Горизонтально-фрезерный станок — для чего он нужен

В системе металлообработки оборудование с горизонтальной осью шпинделя занимает особое место. Универсальные вертикально-фрезерные агрегаты эффективны при обработке плоскостей и простых пазов. Однако для силового фрезерования крупных корпусных деталей, глубоких полостей и тяжелых заготовок чаще применяется горизонтально-фрезерный станок. Его ключевые преимущества — повышенная жесткость, эффективное удаление стружки и возможность работы с массивным инструментом.

Основное назначение горизонтально фрезерного станка определяется расположением шпиндельного узла. Ось вращения инструмента ориентирована горизонтально, что отличает эту компоновку от вертикальной, где фреза подходит к детали сверху. При горизонтальном фрезеровании стружка под действием силы тяжести падает вниз, не скапливаясь в зоне резания. Это снижает трение, уменьшает нагрев и продлевает стойкость режущей кромки.

Принцип работы базируется на сочетании нескольких движений. Главное движение — вращение фрезы с заданной скоростью. Движение подачи — перемещение стола с закрепленной заготовкой относительно инструмента. В современных агрегатах с ЧПУ эти перемещения программируются, что обеспечивает точность до сотых долей миллиметра.

Технологические операции, которые выполняет такое оборудование:

1. черновое и чистовое фрезерование горизонтальных плоскостей;
2. обработка вертикальных и наклонных поверхностей;
3. выборка прямых и фасонных пазов (включая Т-образные);
4. фрезерование уступов, рамок и глубоких карманов;
5. растачивание отверстий большого диаметра;
6. торцевание заготовок из металла и сплавов.

Дополнительное преимущество горизонтальной компоновки — возможность установки фрезерной оправки. Это позволяет применять фрезу большого диаметра или набор из множества инструментов для одновременной обработки нескольких поверхностей за один проход.

Чтобы понимать эксплуатационные возможности, разберем, каково устройство горизонтально-фрезерного станка. Несмотря на разнообразие моделей, базовая конструкция включает стандартный набор узлов, каждый из которых выполняет строго определенную функцию.

Основной узел, требующий регулярного контроля, — шпиндельный. Механизм передает крутящий момент на инструмент и воспринимает основные нагрузки резания. Жесткость станины и консоли обеспечивает работу с заготовками массой до нескольких тонн, что недоступно для вертикальных станков аналогичного габарита.

Выбор между вертикальным и горизонтальным станком — важный вопрос производственной необходимости. 

Главное различие — управление стружкой. При вертикальном фрезеровании стружка часто остается в зоне резания, требуется обильная подача СОЖ для ее удаления. При горизонтальной схеме стружка падает вниз самостоятельно. Это повышает стойкость инструмента и улучшает чистоту плоскости обработанной детали.

Второе различие — жесткость. Горизонтальная компоновка позволяет выполнять обработку с большим вылетом инструмента, поскольку фреза удерживается с двух сторон: в шпинделе и в подвеске хобота. Для обработки глубоких карманов в корпусных деталях это критично. Вертикальный станок даже высокой мощности ограничен по вылету инструмента из-за консольной нагрузки на шпиндель.

Третье различие — работа с поворотным столом (четвертая и пятая оси). На горизонтальных агрегатах это реализовано эффективнее: деталь можно последовательно обрабатывать с четырех сторон без снятия и повторной привязки системы координат. Время цикла сокращается, точность взаимного расположения отверстий и плоскостей возрастает.

Горизонтально-фрезерные станки востребованы в отраслях, где требуется высокая производительность и работа с крупными заготовками:

• Тяжелое машиностроение. Обработка станин, рам, корпусов редукторов.
• Энергетика. Изготовление корпусных деталей турбин и генераторов.
• Автомобилестроение. Фрезерование блоков цилиндров, головок блоков, картеров.
• Станкостроение. Производство направляющих, столов и базовых деталей станков.
• Оборонная промышленность и авиастроение. Обработка корпусов сложной формы из труднообрабатываемых материалов (титан, жаропрочные сплавы).

Тип заготовок, для которых такой станок оптимально подходит, — детали категории «корпус». Их отличительная черта: множество точно позиционированных отверстий, глубоких карманов и плоскостей в разных проекциях. 

Применение горизонтально-фрезерного станка позволяет выполнить весь цикл обработки такого корпуса за одну установку (при наличии поворотной оси). Это критически важно для соблюдения допусков на взаимное расположение конструкции элементов.

Особенность обработки металла на этом оборудовании — максимальный съем материала за проход. Большая масса узлов и жесткость станины позволяют использовать фрезы крупного диаметра с многогранными пластинами из твердых сплавов. Производительность черновой обработки на горизонтальном станке может существенно превышать показатели вертикального агрегата аналогичной мощности.

Современный горизонтально-фрезерный станок с ЧПУ представляет собой высокопроизводительное оборудование, способное выполнять сложную многооперационную обработку с высокой точностью. ЧПУ управляет перемещением рабочих органов станка, траекторией обработки, скоростью вращения шпинделя, подачей СОЖ и работой вспомогательных систем. 

Преимущества современных горизонтальных станков с ЧПУ:

• полноценная 4-осевая обработка (оси X, Y, Z + поворот стола);
• автоматическая смена инструмента из магазина (на 40, 60 и более позиций);
• возможность работы по контуру с интерполяцией;
• повторяемость результатов в серии без участия высококвалифицированного оператора.

Промышленные горизонтальные центры оснащаются системами автоматической смены паллет (двух или более столов). Пока на одном столе ведется обработка, оператор или робот снимает готовую деталь и устанавливает новую заготовку на свободную паллету. Время вспомогательных операций сводится к минимуму, производство становится практически непрерывным. Это отличное решение для крупносерийного выпуска.

При выборе модели с ЧПУ обращайте внимание не на максимальные обороты шпинделя, а на крутящий момент на низких оборотах. Для черновой обработки стали и чугуна как правило нужен крутящий момент от 500–700 Нм. Для титана и жаропрочных сплавов — от 1000 Нм. Высокие обороты (10–15 тыс. об/мин) важны только для чистовой обработки алюминия и пластиков.

https://i-machine.ru/catalog/Выбор оборудования — последовательный анализ параметров детали и задач производства.

Алгоритм выбора:

1. Определить габариты и массу заготовки. Рабочие перемещения по осям X, Y и Z должны обеспечивать обработку детали с учетом габаритов заготовки, оснастки и необходимого вылета инструмента. Грузоподъемность стола — критический параметр. Превышение нагрузки ведет к ускоренному износу направляющих.
2. Учесть материал обработки. Для обработки алюминия и полимерных материалов обычно востребованы более высокие обороты шпинделя, тогда как для стали, чугуна и титана важнее высокий крутящий момент на низких оборотах. 
3. Оценить серийность: Единичное и мелкосерийное производство — возможно использование базовых моделей с ЧПУ без расширенной автоматизации. Средне- и крупносерийное производство — обрабатывающий центр с ЧПУ, магазином инструмента, желательно с автоматической сменой паллет.
4. Установить требования к точности. Требования к точности определяются конструкторской документацией. При выборе станка следует учитывать показатели точности позиционирования и повторяемости, заявленные производителем. 
5. Проверить возможность автоматизации, наличие сервисной поддержки у поставщика, гарантия, возможность обучения персонала, доступность расходных запчастей и оснастки.

Горизонтально-фрезерный станок — оборудование для задач, где горизонтальная компоновка обеспечивает преимущества по сравнению с вертикальной. Эффективный отвод стружки, высокая жесткость и возможность использования инструмента большого диаметра делают его предпочтительным выбором для силовой обработки крупных корпусных деталей в машиностроении, энергетике, автомобилестроении.

Если ваше предприятие работает с тяжелыми отливками, глубокими полостями или требует снижения времени цикла за счет многосторонней обработки без переустановки — горизонтальная компоновка оправдана.

Компания ООО “Ай Машин Технолоджи” (IMACHINE) поставляет горизонтально-фрезерные станки и обрабатывающие центры для различных производственных задач. Инженеры компании подбирают оборудование под конкретную номенклатуру деталей, материал и требуемую производительность. Ознакомиться с полным ассортиментом горизонтально-фрезерных станков и другого оборудования можно на нашем сайте в разделе «Металлообрабатывающее оборудование».