Особенности горизонтально-/вертикально- фрезерных обрабатывающих центров

Обрабатывающие центры ведут свое происхождение от сверлильно-фрезерных станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Отличает их от своих более простых собратьев обязательное наличие сменщика инструмента, ограждения рабочей зоны, а также других необязательных опций, таких как конвейер для удаления стружки, подача охлаждающей жидкости в зону резания через шпиндель и др. В зависимости от расположения оси вращения шпинделя обрабатывающие центры делятся на вертикальные и горизонтальные. Оба типа станков предназначены для автоматического и полуавтоматического выполнения разнообразных операций по обработке металлических деталей с высокой скоростью и точностью. Возможна обработка заготовок из черных и цветных металлов, их сплавов и пластмасс в условиях мелкосерийного и серийного производства. В качестве концевого инструмента могут применяться сверла, зенкеры, метчики, развертки, широкий ассортимент фрез из быстрорежущих сталей и твердых сплавов, а также - в случае высокоскоростных шпинделей - инструменты для шлифования и полировки.

Как уже говорилось, все обрабатывающие центры (ОЦ) оснащены автоматическим сменщиком инструментов (ACИ в русской аббревиатуре или ATC – Automatic Tools Changer – в английской). Сочетание АСИ и программного управления контроллером ЧПУ позволяет добиться высокой точности и низкой шероховатости металлообработки в сочетании с высокой производительностью. Емкость АСИ, как правило, составляет от 6 до 60 позиций. Такой набор инструментов дает возможность на одном станке осуществлять полный цикл изготовления детали от чернового фрезерования до чистовой обработки поверхности.

Общая отличительная особенность обрабатывающих центров от других многокоординатных станков состоит в том, что у ОЦ шпиндель крепится на неподвижной консоли. Изменяемый вылет шпинделя представляет собой одну из координат (осей), а перемещение стола в двух горизонтальных направлениях - еще 2 оси.

В то время, как большинство обрабатывающих центров имеет 3-мерную систему перемещения инструмента относительно детали, для обработки изделий сложной формы зачастую требуется управление режущим инструментом или деталью (столом) еще по одной или нескольким дополнительным координатам (осям). Для таких работ предназначены 4-, 5- и 6- координатные ОЦ. Некоторые 3-координатные станки по заказу могут быть изготовлены в 4- и 5-координатном исполнениях.

Обрабатывающие центры стандартно комплектуются системой позиционирования и калибрования положения обрабатывающего инструмента. Опционально возможна комплектация приборами для контроля вылета и диаметра режущего инструмента (например, фирмы Renishaw). Применение таких устройств экономит время, необходимое на подготовку и наладку станка. Лазерные системы позиционирования дают возможность контролировать взаимное положение детали и инструмента, а также геометрию обрабатываемой поверхности непосредственно во время работы, что увеличивает точность и повторяемость операций.

Многие отрасли современного машиностроения и, в особенности, тяжёлого машиностроения требуют выполнения фрезерных, расточных, сверлильных и многих других работ на крупногабаритных деталях с большой массой в условиях серийного и индивидуального производства. Потребность в обработке резанием крупногабаритных деталей чаще всего возникает в судостроении, автомобильной промышленности, металлургии, авиационной и космической промышленности, энергетической промышленности, станкостроении, производстве вагонов поездов и тепловозов, производстве арматуры для труб большого диаметра, редукторов, корпусов крупных агрегатов.

Для проведения таких работ, как правило, используются горизонтально-фрезерные обрабатывающие центры с ЧПУ. Особенность компоновки этих станков состоит в горизонтальном расположении шпиндельной бабки при горизонтальном расположении рабочего стола. Такая компоновка позволяет добиться высокой жёсткости конструкции станка, что является весьма важным при комплексной черновой и чистовой обработке крупногабаритных тяжёлых деталей. Перемещения по осям Х и Y осуществляются за счёт движения рабочего стола, а по оси Z за счёт перемещения самой шпиндельной бабки. При этом, как правило, рабочий стол является поворотным, для обработки, закреплённой на нём заготовки с четырёх сторон.

Так же для увеличения производительности и уменьшения цикла обработки горизонтально-фрезерные обрабатывающие центры оснащаются устройством автоматической смены паллет. Паллет может быть как две, так и больше (на больших обрабатывающих центрах). Это позволяет исключить из общего времени цикла обработки время установки детали, что является большой экономией времени, так как при больших габаритах и весе заготовки её установка бывает затруднена.

Горизонтально-фрезерные обрабатывающие центры, как правило, обладают приводом большой мощности и многопозиционным инструментальным магазином, что позволяет производить без переналадки обширный спектр операций таких как: фрезерование, сверление, нарезание различных внутренних и внешних резьб, зенкерование и развёртывание отверстий, торцевание и т.д.

Рис 8. Особенности фрезерных станков