Станки фрезерные и фрезерно-копировальные

Фрезерные станки относятся в большинстве своем к станкам с ручной подачей материала. Их можно классифицировать по расположению режущего инструмента: с нижним или верхним шфпинделем. Широко распространены, ввиду простоты конструкции и универсальности, станки с нижним расположением шпинделя. В советское время наиболее популярным был станок марки Ф-4, выпускавшийся несколькими заводами в СССР. Обрабатываемая заготовка укладывается на стол станка, базируется по направляющей линейке и вручную подается на режущий инструмент.

Станки служат для продольного и поперечного фрезерования по направляющим линейкам либо для криволинейного фрезерования по шаблону (цулаге). Большинство фрезерных станков могут называться фрезерно-копировальными, если есть техническая возможность режущим инструментом копировать контур, задаваемый специальными шаблонами. Кроме того, станки могут быть оборудованы шипорезной кареткой для формирования прямых или зубчатых шипов на торцах заготовок.

В России фрезерные станки выпускают несколько предприятий: Кировский, Курганский, Липецкий и Тюменский станкозаводы, «Красный металлист» в г. Ставрополе, «Кодос» в г. Костроме. Разновидностями фрезерных станков являются:

• станки с наклоняемым суппортом, конструкция которых позволяет расширить возможности оборудования, например, обеспечивает возможность обработки наклонных кромок брусковых и щитовых деталей;
• станки с набором фрезерного инструмента на шпинделе с большим вертикальным ходом, что позволяет быстро менять инструмент, не снимая его с вала;
• станки с подвижной кареткой для криволинейного фрезерования щитовых деталей или рамок по наружному контуру;
• станки с двумя шпинделями, которые обеспечивают повышение качества фрезерования.

Конструкция станка ФФД-3 производства завода «Красный металлист» благодаря автоподатчику позволяет обрабатывать погонажные изделия в режиме механической подачи. На нем можно выполнять обгонку (обработку по периметру) рамочных конструкций. За счет плавающей каретки возможна обработка по контуру любых фасонных деталей с глубиной профиля до 70 мм.

Двухшпиндельный фрезерно-профильный станок СФП-1 Липецкого станкозавода используется для профильной обработки брусковых деталей и рамочных конструкций (по наружному контуру) окон и дверей, в т. ч. балконных. У станка выдвижной стол, что позволяет обрабатывать готовую раму по внешнему контуру. Помимо рабочего шпинделя, он оснащен дополнительным подрезным шпинделем с обратным направлением вращения, что исключает появление сколов на обрабатываемом изделии. В этом конструктивная особенность станка. Механизм подачи заготовок состоит из подающей балки с приводными роликами, расположенными под углом 4° к направлению подачи в сторону плоскости обработки. Подобный механизм обеспечивает надежный боковой прижим заготовки к базовой поверхности станка. Балка может перемещаться по вертикали для настройки на заданную толщину заготовки.

Из импортных фрезерных станков преобладают немецкие и итальянские. Особенно популярны у наших потребителей станки фирмы Martin (ФРГ). Представлен универсальный фрезерный станок T27 производства этой фирмы (рис. 1).

Станок оснащен наклонным шпинделем, автоподатчиком, есть возможность установки шипорезной каретки. Система управления поддерживает процесс переналадки для фрезерования новой заготовки. Информация о высоте и угле фрезерования отражается на выносном пульте управления. Сразу после активации инструмента система подсказывает оператору, где (относительно стола и щек направляющей линейки) находится базовая точка инструмента.

Станки фрезерные с верхним расположением шпинделя предназначены для плоскостного и фигурного фрезерования брусковых и щитовых деталей как по внешнему, так и по внутреннему контуру (рис. 2).

В подобных станках используются концевые фрезы малого диаметра, работать с ними можно на высокой скорости (12 000-18 000 об./мин.). Во времена СССР на станках такого типа устанавливался преобразователь частоты, через который питался высокооборотный электродвигатель, работавший на частоте до 400 Гц и обеспечивавший скорость обработки до 24 000 об./мин. На современных станках используют моторы с частотой 50 Гц, а высокая скорость достигается с помощью клиноременной передачи.

Фрезерно-копировальный cтанок ФВК-70 c верхним расположением шпинделя (производитель — Липецкий станкозавод) можно применять для фрезерования прямолинейных и криволинейных поверхностей деталей из разных пород древесины, а также для выборки пазов и гнезд разной конфигурации, сверления и зенкования отверстий. Конструктивно станок состоит из несущей рамы, рабочего стола, фрезерной головки. Рабочий стол регулируется по высоте, фрезерная головка оснащена электродвигателем привода с частотой вращения 18 000 об./мин., расстояние от шпинделя до стойки — 700 мм.

После нажатия оператором ножной педали шпиндель поднимается, что дает возможность установить шаблон и заготовку. Копировальный палец входит в прорезь шаблона. Рабочий вручную перемещает шаблон с заготовкой по контуру прорези шаблона. Кроме вертикального хода фрезы, имеется возможность настройки стола по высоте.

На российском рынке представлены в основном станки итальянских фирм. Импортные станки отличаются высокой жесткостью узлов резания и настройки и полезными опциями, в числе которых:

• быстрый и точный пневматический подъем стола на заданную высоту;
• вакуумный прижим заготовки на столе станка;
• возможность поворота шпиндельной головки на угол до 45° для формирования наклонных фигурных кромок;
• использование в легких станках однофазного двигателя мощностью до 2 кВт для работы от сети 220 В.

Кроме универсальных фрезерных станков, есть множество специальных станков для решения конкретных задач. Заслуживает внимания, например, оригинальная разработка завода «Красный металлист» — фрезерный агрегат для обработки арочных конструкций. Станок предназначен для обработки базовых канавок и раскладок арочных элементов деревянных конструкций. Заготовки в виде ломаной линии (арки), склеенной по торцам из отдельных брусков, закрепляются на столе восемью переставляемыми упорами. На агрегате установлена фрезерная головка Makita 3612С. Обработка арочных профилей осуществляется путем перемещения вручную шпиндельной головки фрезерного устройства по штангам.

В производстве деталей деревянных домов используют специальные фрезерные станки для формирования поперечных пазов, обработки торцовых соединений и пр.

Этот станок оснащен четырьмя фрезерными головками, две из которых движутся в горизонтальной плоскости, а две — в вертикальной. Цикл обработки занимает около одной минуты при работе в автоматическом режиме.

Фрезерно-копировальные станки компьютеризированные (с ЧПУ) портального типа позволяют выполнять сложные художественные задачи с высокой производительностью при минимальных затратах ручного труда. Станки оснащены рабочим столом для крепления заготовок и фрезерным шпинделем на портале, который в свою очередь перемещается вдоль рабочего стола.

В России подобные станки пользуются большим спросом и особенно популярне модели компании Beaver. Они предназначены для решения огромного спектра задач практически во всех отраслях деревообработки, начиная от изготовления декоров, дверей, мебели и заканчивая изготовлением сложнейшей модельной оснастки на ведущих оборонных и промышленных предприятиях России.

На станках beaver устанавливаются высокочастотные шпиндели разной мощности: от 1,5 до 12 кВт., максимальная частота вращения до 24 тыс об./мин. Замена режущего инструмента может выполняться как в ручном, так и в автоматическом режиме. Модельный ряд станков представлен с рабочими столами разных размеров. Среди серийно выпускаемых станков есть модели с зоной обработки 6000 x 2000 мм.

Четырехкоординатные фрезерные станки с ЧПУ beaver (рис. 3) предназначены для фрезерования векторных орнаментов и трехмерных моделей любой сложности на плоских и гнутых мебельных фасадах, позволяет производить контурный раскрой гнутых фанерных деталей, а также вести обработку на поверхностях сложных профильных деталей.

Представленный фрезерный станок с ЧПУ наряду со стандартными работами на плоских заготовках, такими как криволинейный раскрой листовых материалов, 2D и 3D фрезеровка, гравировка и т. д., позволяет производить обработку не плоских заготовок — выгнутых и вогнутых фасадов, которые сегодня все чаще применяются в изготовлении эксклюзивной мебели и кухонных гарнитуров.

На фрезерных станках с ЧПУ скорость подачи режущего инструмента зависит от множества факторов, таких как диаметр режущего инструмента, величина съема и т. д. При этом максимально возможная скорость подачи составляет до 45 м/мин. Таким образом в среднем на фрезерование стандартного контура на одном гнутом фасаде требуется около 20-30 секунд.

Карусельные копировально-фрезерные станки QUADRO (поставщик — Ассоциация КАМИ, рис. 4) предназначены для фрезерования по шаблону. На таких станках обрабатываются криволинейные ножки и спинки стульев, подлокотники, филенки, столешницы и сиденья стульев.

При фрезеровании продольных заготовок, например ножек стульев, шаблоны расставляются по краю круглого стола, а фиксация заготовок осуществляется пневмоприжимами, которые фиксируются в Т-пазах на столе. Полное фрезерование осуществляется за 2 прохода: сначала одна сторона, затем оператор переворачивает заготовку, укладывает в соседний шаблон и фрезеруется обратная сторона. Высота шпинделя позволяет обрабатывать за один проход несколько заготовок, а вращение стола без остановок обеспечивает непрерывный цикл обработки — это позволяет достичь высокой производительности.

При фрезеровании заготовок по контуру, например столешниц или филенок в центре стола крепится шаблон, на него устанавливается заготовка, которая сверху фиксируется пневмоприжимом, расположенным над центром стола. При такой обработке пневмоприжимы из Т-пазов убираются, а заготовка вращается в центре стола вокруг своей оси. Это позволяет за один установ, а значит с высокой точностью, фрезеровать с четырех сторон. Помимо точности такая схема обеспечивает высокую производительность и безопасность оператора.

Перемещение шпинделей и их прижим к шаблонам осуществляются автоматически посредством пневмоцилиндров, скорость вращения стола можно изменять, имеется реверс шпинделей для исключения сколов, можно установить шлифовальные узлы — благодаря этим особенностям карусельные станки QUADRO широко используются на фабриках по массовому производству стульев и дверей.

Для профильного фрезерования брусковых заготовок используются двухсторонние станки проходного типа, в которых за один проход одновременно обрабатываются две кромки заготовки; таков, например, станок марки Vanguard MX6336, Китай (рис. 5).

Станок используется для обработки элементов стульев, столов, мягкой мебели. Сначала изготавливается шаблон профиля изделия (из фанеры, ДСП или плит MDF). Обработка выполняется за одну установку, заготовка проходит через фрезерные узлы, которые при помощи копировальных роликов точно повторяют контур шаблона. Плавающие шпиндели расположены супротивно. На нижней части шпинделя находятся два копировальных ролика, к которым прижимается кромка шаблона. На входе и выходе станка имеются два обрезиненных приводных ролика, которые плавно подают заготовку в зону обработки.

Для изготовления дверных филенок используются специальные фрезерно-копировальные полуавтоматы с подвижным рабочим столом прямоугольной формы. Стол способен перемещаться как в продольном, так и в поперечном направлении (в плоской системе координат).

Современные фрезерно-копировальные станки для художественной резьбы оснащаются системами ЧПУ и работают в автоматическом режиме. Например, станок Beaver-1300 (рис. 6), поставляемый Ассоциацией КАМИ, применяется для нанесения художественной резьбы на ножки стульев, изготовления капителей, пилястр и т. п.

Данные станки имеют 4 или 8 шпинделей в зависимости от модели, соответственно одновременно обрабатываются 4 или 8 заготовок закрепленных в центрах. Станок имеет 4 управляемые оси: перемещение шпинделя вдоль заготовки, поперек заготовок, вверх/вниз и вращение заготовки. Наличие 4-х управляемых осей позволяет обрабатывать криволинейные заготовки со всех сторон, например ножки стульев «кабриоль», которые имеют S-образную форму.

Помимо тел вращения могут обрабатываться и плоские заготовки, например накладки на мебель, картины и т.п. Для этого на станок устанавливается плоский стол и применяется 3 управляемые оси, ось вращения не используется. Для работы используются специальные программы, например Powermill, Type3 и другие. Такие программы интуитивно понятны и не требуют специальных знаний программирования.

В лазерно-копировальных станках режущим инструментом является лазерный луч, движением которого управляет специальная компьютерная программа. При этом не требуется крепить материал, так как лазерный луч не оказывает давления на заготовку.

Обычно такие станки используют для резки и гравирования деталей из древесины, древесных и иных материалов (вплоть до металлических). Лазер выжигает изображение на поверхности, в зависимости от породы древесины цвет гравировки варьирует от бледно-желтого до темно-коричневого, почти черного. Готовое изделие можно покрыть лаком. Подобное оборудование широко используется для изготовления, упаковки, украшений мебели, сувениров, ножей, элементов рекламных конструкций и пр.