Электрооборудование металлообрабатывающих станков,
фрезерные станки,общие сведения

Фрезерные станки предназначены для обработки наружных и внутренних плоских и фасонных поверхностей, прорезки канавок, нарезки наружной и внутренней резьбы, зубчатых колес и т.п.
Особенностью этих станков является рабочий инструмент — фреза, имеющая множество режущих лезвий.
Главное движение — вращение фрезы, а подача — перемещение изделия вместе со столом, на котором оно закреплено.
В процессе обработки каждое лезвие фрезы снимает стружку в течение доли оборота фрезы, а сечение стружки изменяется непрерывно от наименьшего до наибольшего.
Выделяются две группы фрезерных станков: общего назначения (например, горизонтальные, вертикальные и продольно-фрезерные) и специализированные (например, копировально-фрезериые, зубофрезерные).
Вертикально-фрезерные применяются в основном для обработки плоскостей торцевыми фрезами или для фрезерования пазов, шпоночных канавок и т.п.
Представление о составе и расположении оборудования таких станков дает рис. 4.5-1.

Все оборудование крепится на станине (6), в верхней части которой установлена поворотная фрезерная головка (1).
На консоли (4) размещаются салазки (3) и рабочий стол (2), на котором крепится изделие.
Консоль может перемещаться вверх и вниз по направляющим станины (6), а салазки (3) способны перемещаться по горизонтальным направляющим консоли (4). В свою очередь, рабочий стол (2) перемещается по направляющим салазок (3).
Таким образом, станок имеет три взаимно перпендикулярных движения, которые осуществляются электродвигателем подач (7), встроенным в коробку подач (5).
В головке фрезерной (1) устанавливают фрезу (инструмент), движение (вращение) которой сообщается от электродвигателя (8) через коробку скоростей, расположенную внутри станины (1).
Горизонтально-фрезерные применяются для обработки плоскостей цилиндрическими фрезами, для прорезания канавок дисковыми фрезами, для обработки линейных плоскостей фасонными фрезами и т.п.
В отличие от вертикально-фрезерных, где шпиндель расположен вертикально, эти станки имеют горизонтальное расположение шпинделя.
Разновидностью станков являются продольно-фрезерные, на которых производится фрезерование любых плоских поверхностей изделий крупного размера.
Продольная подача сообщается столу с деталью, а вертикальная и поперечная — инструменту.
Копировалъно-фрезерные применяются для обработки пространственно сложных плоскостей методом копирования по шаблонам.
В качестве примера можно назвать поверхности штампов, прессовых форм, рабочих колес гидротурбин и др.
На универсальных станках обработка таких поверхностей слишком сложна или вообще невозможна.
Разновидностью этих наиболее распространенных станков являются электрокопировальные, имеющие электрическое следящее управление.
Представление о составе и расположении основного оборудования станка дает рис. 4.5-2.

На станине (1) установлены две вертикальные стойки: подвижная (3) и неподвижная (8). Подвижная стойка размещена на столе (2), который перемещается по направляющим станины.
Для закрепления шаблона и заготовки на передней плоскости предназначена крепежная плита (4).
На неподвижной стойке (8) находится траверса (9) со шпиндельной бабкой (10) и пультом (11).
В корпусе шпиндельной бабки (10) находится двигатель шпинделя, коробка скоростей и шпиндель (S) для фрезы.
Шпиндельная бабка (10) перемещается по направляющим траверсы (9) вдоль своей оси, а траверса, в свою очередь, — по неподвижной стойке (8), имеющей вертикальные направляющие. На кронштейне (7) шпиндельной бабки (10) установлена копировальная головка (6) с копировально-измерительным прибором.
Таким образом, станок имеет три взаимно перпендикулярных движения:
- горизонтальное перемещение стола (2),
- вертикальное перемещение шпиндельной бабки (10) вместе с траверсой (9),
- поперечное перемещение шпиндельной бабки (10) вдоль своей оси. Объемная обработка производится горизонтальными или вертикальными строчками.
Рабочий инструмент: пальцевые цилиндрические и конусные или торцевые фрезы.

Система копирования

Основным элементом копировальной системы является копировальный прибор, который жестко связан со шпиндельной бабкой.
В процессе копирования по поверхности модели (шаблона) движется копировальный палец, форма которого точно соответствует режущему инструменту.
Перемещения копировального пальца передаются инструменту через промежуточную систему управления. В связи с этим выделяют два вида копирования:
- с непосредственным механическим управлением,
- со следящим управлением.
Системы электрического копирования, получившие наиболее широкое распространение, разделяются на два типа:
• системы прерывистого релейного управления с контактным копиро-вально-измерительным прибором, который управляет электромагнитными муфтами подач (например, для токарно-копировального станка),
• системы непрерывного управления с бесконтактной копировальной головкой (КГ) и бесступенчатым регулированием скорости подач.

Бесконтактная индуктивная КГ представлена на рис. 4.5-3, который дает представление об ее устройстве и принципе действия.

Копировальный палец (8), расположенный на шпинделе (9), связан с корпусом головки шаровым шарниром (10).
Шпиндель через шарик (11) упирается во втулку (12), закрепленную на рычаге (13), на конце которого установлен якорь (1).
Якорь (1) находится между сердечниками дифференциального трансформатора, магнитная система которого состоит из двух «Ш-образных» сердечников (2 и 3).
На средних стержнях уложены первичные (4 и 7) и вторичные (5 и 6) обмотки. Первичные обмотки соединены последовательно-согласно и включены в сеть (~Uс), а вторичные — последовательно-встречно и включены в систему управления (Uy).
Выходной сигнал (Uу) копировальной головки определяется положением якоря (1) между сердечниками (2 и 3), которое зависит от степени нажатия на палец (8).
Якорь в среднем положении (рассогласование δ = 0). Магнитные потоки в сердечниках (2 и 3) будут одинаковые, ЭДС вторичных обмоток равны, но направлены встречно, напряжение на выходе отсутствует (Uy = 0).
Якорь смещен вверх (рассогласование δ > 0). Магнитный поток в сердечнике (2) возрастет, а в сердечнике (3) уменьшится. На выходе появится напряжение (Uy > О).
Якорь смещен вниз (рассогласование δ < 0). Магнитный поток в сердечнике (2) уменьшится, а в сердечнике (3) возрастет. На выходе появится напряжение (Uy < 0).
Примечание — Амплитуда и фаза Uу зависят от знака и величины рассогласования.
Электропривод
Основные требования к ЭП:
- диапазон регулирования скоростей шпинделя от 20 до 60 : 1 при постоянной мощности двигателя и ступенчатом регулировании;
- диапазон регулирования подачи до 30 : 1;
- режим работы — продолжительный при постоянной нагрузке. Электродвигатели:
• АД с КЗ-ротором — для вспомогательных приводов (насосы смазки, охлаждения, гидросистем, для быстрого перемещения и др.).
• АД с КЗ-ротором, одно- или многоскоростные в сочетании с коробкой скоростей (для главного движения с отбором мощности на подачу). Станки малой и средней мощности.
Примечания:
1. В станках, не предназначенных для зуборезных работ, для подачи целесообразно применять отдельный ЭД, что значительно упрощает конструкцию станка.
2. В тяжелых продольно-фрезерных станках главный привод от АД со ступенчатым регулированием скорости вращения шпинделя (без отбора мощности на подачу).
• Система Г-Д с ЭМУ в качестве возбудителя или ТП-Д (наиболее современная) с ДПТ — для привода подачи стола и фрезерных головок тяжелых продольно-фрезерных станков.