Процесс фрезерования позволяет получать детали различной формы и размеров. Наиболее распространенным вариантом фрезерного станка по металлу можно назвать вариант исполнения, когда шпиндель расположен вертикально. Подобное оборудование стали называть вертикально-фрезерными станками.

Консольные вертикально-фрезерные станки изготавливают на базе горизонтально-фрезерных с небольшим изменением коробки скоростей и станины.

Этап развития станков до появления ЧПУ

Все станки можно разделить на две группы:

1. Группа, в которой установка режимов работы, подача и другие действия проводятся человеком.
2. Группа обрабатывающих станков по металлу, работа которых полностью или частично автоматизирована при помощи блока с числовым программным управлением.

Фрезерный станок с вертикально расположенным шпинделем без ЧПУ используются уже на протяжении нескольких десятилетий. Наиболее популярными стали следующие модели: 6Т12, 6М12П, 6Р12, 6Р12Б. Эти представители группы фрезерных станков были очень распространены в бывшем СССР. Только после того, как было доказано расчетами и на практике превосходство ЧПУ с экономической точки зрения и другим характеристикам, эти станки по металлу стали заменять новыми. Тем не менее, 6Р12 можно встретить практически на всех крупных машиностроительных заводах.

Если провести краткое описание характеристик этого оборудования, то можно выделить следующие их особенности:

1. проводят обработку практически всех металлов и сплавов, в том числе и чугуна. по этому показателю ограничением является устойчивость используемого режущего инструмента к стиранию, разрушению при обработке с указанными режимами работы определенного типа материала.
2. схожая конструкция: наличие фрезерной бабки, стола, салазок, шпинделя, станины.
3. надежность и неприхотливость – качества, которые обусловили популярность указанных выше станков. на момент производства эти станки экспортировались во многие страны мира.
4. при помощи них можно проводить фрезерование, сверление, растачивание. Кроме этого отметим появление механизма поворота головки на угол 45° относительно стола. Эта особенность позволила создавать элементы, которые расположены относительно плоскости основания под определенным углом.

Кинематическая схема консольно-фрезерного станка 6Н12

Отличительной особенностью оборудования можно назвать возможность использования определенных показателей характеристик обработки: величину подачи, скорость вращения инструмента и т.д. Кроме этого все модели отличаются размером стола. Этот показатель определяет возможность обработки заготовок определенных размеров и веса.

В расшифровке первая цифра означает группу фрезерных станков, следующая буква обозначает модернизацию основной модели, вторая по счету цифра подгруппу вертикально-фрезерных станков,  последняя цифра размер стола. Остальные характеристики можно найти в спецификации.

Консольные и бесконсольные модели

Основным отличием всех вертикально-фрезерных станков по металлу можно назвать наличие или отсутствие консоли. Практически все современные варианты исполнения с ЧПУ относятся к консольному типу. Однако ранее довольно популярными были бесконсольные станки по следующим причинам:

1. Отсутствие консоли обуславливало то, что основанием для стола становился пол завода или бетонная плита.
2. Использование в качестве основания для салазок пола или бетонной плиты приводило к значительному повышению жесткости конструкции, к ее удешевлению.
3. Повышение жесткости конструкции обуславливало возможность обработки больших и тяжелых деталей.

Фрезерный станок консольного типа

Бесконсольный фрезерный станок

Однако по причине того, что основание стола не может учитываться в создаваемых программах обработки, точность обработки была значительно меньше, чем у моделей с консолями. Именно поэтому числовое программное управление крайне редко устанавливают на подобного типа станки.

Вертикально-фрезерные станки в эпохе информационных технологий

Принцип работы рассматриваемых фрезерных станков по металлу обуславливал малую подвижность шпиндельной бабки (это проводилось только в наладочных целях). Фрезерование плоских поверхностей проводится путем изменения положения стола с жестко закрепленной заготовкой относительно первоначальной координаты. Именно подобная особенность обуславливает малую точность обработки.

Всеми процессами, от установки режимов резания, до управления положения стола руководит фрезеровщик. Человеческий фактор определяет высокий процент брака по современным меркам, а также ухудшение производительности.

Затронув показатель производительности, отметим, что при конструировании станков несколько десятков лет назад не учитывалась возможность использования режущего инструмента, изготовленного из сверхтвердого материала, а также многие модели не имеют системы подачи СОЖ (смазывающе-охлаждающей жидкости). Поэтому при использовании подобных станков также нельзя повысить производительность.

Вертикально-фрезерные станки 6Т12, 6М12П, 6Р12, 6Р12Б изготавливались на заводах СССР. Уже на протяжении многих лет эти заводы прекратили свое существование, и рассматриваемые модели другие представители сферы станкостроения не выпускают из-за экономической невыгодности.

Современные вертикально-фрезерные станки

Несмотря на неоспоримое преимущество внедрения ЧПУ все же производят вертикально-фрезерные станки с механическим управлением, к примеру, JET JVM-836 TS. При их проектировании и производстве используется современное оборудование, что позволило добиться высокой точности позирования всех элементов конструкции, ее жесткости, а это благоприятно повлияло на показатель возможной точности, достигаемой при фрезеровании. Кроме этого практически все элементы конструкции стали работать от электрических приводов. Исключением можно назвать приводы подачи стола и шпинделя, которые ставят механического типа (однако проводится их дублирование электрическим приводом для возможности задания постоянной величины подачи).

Отдельное внимание заслуживают варианты исполнения с ЧПУ, к примеру, станок Haas TM-2. Применение современных технологий позволило сделать практически весь процесс автоматизированным (после ввода программы и закрепления заготовки, до ее снятия не требуется вмешательство оператора). Описание подобных фрезерных комплексов включает следующие характеристики:

1. Работа на высоких скоростях вращения шпинделя, использование больших показателей подачи, движение шпинделя в двух плоскостях, высокая скорость позиционирования вместе с автоматизацией процесса позволяют получить высокоточные детали за минимальное время.
2. Сложная система подачи СОЖ и удаление стружки из зоны резания.
3. Максимальная защита окружающих.
4. Возможность фрезерования по сложным траекториям.

Если рассматривать вопрос достоинств и недостатков, характеристики современных фрезерных станков по металлу при вертикальном расположении шпинделя, стоит указывать определенные модели, так как у них много различий и описание имеет различное содержание. Единственными их общими недостатками, которые присущи практически всем вариантам исполнения, можно считать высокую стоимость и малый гарантируемый срок эксплуатации, а при возникновении неполадок найти специалиста крайне сложно (при этом стоимость ремонта также может быть высокой).

В заключение отметим, что приведенный фрезерный станок по металлу в этом пункте, несмотря на свою сложную конструкцию, относится к вертикально-фрезерной группе, так шпиндель расположен в вертикальной плоскости. Стоимость этой модели около 50 000 $, она способно создавать готовые детали с одним перебазированием, то есть заготовка один раз должна быть перестановлена так, чтобы можно было обработать поверхность, которая при предыдущем этапе фрезерования была основанием.