных бабок одновременно, подачей траверсы вниз при неподвижном столе.

Рисунок 5 – Одностоечный продольно-фрезерный станок с одним горизонтальным шпинделем А662В

1 – стол; 2 – шпиндельная головка; 3 – стойки перемещения шпиндельной головки

Рисунок 6 – Двухстоечный продольно-фрезерный станок А662

1 – стол; 2 – шпиндельная головка; 3 – стойки перемещения шпиндельной головки

Рисунок 7 – Многошпиндельный двухстоечный продольно- фрезерный станок 6682 4

1,2 – вертикальные шпиндельные головки; 3,4 – горизонтальные шпиндельные головки; 5 – стол (3,6×12 м); 6 – поперечина; 7 – пульт управления; 8 – кнопочные станции регулирования

Фрезерные станки непрерывного действия

На станках непрерывного действия фрезеруют плоские поверхности больших партий однотипных деталей. Они бывают двух типов: карусельно-фрезерные и барабанно-фрезерные.

Карусельно-фрезерные станки, как показано на рисунке 8 оснащены фрезерной головкой, которая перемещается вертикально по стойке станка. На круглом столе – карусели с вертикальной осью вращения установлены заготовки. Они снимаются при окончании обработки без остановки станка. Фрезерование производится непрерывно. Карусель может иметь диаметр 750  2 000 мм.

У барабанно-фрезерных станков, в соответствии с рисунком 9, барабан имеет горизонтальную ось вращения. Заготовки устанавливаются на гранях барабана, и они медленно вращаются вместе с барабаном, осуществляя круговую подачу. Обработка ведётся одной или несколькими фрезерными головками.

КОНСОЛЬНО-ФРЕЗЕРНЫЕ СТАНКИ

Консольно-фрезерные станки имеют широкое применение в металлообработке для обработки сравнительно небольших заготовок в условиях единичного и серийного производства. Они являются одним из наиболее распространенных типов фрезерных станков общего назначения. Свое название эти станки получили по названию одного из конструктивных элементов станка-консоли.

Консоль представляет собой узел типа кронштейна, который перемещается по направляющим станины станка, обеспечивая вертикальное перемещение заготовки. Поперечное движение обеспечивается перемещением поперечных салазок по направляющим консоли, а продольное перемещение за счет перемещения стола станка по направляющим поперечных салазок.

Консольно-фрезерные станки могут быть горизонтальными с горизонтальным расположением оси вращения фрезы, вертикальными с вертикальным расположением оси вращения фрезы, универсальными (с поворотным столом) и широкоуниверсальными . Широкоуниверсальные консольно-фрезеные станки в отличие от универсальных имеют дополнительный шпиндель, поворачивающийся вокруг вертикальной и горизонтальной осей. Имеются также широкоуниверсальные станки с двумя шпинделями (горизонтальным и вертикальным) и столом, поворачивающимся вокруг горизонтальной оси. В широкоуниверсальных фрезерных станках шпиндель может быть установлен под любым углом к обрабатываемой заготовке.

Консольный горизонтально-фрезерный станок модели 6Н81

Консольный горизонтально-фрезерный станок

Консольный вертикально-фрезерный станок

Широкоуниверсальный консольный фрезерный станок

Станок модели 6Н81Г предназначен для обработки сравнительно небольших заготовок цилиндрическими, дисковыми, угловыми и фасонными фрезами в единичном и серийном производстве.

Он является представителем одного из наиболее распространенных типов фрезерных станков общего назначения.

С общим устройством горизонтально-фрезерного станка можно познакомиться, где обозначены основные конструктивные элементы станка. На основании (фундаментной плите) установлена пустотелая литая станина, на которой крепятся и по вертикальным направляющим которой перемещаются остальные узлы станка. Внутри станины размещена коробка скоростей, с помощью которой, движение от электродвигателя передается к шпинделю и осуществляется ступенчатое регулирование частоты вращения шпинделя в пределах от 65 до 1800 об/мин. Шпиндель — пустотелый выходной вал коробки скоростей служит для установки в нем оправки для крепления фрезы.

По вертикальным направляющим станины перемещается консоль, несущая на себе поперечные салазки, перемещающиеся по направляющим консоли, в продольных направляющих которой перемещайся стол, служащий для установки приспособлений для закрепления обрабатываемой детали. Внутри консоли размещается коробка подач, которая служит для передачи движения от отдельного электродвигателя к механизмам продольного и поперечного перемещения стола и механизму вертикального перемещения консоли. С помощью коробки подач можно изменять величину продольной, поперечной и вертикальной подачи. Следует иметь в виду, что подача устанавливается с помощью рукояток коробки скоростей в мм/мин, т.е. это минутная подача S_M. По горизонтальным направляющим станины перемещается хобот, который с помощью серьги создает дополнительную опору для оправки с установленной на ней фрезой.

Размещение органов управления станком

На передней стороне консоли станка находится кнопочная станция, имеющая три кнопки: верхняя для включения электродвигателя коробки скоростей средняя для включения двигателя коробки подач и нижняя кнопка (красного цвета) — «Стоп» для выключения обоих двигателей.

Горизонтально-фрезерный станок модели 6Н81Г

Установка подачи стола (б). Установка необходимой подачи стола осуществляется поворотом рукоятки 1 на консоли до момента, пока против указателя 2 не остановится необходимая цифра в ряду, помеченном буквами «А» и «Б». После этого нужно поставить рукоятку переключения перебора 3 в соответствующее положение, ориентируясь по укрепленным около рукоятки табличкам с буквами «А» и «Б».

Кинематическая схема станка

Кинематическая схема станка с помощью условных обозначений элементов кинематической цепи показывает возможные пути передачи движения от его источников (электродвигателей) к рабочим органам станка – шпинделю и столу, осуществляющим перемещение инструмента и детали в процессе обработки.

Коробка скоростей

Коробка скоростей состоит из трех основных валов, смонтированных на шарикоподшипниках в отдельном корпусе. Вал I (на кинематических схемах валы обозначаются римскими цифрами) связан с валом закрепленного на корпусе коробки скоростей фланцевого электродвигателя упругой муфтой и несет на себе подвижный блок шестерен 1-2; вал III имеет два блока шестерен 8-9 и 10-11. За счет переключения блоков шестерен получается восемь скоростей вращения (одна на валу I, две на валу II, восемь на валу III).

От коробки скоростей к шпинделю вращение передается тремя клиновыми ремнями, что обеспечивает плавность работы шпинделя.

Шестерня 16 шпинделя имеет на торце кулачки и может скользит на шпонке. При переключении шестерня 16 занимает два рабочих положения: в одном положении включается перебор (механизм, изменяющий частоту вращения сразу в несколько раз, обычно 2-4-6-8) из шестерен 16-18 и 17-19. Во втором положении шестерня 16 сцепляется кулачками с кулачками шпинделя. Таким образом, шпиндель имеет два диапазона частот вращения от 65 до 300 об/мин и от 380 до 1800 об/мин.

Коробка подач, редуктор реверса и механизм переключения подач

Механизм подачи станка состоит из четырех узлов: коробки подач, редуктора, коробки реверса и механизма переключения подач.

Коробка подач состоит из трех валов, смонтированных в отдельном корпусе: вала VIII, связанного упругой муфтой с валом закрепленного на корпусе коробки фланцевого электродвигателя, он является общим для коробки подач и редуктора: вала XIII, которому вал VIII сообщает ускоренное вращение. Вал VIII несет подвижный блок шестерен 21-22 в коробке подач и винтовую шестерню 23 в редукторе. Третьим является вал X, по которому скользят два блока шестерен 29-30 и 31-32, кроме того, на конце его консольно насажена шестерня 38, входящая в полость редуктора. За счет переключения блоков шестерен получается восемь скоростей вращения.
Переключение блоков шестерен осуществляется аналогично коробке скоростей торцевым кулачком 130. Связанным с механизмом переключения подач.

Редуктор имеет назначение понизить скорости вращения, сообщаемые коробкой подач, и обеспечить возможность включения ускоренной подачи в любой момент.

Движение рабочей подачи передается от шестерни 33 и коробки подач через промежуточный вал XI на червячное колесо 43. Червячное колесо сидит на валу XIII редуктора на подшипниках и заклинивается на нем с помощью муфты обгона (позволяет передавать ускоренное движение без остановки рабочего хода) 131.

Ускоренное вращение передается к валу XIII через винтовые шестерни 23-44. Шестерня 44 сидит на валу XIII на подшипниках и может вращать вал только при включении фрикционной муфты 132. Включение фрикционной муфты осуществляется рычагом 111 снаружи консоли., при этом размыкается муфта обгона и вал XIII отключается от червячного колеса.

В редукторе имеется также вал XIV с эксцентриком для привода масло-насоса, получающий вращение с постоянной скоростью от шестерни 45, насаженной на винтовую шестерню 44.

От главного вала редуктора вращение через паразитную шестерню 47 передается в коробку реверса.

Коробка реверса выполняется отдельным узлом и устанавливается в консоли через окно спереди. Назначение ее – получаемое от редуктора движение передать к ходовым винтам продольного, поперечного и вертикального перемещений стола.

На приемном валу XVI установлена шариковая предохранительная муфта механизма подачи 133, отрегулированная на предельный крутящий момент. При превышении допустимого усилия подачи пружины муфты сжимаются, и шарики выходят из зацепления.

От приемного вала XVI коробки реверса непосредственным зацеплением передается вращение одного направления шестернями 53 и 56, а вращение обратного направления передастся через промежуточный вал XVII шестернями 54 и 57.

Шестерни 53 и 54 свободно сидят на винте XVIII поперечной подачи, а шестерни 56 и 57 также свободно сидят на валу XIX, передающем вращение к винту XX вертикальной подачи. С помощью кулачковых муфт 134 и 135, переключаемых рукоятками с рабочего места, четыре названные шестерни могут цепляться с винтом ХVIII и валом XIX, благодаря чему осуществляются механические подачи: поперечная вперед и назад, вертикальная вверх и вниз.

На наружных концах валов XVIII и XIX свободно сидят и сцепляются с валами с помощью кулачковых муфт маховичок 110 и рукоятка 109 для ручных перемещений в поперечном и вертикальном направлениях. Включение кулачковых муфт маховичка, рукоятки и муфт 134 и 135 сблокировано так, что работа от руки невозможна, пока не выключена механическая подача.

Консоль

Консоль представляет собой коробчатую отливку, внутри которой размещаются узлы механизма подачи. С левой стороны крепится фланцем коробка подач с привинченным к ней редуктором. Спереди также фланцем крепятся узлы коробки реверса и механизма переключения подач.

В расточках корпуса консоли монтируются коническая зубчатая передача 58-59 к винту подъема и два промежуточных вала XXI и XXII с шестернями 61, 62 и 63, передающим движение в салазки. Вал XXII крепится вместе с шестеренкой 63 во фланце, который запрессован в расточку консоли сверху. Шестерня 63 выступает над консолью и сцепляется с длинной шестеренкой 64 салазок, сохраняя зацепление в продолжение всего поперечного хода.

Стол и салазки

В расточках нижней части корпуса салазок установлена длинная шестерня 64, паразитная шестерня 65 и валик – коническая шестерня 67 с зубчатым колесом 66. Длинная шестерня, зацепляясь с зубчатым колесом, передает вращение на валик XXV и далее через коническую передачу 67-68 – на вертикальный вал XXVI. Коническая шестерня 69, насаженная на верхнем конце вала XXVI, вращает в противоположных направлениях два конических колеса 70 и 71. Передача движения от колес 70 и 71 на ходовой винт XVII осуществляется при помощи кулачковой муфты 143. Включение производится рукояткой 107, выключение может быть как от руки, так и от упоров стола. Стол станка имеет устройство автоматического устранения люфта (зазора) между витками ходового винта и его гайки.

Принцип устройства и его действие состоят в следующем.

Бронзовая гайка состоит из двух частей. На цилиндрической поверхности каждой части нарезаны зубья, сцепленные с двумя рейками 145. Рейки 145, в свою очередь связанные между собой шестеренкой 75, поджимаются к гайкам пружинами.

Во время фрезерования усилие подачи на винте вызывает трение в витках одной части гайки и за счет трения поворачивает ее на некоторый угол. Точно такой же поворот, но в обратном направлении делает вторая часть. Таким образом, обе части гайки навинчиваются на ходовой винт и, упираясь в подпятники, как бы растягивают винт – люфт в витках в это время выбирается. По окончаИИ резания пружины подают гайки в обратном направлении и разворачивают гайки, чем обеспечивается легкость вращения винта в гайке при холостых ходах.