Как выбрать фрезерный станок по металлу: видео и фото

Особенности и назначение фрезера

Все элементы станка крепятся к массивной основе, внутри неё находится основная рабочая деталь – шпиндель, который вращает фрезу, выполняющую расточные, сверлильные и нарезные операции.

Электродвигатель обеспечивает длительность процесса фрезерования и позволяет регулировать скорость вращения режущих частей устройства.

Деревообрабатывающие агрегаты используются, как для промышленных целей, так и в домашних условиях.

К бытовым сферам применения относятся:

монтаж фурнитуры для дверей и замков;
создание резьбы по древесине;
выбор пазов и формирование отверстий;
корректировка внешнего слоя обшивочной доски;
изготовление паркета;
боковая и профильная отделка плинтуса, половых досок;
подготовка строительного бруса;
обвязка корпусной мебели и дверей;
создание оконных блоков.

Принцип работы фрезерных станков

Практически все фрезерные станки работают по одинаковому принципу. Отличия могут быть только в их функциональных возможностях.

Основные элементы фрезерного станка

Основными конструктивными элементами таких станков являются: несущая станина, рабочий стол, прижимные элементы, цанга и цанговый патрон, в котором закрепляется рабочий инструмент, портал с закрепленным на нем шпинделем, который имеет возможность перемещаться, приводной электродвигатель.

Рабочим инструментом любого фрезерного станка является фреза, конструкция и размеры которой зависят от того, какой конфигурации деталь подлежит обработке. Рабочий инструмент закрепляется в цанговом патроне при помощи хвостовика, а вращение ему передается от приводного электродвигателя через систему передач. Основным назначением фрезы является снятие лишнего слоя металла с заготовки, в чем, собственно, и заключается суть обработки на таком станке.

Шпиндель станка размещается на подвижном портале, перемещениями которого управляют специальные контроллеры, если речь идет об оборудовании с ЧПУ. Электронная система такого оборудования включает в себя контроллеры ЧПУ (числовое программное управление), вспомогательные элементы системы и соединительные детали. Принцип работы моделей станков с ЧПУ заключается в следующем: специальная программа считывает чертежи детали, которую необходимо получить в результате обработки, формирует электронные команды, которые передаются на рабочий орган станка.

Отдельного внимания заслуживают широкоуниверсальные станки, которые представляют собой гибрид моделей горизонтального и вертикального типа. В их конструкции также имеется цанга, цанговый патрон и зажимы, но коробка передач таких станков передает все движения от одного электродвигателя. Их отличительной особенностью является наличие ручного режима, с помощью которого можно контролировать работу ходового блока.

Пример кинематической схемы (консольно-фрезерный станок)

Дополнительные элементы имеют в своей конструкции пятикоординатный фрезерный станок по металлу и гравировальное оборудование. Такое оборудование оснащено дополнительными зажимными элементами, которые позволяют установить на нем гравировщик. Инструмент такого оборудования вращается за счет карданного вала, которым он напрямую соединен с электродвигателем.

Самыми простыми по своей конструкции являются ручные фрезерные станки по металлу. Такое оборудование обладает невысокой мощностью, а его конструкция состоит из цанги с цанговым патроном, ротора, головки привода и электродвигателя. Естественно, функциональные возможности такого станка тоже ограничены: с его помощью можно выполнять только самые простые фрезерные операции.

https://youtube.com/watch?v=I8guYo1rGyo

Ресурс работы, которым обладает станок фрезерной группы ручного типа, также невысок и составляет не более 10 000 часов. Наиболее слабыми узлами в таком оборудовании, которые первыми выходят из строя, являются цанга и цанговый патрон, прижимы, приставка и шпиндель. Но его невысокую надежность и долговечность вполне компенсирует низкая стоимость. Приобретать его есть смысл в том случае, если пользоваться им вы планируете нерегулярно.

Бесконсольные фрезерные

Имеют шпиндель, совершающий вертикальные перемещения, а передвижения фрезерного стола напоминают крест (перемещаются продольно-поперечно). Такая траектория движения рабочего стола определила второе основное название оборудования этого типа — фрезерные станки с крестовым столом. Особенность таких агрегатов — это не консольное, а жесткое основание для установки заготовки; распространенное назначение — фрезерование крупногабаритных деталей значительной массы.

Это интересно: Изготовление фильтра циклон для пылесоса своими руками

Разные модели

На промышленных предприятиях, в мастерских и в профильных учебных заведениях применяются разные виды станков. В основе классификации устройств для фрезерования лежат особенности их конструкции и принцип работы. Самыми распространенными являются ниже рассмотренные типы фрезерных станков.

Универсальные модели с поворотным столом

Позволяют изготавливать крупногабаритные детали. Это может быть резка по горизонтальной и вертикальной оси или винтовая нарезка материала.

Универсальная модель с поворотным столом

Конструкция такого станка имеет ряд особенностей – основные узлы и коробка скоростей располагаются внутри станины, а консоль и рабочая поверхность передвигаются в разных направлениях.

Под горизонтально расположенный шпиндель подходят всевозможные фрезы, например, цилиндрические, дисковые и угловые. На рабочий стол фрезерного станка можно поместить дополнительное оборудование, которое позволит расширить его технические возможности.

Горизонтальный фрезерный станок

Отличается простотой эксплуатации и технического обслуживания. Это надежное устройство, которое широко используется во многих мастерских. В его конструкции отсутствует поворотная часть – во время работы стол перемещается параллельно и перпендикулярно оси шпинделя.

В качестве рабочего инструмента могут использоваться концевые, цилиндрические, торцевые, угловые и фасонные фрезы. Рабочие узлы находятся на станине, а коробка скоростей, приводящая в движение шпиндель, размещена внутри.

Широкоуниверсальный

Этот фрезеровочный станок является многофункциональным устройством. В нем имеется дополнительная часть шпинделя, которую можно крутить под любым углом с помощью специального выдвижного хобота.

На нее монтируется накладные элементы, например, резаки или сверла, которые позволяют не только фрезеровать, но и совершать разные операции. Например, сверлить или точить. С помощью выдвижной фрезы можно выполнять любые работы по металлу.

Одновременные действия с двумя ножами повышают производительность труда, поэтому такие модели станков подходят для применения не только в частных мастерских, но и в промышленности.

Вертикальный консольно-фрезерный станок

Предназначен для внутренней и внешней обработки деталей с разным типом поверхности. Его шпиндель вращается вокруг вертикальной оси и подходит для работы с торцовыми, концевыми и шпоночными фрезами и фрезерными головками.

Во многих усовершенствованных моделях он может смещаться и занимать относительно детали горизонтальное положение. От размера вертикального консольно-фрезерного станка зависят габариты основных узлов прибора, мощность электродвигателя и расстояние наибольшего перемещения стола.

Бесконсольный фрезерный станок с крестовым столом

Способен выполнять сложные операции на высоких скоростях. В отличие от вертикального фрезерного станка по металлу, он может обрабатывать массивные детали. Это обусловлено особенностями конструкции прибора, которая отличается от стандартных моделей.

В нем нет консоли, движение рабочего стола осуществляется на жестких станинах, а шпиндельная головка скользит по стоечным направляющим. Кроме своих основных функций, она справляется с задачами коробки передач.

Под это устройство подходят твердосплавные торцевые, концевые и цилиндрические фрезы. Основные и вспомогательные движения могут выполняться как вручную, так и автоматически.

Разновидности оборудования

Вне зависимости от разновидности, все фрезерные станки работают по одному и тому же принципу. Классифицируются они на основании различий, заключающихся в наличии дополнительных элементов, повышающих их функциональность. К примеру, некоторые установки оборудованы устройствами в виде долбежной головки, приспособления для нарезания гребней и пр.

https://youtube.com/watch?v=yjV5dwtuREs

Вертикально-фрезерные агрегаты

Вертикально-фрезерный станок позволяет обрабатывать все существующие типы металлов и производить сверлильные операции. Такие агрегаты выпускаются в двух исполнениях:

консольном;
бесконсольном.

Отсутствие конструкции консоли в вертикально-фрезерном станке компенсируется установкой на основании направляющих. Именно по ним передвигается рабочий стол. В головке шпинделя расположена коробка скоростей, регулирующая скорость его вращения. В консольных установках перемещение гильзы и головки возможно вдоль оси.

Горизонтально-фрезерные машины

Горизонтально-фрезерные станки отличаются горизонтальным расположением шпинделя и предназначены для обработки крупногабаритных элементов. Возможность использования различных типов фрез позволяет проводить самые разнообразные операции. В стандартную комплектацию не входит лишь устройство для операций с винтовыми поверхностями.

Горизонтально-фрезерный станок устанавливается на стол. Все механизмы агрегата размещены в его основании. Внутри расположена только коробка скоростей.

Сверлильно-фрезерные агрегаты

Этот вид фрезерных станков отличен от собратьев наличием сверлильно-фрезерной головки. Такая особенность предоставляет возможность обрабатывать наклонные и угловые поверхности, а также пазы негабаритных деталей. Вращение рабочей головки может осуществляться в противоположных направлениях.

Описание оборудования универсального типа

Универсальный фрезерный станок предназначен для обработки любых металлических элементов, вне зависимости от их конфигурации. По этой причине такие агрегаты наиболее востребованы в частных мастерских. Их закупают предприятия малого бизнеса, занимающиеся ремонтом.

Использование фрезерных станков универсального типа оправдано при необходимости выполнения каких-либо действий с деталями, имеющими большой размер. Их можно устанавливать горизонтально или вертикально. Не станет преградой и спиралевидная поверхность.

Этому способствует наличие горизонтальных и вертикальных направляющих, по которым передвигаются консоль и рабочий стол. Важные узлы и механизмы агрегата надежно спрятаны во внутренней части основания.

Возможности настольных агрегатов

Настольные фрезерные станки устанавливаются в домашних мастерских, в учебных заведениях и производственных цехах, которые не специализируются на выполнении работ подобного рода.

Отличительной особенностью настольных фрезерных станков по металлу является универсальность. В стандартную комплектацию входят различные виды фрез, позволяющих обрабатывать самые разные заготовки. С помощью такого устройства удастся выполнить и другие операции, к числу которых относятся сверление, нарезание резьбы и прочее.

Агрегаты с ЧПУ

В эту категорию включаются:

фрезерные станки с числовым программным управлением;
обрабатывающие центры с числовым программным управлением;
настольные механизмы с числовым программным управлением.

Фрезерный станок с ЧПУ

Работа оборудования с ЧПУ контролируется специальной компьютерной программой. Поэтому в процессе обработки исключается возможность проявления человеческого фактора. А сами агрегаты отличаются высокой стоимостью и востребовано лишь на крупных промышленных предприятиях, специализирующихся на производстве определенного вида деталей.

Настольный вариант фрезерных станков с ЧПУ заслуживает отдельного внимания. Хотя они отличаются небольшими габаритами, с их помощью можно придать заготовке любую форму. Установки с ЧПУ в настольном исполнении позволяют выполнять самые разные технологические операции с металлом, в том числе растачивание, сверление и зенкерование.

Широкоуниверсальные устройства

Такой фрезерный станок по металлу снабжен дополнительной рабочей головкой. Но главная особенность заключается в ее подвижности, что позволяет работать с заготовкой, располагая ее под любым углом.

Для обработки металлических элементов, имеющих сложную конфигурацию, предусмотрена возможность установки на поворотный шпиндель накладной головки. Также существуют бесконсольные модели с кареткой, для передвижения которой предусмотрены горизонтальные направляющие.

Задача

Вообще говоря, «на скорую руку» делаются бутерброды и салаты, романтический ужин можно соорудить на скорую руку, но не станок. Тем не менее, я вынес это словосочетание в заголовок статьи. Почему? Попробую объяснить.

«На скорую руку» это значит технологично для домашнего производства. Т.е. станок должен быть сконструирован так, чтобы его можно было изготовить, используя минимальный набор самых обычных слесарных инструментов. Буквально, если у вас в арсенале имеется электролобзик с пилкой по металлу, сверлильный станок, плашки-метчики и напильник, то этого должно быть достаточно. На худой конец, сгодится простая ножовка по металлу и дрель.

Кое-кто скажет: «Ну, ты загнул, товарищ! Так не бывает», и будет прав. Так действительно не бывает. Потому что, если фрезерные работы можно исключить полностью, то без элементарных токарных работ нам не обойтись, значит, работ этих должно быть совсем не много, все остальное – ручками, на кухне.

Ставя перед собой такую задачу, надо хорошо понимать, что осуществить задуманное можно только при условии широкого применения покупных комплектующих и стандартных алюминиевых профилей. Направляющие – этакие краеугольные камни портального гравировально-фрезерного станка — тоже придется купить, а они дорогие. Так что, «на скорую руку» не значит дешево!

И последнее соображение. «На скорую руку» ассоциируется с понятиями просто и быстро. Если с определением «просто» можно согласиться, то быстро вряд ли получится. Изготовление даже простых деталей может затянуться на неопределенный срок, но как говорится, «терпение и труд – все перетрут».

Подытожим:

Для фрезерования бальзы, фанеры, дерева, пластиков и тонких (до 2 мм) алюминиевых сплавов.
На линейных шариковых направляющих и зубчатых ремнях.
Рабочее поле не менее 1000х300х90.
Разрешение позиционирования не хуже 0,1 мм.
Скорость позиционирования не менее 2 м/мин.

Преимущества портативного (настольного) оборудования

Портативное оборудование имеет несколько определенных преимуществ:

Занимает небольшое количество места. Подходит для маленьких помещений с небольшим свободным пространством.
Есть возможность выполнять самые разные технологические операции: гравировку, фрезеровку, сверление отверстий и расточку, обработку торцов и выборку пазов. Функциональность ненамного уступает крупным промышленным моделям.
Компактная модель издает меньше шума и практически не вибрирует.
Для подключения достаточно общую сеть в 220В.
Оборудование небольшой массы можно передвигать по мастерской, по мере необходимости. Несложность в транспортировке и мобильность устройства позволяют использовать его в наиболее удобных местах. При необходимости можно вывезти из одной мастерской в другую с минимальными затратами.

Немаловажным преимуществом настольных станков является и их небольшая стоимость. Сейчас такое оборудование используется даже на крупных производствах. Единственный его минус – ограниченный допустимый размер обрабатываемых заготовок на порядок меньше, чем у промышленных агрегатов.

Как выбрать

Существует несколько основных функциональных особенностей, на которые стоит обращать внимание при выборе станка для работы в домашней мастерской

При этом важно учитывать, какие работы будут на нем производиться, необходимый размер рабочего стола, мощность и частоту вращения шпинделя, допустимую скорость обработки

Направляющие

От их расположения напрямую зависит направление хода шпинделя. Настольные станки в основном снабжены направляющими скольжения или полированным валом, как наиболее бюджетный вариант.

Мощность электродвигателя

От этого параметра зависит, с какими именно металлами сможет работать мастер. Для заготовок из твердых сплавов и высоколегированной стали используется более мощный электродвигатель, чем для работы с мягкими сплавами.

Уровень шума

Если мастерская находится дома, то важно, чтобы уровень шума от работающего агрегата не сильно беспокоил соседей. Поэтому лучше выбирать оборудование с максимально низким показателем шума

Дополнительные и защитные приспособления

Несмотря на стандартную конструкцию настольного фрезерного станка по металлу, многие модели снабжены дополнительными устройствами и различными защитными приспособлениями

Особое внимание стоит уделить наличию защитных щитков и системы, улавливающей стружку

Система охлаждения

Во время рабочего процесса активно нагревается как сама фреза, так и поверхность обрабатываемой заготовки. Системы охлаждения могут быть водные и воздушные. При отсутствии системы охлаждения мастеру придется регулярно останавливать работу оборудования, чтобы дать ему остыть. В противном случае можно сломать инструмент или попортить заготовку.

Каким конструкциям отдать предпочтение

Не все могут позволить себе приобрести, скажем, обрабатывающий центр с ЧПУ для изготовления мелкосерийных деталей в домашних условиях, станок форматного типа или для токарных работ. Но самодельный агрегат с ЧПУ, сделанный собственноручно – реально. Собранное устройство в умелых руках продемонстрирует образцы правильной обработки деталей.

Собирая механику программируемых станков, обычно применяют самодельные линейные направляющие, так как в устройствах с круговым движением нет необходимости

Обратим внимание на некоторые конструкции, применяемые при этом

Оцинкованные или хромированные трубы

Они идут с различным диаметром можно использовать как стержни при монтаже маломощных устройств – плоскошлифовальных наждаков, сверлильных или токарных станков. По шлифованному цилиндрическому стержню осуществляется движение бронзовой втулки. Иногда суппорт делают и без нее. У труб – невысокая цен, их легко обрабатывать. Хотя есть минус: небольшой ресурс (стирание защитного слоя наступает спустя 15-20 проходок, после чего сталь изнашивается более интенсивно); нет нужного уровня прочности при высоких нагрузках.

Фрезер

Эффективен фрезер, в котором направляющий механизм изготовлен на основе бывшего в употреблении матричного принтера или печатной машинки «Янтарь». При таком варианте прослужит долго. Не нужно искать очень широкие подшипники, их внутренний поперечник должен равняться диаметру болтов.

Мебельные стержни

Проблему механики для станков с ЧПУ можно правильно решить при помощи мебельных стержней. Тем более, что самоделки с их применением гарантируют тщательную обработку на деревообрабатывающем, ленточно-шлифовальном оборудовании, и даже фрезерном с невысокой мощностью. Мебельные комплектующие относятся к дешевым, хотя ресурс у них небольшой.

Полированный вал

Недорогой и часто применяющийся тип направляющей. Сущность обработки – индукционно закалить верхний слой, что способствует повышению длительности эксплуатации и снижению интенсивности процесса изнашивания. Затем вал полируется, и каретка движется при минимальном трении.

Самодельные

Часто практикуется установка самодельных направляющих, используя то, что есть в наличии. Например, можно воспользоваться стальным уголком, подшипниками, гайками и болтами.

ВАЖНО! Не берите алюминиевый, в таком случае надо быть готовым к частой замене детали. Дорожки в ней выедают шарикоподшипники каретки. Предпочтение лучше отдать стальному уголку

Если использование механизма ожидается интенсивным, лучше его закалить и отшлифовать для снижения трения на подшипниках

Предпочтение лучше отдать стальному уголку. Если использование механизма ожидается интенсивным, лучше его закалить и отшлифовать для снижения трения на подшипниках.

Штоки

Собирая маленький домашний станок, иногда пользуются, как направляющими, – штоками автомобильных стоек из отечественного авто. Они прочны и изготовлены из металла высокого качества. Это ощутимо сократит затрату средств на стоимость комплектующих.

Есть и такой вариант: алюминиевые шины из распредустройства трансформаторной подстанции с впрессованными медно-графитными втулками от стартера МАЗа. А подвижные узлы делают из пневмоклапанов, которые применяются для управления пневмоцилиндрами.

При изготовлении направляющих и кареток для чпу своими руками (роликовых или шариковых), надо пользоваться такими ожидаемыми критериями:

сохранение заданных параметров;
плавное линейное перемещение кареток;
эффективность работы;
низкое трение.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! Некоторые умельцы советуют в механике на станке обойтись без втулок. Такой вариант возможен, но это чревато ухудшением производимых изделий, а сроки эксплуатации установленного устройства из стержней – снизятся

Советы и рекомендации

Управление токарными станками ЧПУ осуществляется через запуск и остановку двигателей. На подачу каждого направления следует ставить шаговый электродвигатель:

вращение шпинделя;
продольное перемещение суппорта;
поперечное перемещение резцедержателя.

При наличии других автоматических подач, каждая из них подключается к своему двигателю.

Станку с ЧПУ, даже самодельному, необходимы определенные условия эксплуатации и хранения:

температура в помещении от +10 до +25 градусов;
влажность ниже 80%;
стабильное напряжение.

Электроника и электрооборудование чувствительны к перепадам напряжения. Для стабильной работы станка с ЧПУ, необходимо устанавливать стабилизатор напряжения.

Систематизация по базовому размеру

Стандартами регламентируются базовые параметры оборудования, характерные этому типу. Для группы токарных и круглошлифовальных станков это максимальный размер детали под обработку.

У фрезерных станков основным считается габарит рабочего стола для установки заготовок и оснастки. Для поперечно-строгальных станков базовым является величина хода ползуна.

Совокупность станков для одного вида обработки, с похожей кинематикой, устройством, но отличающихся главными размерами, называется размерным рядом. Например, согласно нормативам у зубофрезерных станков различают 12 типоразмеров с максимальным диаметром заготовки для обработки от 80 мм до 12,5 тыс. мм.

Как выбрать фрезерный станок по металлу