Шпоночно фрезерный станок: принцип работы

Шпоночно фрезерный станок предназначен для фрезерования шпоночных пазов в различных валах. Существуют шпоночно фрезерные станки, размер паза на которых обеспечивается размером инструмента.

Такие станки обычно работают по одному из следующих циклов: 1) врезание фрезы на полную глубину паза с последующей продольной подачей ее на длину паза (рис. 1, а); 2) работа по маятниковому циклу, т. е. многократное быстрое возвратно-поступательное продольное движение фрезы на длину паза с врезанием в конце каждого хода на не большую часть его глубины (рис. 1, б). В первом случае производительность станка выше; при работе по второму способу достигается стойкость инструмента значительно больше, что для станков этого типа особенно важно, так как после переточки фрезы ее диаметр уменьшается, и она становится непригодной для изготовления пазов точной ширины.

Шпоночно фрезерные станки, работающие немерным инструментом, позволяют получать точные по ширине шпоночные пазы независимо от фактического диаметра фрезы. Такие станки работают по первому способу, но фреза устанавливается в них либо эксцентрично относительно оси шпинделя (рис. 1, в), либо совершает дополнительное осциллирующее движение в поперечном направлении (рис. 1, г).

Рис. 1. Способы фрезерования шпоночных пазов на фрезерных станках

По расположению шпинделей и их числу шпоночно фрезерные станки подразделяются на горизонтальные и вертикальные, одношпиндельные станки и многошпиндельные станки.

На рис. 2 показан вертикальный двухшпиндельный шпоночно фрезерный станок ДФ-82Д, работающий мерным инструментом по маятниковому циклу. Станок имеет две шпиндельные бабки 1, станину 4, консоль 3, которую при наладке можно вручную перемещать вертикально на 300 мм, стол 2, перемещаемый в поперечном направлении вручную.

На этом станке можно фрезеровать одновременно два шпоночных паза шириной от 3 до 20 и длиной до 300 мм. В конце каждого продольного хода происходит врезание на глубину не более чем на 0,6 мм при скорости продольной подачи в пределах 450-1200 мм/мин. Благодаря небольшой глубине резания стойкость фрезы очень велика, и она редко выходит из строя, обеспечивая высокую точность и чистоту обработки.

Рис. 2. Вертикальный двухшпиндельный шпоночно фрезерный станок ДФ-82Д.

Обе шпиндельные бабки шпоночно фрезерного станка одинаковые; каждая имеет самостоятельный гидравлический привод, обеспечивающий продольную подачу и подачу шпинделя на врезание. Шпиндель имеет 12 ступеней скорости вращения от 270 до 3380 об/мин. Он приводится от двухскоростного электродвигателя D1 через трехступенчатую клиноременную передачу со сменными шкивами (рис. 3). Этот же электродвигатель приводит во вращение и насос Н гидравлического привода. Масло от насоса Н через фильтр Ф поступает к вспомогательному золотнику З1, управляющему золотником 32. Перекладка золотника 31, производится в конце каждого хода механическими упорами. Одновременно масло от насоса Н поступает через дроссель Д1, в штоковую полость гидроцилиндра Цn продольных подач. В зависимости от положения золотника З2, гидроцилиндр Цn движется вправо или влево. При движении вправо бесштоковая полость гидроцилиндра Цn соединяется через золотник 32 с баком, а при движении влево - со штоковой полостью. В последнем случае гидроцилиндр Цn работает по дифференциальной схеме. Скорость продольных подач настраивается дросселем Д1 бес ступенчато в диапазоне 450...1200 мм/мин.

Вертикальное перемещение пиноли шпинделя шпоночно фрезерного станка может осуществляться либо вручную, посредством квадрата М1, вращение которого через червячную пару z1/z2 передается реечному колесу z3, перемещающему пиноль шпинделя; либо с помощью гидроцилиндра Цв, поршень которого, сообщая осевое перемещение червяку z1, приводит во вращение червячное колесо z2.

Рис. 3. Гидрокинематическая схема шпоночно фрезерного станка ДФ-82Д.

Периодическая вертикальная подача в конце каждого продольного хода шпиндельной бабки сообщается фрезе при порционном (дозированном) выпуске масла из штоковой полости гидроцилиндра Цв. При среднем положении крана З3 масло от насоса Н через фильтр Ф и кран З3 поступает в бесштоковую полость гидроцилиндра Цв. Из штоковой полости масло выдавливается через золотник З4, в цилиндр-дозатор со свободно плавающим поршнем, ход которого можно изменять с помощью маховичка М2. Одна из полостей дозатора соединена посредством золотника З4 с баком, другая - со штоковой полостью гидроцилиндра Цв. В момент реверсирования при переключении золотника З1, кроме золотника З2, перекладывается из одной позиции в другую также золотник 34, соединяющий незаполненную полость дозатора со штоковой полостью гидроцилиндра Цв, а заполненную - с баком. В результате этого в бак вытесняется объем масла

V=(πd2/4)l,

где 4 - диаметр цилиндра-дозатора; l - ход поршня (дозатора).

Благодаря этому поршень гидроцилиндра Цв, переместится на величину

l1 = 4V/(D(2)-dш(2))=d(2)/D(2)-dш(2)l

где D и dш - соответственно диаметры гидроцилиндра Цв, и его поршневого штока.

Пиноль опускается при этом на глубину Sв, равную

Sв = ld(2)m3z3/(D(2)-dш(2))m2z2,

где m2, m3, - соответственно модули червячного и реечного зубчатых колес; z2 и z3 - числа их зубьев.

Величину Sв можно настраивать с помощью маховичка М2 в пределах 0,05-0,6 мм. Периодическая подача прекращается после того, как торец червяка z1 достигнет упора У.

При переключении крана З3 в позицию «быстрый подъем» поршень гидроцилиндра Цв возвращается в исходное положение. Быстрое опускание пиноли шпинделя шпоночно фрезерного станка в пределах установленной глубины Ѕв производится переключением крана З3 в позицию «быстрое опускание».