Фрезерные станки, выполняющие металлообработку по четырём координатным осям, используются для получения металлопродукции особо сложной геометрии. Главная особенность конструкции данного оборудования заключается в её повышенной жёсткости, чем обеспечивается высокая точность обработки заготовок. 4-осевые фрезерные станки лидируют и по технологическим возможностям – при желании требуемый объект можно изготовить на одном и том же станке, без использования другой техники.
Другие особенности конструкции данного металлообрабатывающего оборудования касаются следующих компонентов.
- Шпиндельная бабка.
- Колонна и станина.
- Стол.
- Числовое программное управление.
Рассмотрим указанные пункты подробнее.
Шпиндельная бабка
Особенность 4-координатных фрезеров состоит в том, что их шпиндельная бабка, удерживающая шпиндель, гораздо более сложна в конструктивном отношении, чем этот элемент в широкоуниверсальном фрезерном станке. Это влечёт за собой увеличение массы шпиндельной бабки, а поскольку бабка перемещается по колонне, то периодически наклоняет ёе. Для устранения этого эффекта в конструкцию 4-координатного фрезерного станка вводят противовес на цепях и роликах. Новые устройства комплектуются усовершенствованными приспособлениями – поддерживающими газовыми цилиндрами, давление в которых компенсирует массу шпиндельной бабки. В качестве газа используется нейтральный азот – безопасный как с точки зрения возгораний, так и в отношении вреда здоровью цехового персонала.
Высокая масса бабки также затрудняет её перемещение в верхнем направлении. Для того чтобы ослабить этот эффект, направляющие, по которым двигается шпиндель, покрывается материалом с низким коэффициентом трения. Чаще всего в качестве такого материала используется технический тефлон.
Колонна и станина
Колонна, по которой перемещается шпиндель, устанавливается на массивную станину, изготавливаемую из чугуна. Основание выполняется тяжеловесным намеренно и минимизирует вибрационные воздействия, так как от 4-осевого фрезера, как правило, требуется повышенная точность металлообработки. С этой же целью колонна ставится не прямо на станину, а на специальное демпфирующее устройство, поглощающее механические колебания.
Стол
Придирчивый читатель может задать вполне резонный вопрос – а что это за четвёртая координатная ось? Ведь их всего три – X, Y и Z. Всё правильно. Осей, по которым движется шпиндель с инструментом, всего три. А четвёртой осью металлообработки в 4-координатном фрезере является ось вращения стола с закреплённой на нём заготовкой. Именно это вращательное движение даёт возможность получать на данном оборудовании следующие геометрически сложные изделия:
- кулачки;
- лопасти турбин;
- шнеки;
- пресс-формы штампов.
Для обеспечения высокой точности металлообработки конструкция рабочего стола 4-осевого фрезерного станка оснащается безлюфтовыми шарико-винтовыми передачами и отдельной системой смазки, наличие которой исключает влияние сил трения на качество фрезерования.
Числовое программное управление
Программное обеспечение ЧПУ, используемое в данной группе металлообрабатывающего оборудования, является многоуровневым. Это означает, что программы обрабатывают более объёмный массив данных, чем это делает программное обеспечение обычных фрезерных станков. Усложнённая геометрия конечной продукции требует анализа большого количества переменных.
Таким образом, 4-осевые фрезерные станки при всей их схожести с типовыми фрезерами по конструкции сильно отличаются от них и представляют собой отдельную категорию промышленного металлообрабатывающего оборудования.
