Фрезерное дело

§ 39. Копировально-фрезерные станки

Детали сложной конфигурации, например, штампы, пресс-формы, лопатки турбин и др., в крупносерийном и массовом производстве обрабатывают на копировально-фрезерных станках концевыми фрезами. Различают контурное и объемное копировальное фрезерование.

При контурном фрезеровании фрезе или обрабатываемой заготовке необходимо сообщить одновременно движение в двух направлениях: х и у (продольном и поперечном) — по заданной программе (кривой копира) (рис. 126, а).

Рис. 126. Схема копировального фрезерования пространственно-сложных фасонных поверхностей

Для обеспечения точного обвода контура результирующая скорость перемещения щупа s_peз относительно копира и режущего инструмента по заготовке детали, так называемая подача копирования, всегда должна быть направлена по касательной и контуру в данной точке. Ее составляющие — задающая (продольная) подача s_х и следящая (поперечная) подача s_y — должны быть соответственно пропорциональны синусу и косинусу угла наклона касательной и кривой в данной точке (к направлению продольной подачи), т. е.

s_x = s_рез • sinα,

s_y = s_рез • cosα.

Выполнение этого условия обеспечивается специальным устройством — синусным распределителем. Пространственно-сложные фасонные поверхности при объемном копировании (рис. 126,б) обрабатываются отдельными проходами концевой фрезы с закругленными торцовыми зубьями.

Во время каждого такого прохода фреза перемещается вдоль профиля обрабатываемой заготовки в данном сечении в направлении оси х (задающая подача s_x).

В процессе продольного перемещения фреза должна изменять свое положение в направлении оси у (следящая подача s_y). Для перехода к обработке соседнего сечения необходимо периодическое смещение фрезы в направлении оси z. Такое перемещение носит название строчечной подачи (s_z).

Копировально-фрезерные станки имеют задающее устройство (копир, шаблон, эталонная деталь, чертеж, модель и др.), связанное через копировальное устройство (щуп, копировальный палец, копировальный ролик, фотоэлемент), с исполнительным органом, который повторяет движение копировального устройства для воспроизведения режущим инструментом формы задающего устройства.

Существуют две схемы работы копировально-фрезерных станков: без следящей системы и со следящей системой. В первой согласование взаимного положения щупа (копировального пальца) осуществляется с помощью жесткой связи между задающим и исполнительным устройствами. Вторая система имеет следующий механизм в системе исполнения команд. В задающем устройстве образуются управляющие сигналы, которые подаются в следующий механизм. Последний сравнивает заданную программу с выполненной и при их расхождении подает сигнал исполнительному устройству для корректирования траектории режущего инструмента. Копировальные станки со следящей системой характеризуются также наличием усилительных устройств, которых нет в станках с жесткой связью. В отличие от механических копировальных устройств, в которых сила резания воспринимается копиром (шаблоном), в следящих системах следящий орган (щуп), передвигаясь по копиру, только подает команду исполнительным органам, которые осуществляют соответствующие перемещения рабочих органов станка. Поэтому следящие копировальные устройства работают с очень малым давлением на копиры (шаблоны или модели), что дает возможность применять дешевые и простые в изготовлении копиры и производить обработку крутых и точных переходов профиля фасонной поверхности. Малые давления следящего органа (щупа) на копир обеспечивают высокую точность и класс шероховатости обработанной поверхности, позволяют производить обработку при оптимальных режимах фрезерования.

Наибольшее применение получили копировально-фрезерные станки с электромеханической и гидравлической копировальными системами.

Копировально-фрезерные станки бывают следующих видов:

• станки с вертикальным расположением шпинделя и горизонтальной поверхностью стола (станки консольного и бесконсольного типов);
• станки с горизонтальным расположением шпинделя и с вертикальным расположением плоскости крепления заготовок.

К станкам с вертикальным расположением шпинделя относятся:

• копировально-фрезерные станки с пантографом для контурного копирования;
• вертикально-фрезерные консольные станки с копировальным устройством;
• вертикально-фрезерные станки с крестовым столом и копировальным устройством;
• копировально-фрезерные станки для контурного и объемного копирования с вертикальным шпинделем.

К станкам с горизонтальным расположением шпинделя относятся:

• копировально-фрезерные станки для контурного и объемного копирования с горизонтальным шпинделем и неподвижной стойкой:
• копировально-фрезерные станки для контурного и объемного копирования с горизонтальным шпинделем и подвижной стойкой.