| Конструкция фрезерного станка |
| Обработка древесины - Основные операции на станках |
|
Одна из простых конструкций выглядит так: стальная плита привернута сверху корпуса, собранного из уголков. Снизу стола подвешен (привернут) асинхронный двигатель с частотой вращения не менее чем 2800 мин-1. На валу двигателя закреплена насадка диаметром 16— 22 мм и длиной 100—150 мм. С одного конца она имеет резьбу и проточку под гаечный ключ. В столе прорезано отверстие для прохода шпинделя и фрезы наибольшего диаметра (из числа применяемых). Он имеет закраины для крепления направляющей линейки. Корпус должен быть прочным и устойчивым во всех направлениях, так как при фрезеровании по упорному кольцу и шаблону усилия прижатия детали к фрезе направляются горизонтально в разные стороны. При необходимости станок закрепляют в определенном положении. Существенный недостаток такой конструкции — относительно небольшое число оборотов шпинделя. Из-за этого качество обработанной поверхности не всегда бывает высокое, а сам процесс резания — довольно тяжел.
Значительно лучшие технические данные имеет станок, привод которого состоит из такого же двигателя и отдельного рабочего вала, соединенных между собой клиноременной передачей, рассчитанной на повышенное число оборотов шпинделя (не менее 6000 мин-1). Вал такой же, как и вал циркулярки, хотя он может быть и другого типа. Возможные варианты компоновки фрезерных станков показаны на рис. 36. Они продиктованы в основном размерами рабочих валов и двигателей. Еще более высокие показатели у фрезерного станочка, собранного на базе высокоскоростного (12000— 14000 мин-1) коллекторного двигателя (например, от пылесоса). На его вал навинчивают насадку с отверстием по диаметру оси двигателя и внутренней резьбой аналогичной внешней резьбе на валу. Диаметр насадки 16 мм, длина 100 мм. Этот станок по компоновке похож на первый, о котором говорилось выше. Различаются они лишь габаритами, массой, типами двигателей и схемами их питания. Учитывая, что двигатель от пылесоса не рассчитан на длительную непрерывную работу, пришлось принять меры, чтобы продлить этот период и одновременно осуществить регулирование его оборотов. О таких устройствах будет рассказано в главе, посвященной электрооборудованию станков. Сейчас же хочется только отметить, что работать на таком станочке очень удобно: он режет легко, чисто, с большой скоростью. Однако следует предупредить тех, кто решится собрать его — он не рассчитан на использование тяжелых фрез а значит, и на обработку крупногабаритных деталей. Область его применения — фрезерование разделочных реек, шта ика, легкого багета и других подобных деталей. Весьма полезным помощником мастера-столяра является и такой механизм, как электрофрезер Он служит для фрезерования пазов, гнезд, профильной обработки древесины: криволинейных кромок, фигурных прорезей и рельефов. Думается, что если у кого-то появится потребность в этом ручном инструменте, то ему следует порекомендовать не браться за его изготовление своими руками, а купить готовый. Самодельный фрезер вряд ли окажется лучше промышленного. К тому же в настоящее время в продаже имеются аппараты доступные по цене и вполне удовлетворительного качества. При фрезеровании невозможно добиться нужных результатов даже при самом совершенном техническом оснащении, если к этой работе не подготовиться должным образом. Чтобы легче представить объем и особенности этой работы, искусственно расчленим ее на несколько составляющих, а вернее, этапов, таких, например, как подготовительный период, подготовка заготовок, режущего инструмента, настройка станка и его приспособлений. Подготовительный этап можно еще назвать периодом продумывания предстоящей работы, ее объема и очередности выполнения. Если такой подход является вполне естественным буквально для всех операций, выполняемых на станке, то в отношении фрезерной он приобретает особую значимость. И вызывается он универсальностью станка, необходимостью переналаживания его при переходе от операции к операции. Чтобы не тратить много сил и времени на это, требуется заранее продумывать изделия и весь порядок изготовления. В это же время следует определить все размерные параметры деталей, их профиль, исходя из наличия режущего инструмента, а также заготовок, выбрать позицию станка, при которой успешнее всего можно справиться с работой. Иногда полезно бывает начертить несколько эскизов профилей деталей в натуральную величину. Они помогают выбрать лучший вариант. Рекомендуется с этой целью сделать шаблоны по форме лезвий ножей и фрез. Не менее важно заранее наметить очередность обработки заготовок, дабы избежать потом ненужного дублирования операций, возвращения к уже пройденным. Излишне подчеркивать важность своевременной подготовки пиломатериала, раскраивания его на заготовки для фрезерования. Без преувеличения можно заявить, что без этого хороших готовых изделии не получить. Заготовки должны быть тщательно обработаны на всех этапах, иметь минимальный разброс по толщине и ширине. Из-за этого их иногда приходится резать вдоль сразу в размер, применяя пилу с напайками из твердого сплава или доработанную отрезную фрезу по металлу. Самый же лучший вариант—подвергнуть все заготовки рейсмусованию (конечно, при наличии возможности). Чтобы иметь заготовки заданного сечения, рекомендуется заранее раскалибровать их. Удобнее всего сделать это с помощью направляюще-прижимного устройства (НПУ), пропустив через него все заготовки вхолостую при выключенном двигателе. При большом разбросе заготовки можно рассортировать партиями с небольшим допуском по ширине и высоте и потом обрабатывать их такими же партиями, выставляя каждый раз НПУ по-новому. Но лучше все же, особенно когда требуется иметь детали строго заданного размера, заготовки тоже подогнать под этот размер. Их опиливают, подстрагивают так, чтобы люфт в рабочей зоне НПУ был минимальным. В подготовительный период при необходимости проводят торцовку в размер по длине тех деталей, на которых предстоит сформировать методом фрезерования элементы столярных соединений (шипы, проушины, пазы, гнезда). Тогда же опиливают лобзиковой пилой криволинейные заготовки, предназначенные для обработки в пятой позиции станка; делают это по разметке или шаблону с минимальным припуском. Иногда прибегают и к такому приему, как удаление круглой пилой и с помощью поворотной линейки «лишней» древесины с заготовок, т.е. с тех их мест, которые потом придется срезать фрезе. Обычно такому обрезанию подвергают заготовки для тяжелого багета с высоким профилем. Подобный прием позволяет значительно облегчить процесс фрезерования, снизить нагрузку на двигатель. Большое значение имеет и подготовка к работе режущего инструмента. Прежде всего нужно подобрать ножи и фрезы, исходя из профиля изделия; при надобности собрать составную фрезу из нескольких цельных, получив инструмент желаемого контура. Следует заранее позаботиться и о сборной фрезе: тщательно выставить и прочно закрепить ее ножи. Такую настройку можно осуществить тем же методом, каким выставляют строгальные ножи. Этого можно добиться и равным удалением лезвий от кромок проема в столе или от торца бруска, закрепленного на столе. Желательно проверить состояние ножей и фрез, а при надобности заточить их. Одновременно подбирают зажимные фланцы, центрирующие и промежуточные (проставные) кольца (втулки). Известно, что проще всего фрезеровать цельной, сборной или составной фрезой. Но, к сожалению, такая возможность для домашнего умельца не всегда представляется. Поэтому ему подчас приходится, пользуясь только простыми фрезами, формировать сложный профиль, определять очередность применения отдельных фрез. В этом случае опять выручают миллиметровая бумага и шаблоны. Заключительным этапом подготовительной работы является наладка и настройка станка, его приспособлений. Нужно заметить, что в этом деле все важно. От мастера требуется опыт, аккуратность, знания процессов резания древесины, понимания взаимодействия между станком, режущим инструментом, заготовкой и, конечно, человеком. Вначале следует увеличить число оборотов шпинделя. Это позволит улучшить качество обработки заготовок, облегчить усилия по проталкиванию их через НПУ и фрезу, повысить производительность станка и работающего на нем. Далее требуется выставить станок в намеченной позиции, закрепить все приспособления: направляющие линейки, НПУ, вставку в пильном столе (во второй позиции), опорное кольцо (в пятой позиции), ограждения и т. д. После этого устанавливают на шпинделе режущий инструмент: профильные ножи — в первой позиции; фрезы — во всех остальных или шлифовальный барабан вместо сборной фрезы — в четвертой. Сборную и составную фрезы сразу же закрепляют в заданном положении, а отдельные цельные при формировании сложного профиля размещают в таком месте на шпинделе, которое определяется рисунком этого профиля. Набор из зажимных центрирующих фланцев, промежуточных колец и самих фрез затягивают гайкой. Учитывая, что в процессе фрезерования шпиндель работает на изгиб и растяжение, а установочные кольца — на сжатие, фрезы желательно ставить как можно ближе к передней подшипниковой опоре вала станка, чтобы разгрузить его от изгибающих усилий. Есть и еще одно условие, которое нужно соблюдать,— это принимать меры, чтобы по краю заготовки не оставалось необработанной полоски (кантика) (если это, конечно, не предусмотрено рисунком профиля). Такой кантик всегда образуется, когда между направляющей линейкой и фрезой есть некоторый зазор, а он, как правило, всегда бывает. Поэтому край ножа или торец фрезы стараются немного утопить в тело линейки в четырех первых позициях станка или фрезерного стола в пятой. Вот почему к линейкам привертывают накладки из мягкого материала (дерева, пластика), а во фрезерном столе прорезают отверстие по фрезе наибольшего диаметра (из числа применяемых). Теперь можно выставить и стол, на котором предстоит работать. Это делают с учетом позиции станка, а также характера обработки конкретных заготовок. В этом деле много общего со строгальной операцией. Однако есть и свои различия, продиктованные спецификой фрезерования. Чтобы непосвященному человеку лучше понять суть дела, приведем несколько примеров фрезерования и подкрепим сказанное рисунками. Так, плоское фрезерование прямолинейной заготовки, при котором обрабатывается вся ее базовая сторона, ничем не отличается от операции строгания. В этом случае заготовка непрерывно перемещается по столу (направляющей линейке), вначале базируется по передней части стопа (линейки), а затем по мере обработки и формирования новой базовой поверхности базирование полностью переходит на заднюю часть стола (линейки). При этом рабочая поверхность задней части сто ла (линейки) должна располагаться на уровне окружности резания, а передняя часть — ниже задней на т ли ину снимаемого слоя (1,5—2,0 мм). Прямолинейное профильное фрезерование при котором обрабатывается вся базовая поверхность за о-товки, тоже проводят с таким же превышением задней части стола (линейки) над передней Объясняется это тем, что профильная поверхность точно так же базируется по заднему столу, как и плоская. Она опирается на стол наиболее выступающими элементами профиля с которых удален слой высотой в 1,5—2,0 мм. При таком фрезеровании рабочий инструмент выставляют относительно стола на высоту намеченного профиля. Иное наблюдается при сквозном фрезеровании, когда обработке подвергается только часть базовой плоскости заготовки. В этом случае она базируется одинаково на обе части стола (линейки). Оставшаяся необработанная часть, являясь базовой, не позволяет ей «проседать» над ножами при остановках и в конце, а значит, и портить рисунок профиля, как это имеет место, например, при строгании заготовки на ровном столе, не имеющем превышения задней его части- над передней. Поэтому сквозное фрезерование выполняют на ровном столе или по сплошной направляющей линейке, не имеющих указанного превышения. На нужную высоту выставляют только режущий инструмент. С учетом сказанного, думается, легко определить, когда следует поставить на заднюю часть строгального, пильного стола или направляющей линейки накладку высотой 1,5—2,0 мм, а когда ее требуется снять. При этом во всех случаях добиваются, чтобы обе части стола (линейки) были параллельны по отношению друг к другу, а сама линейка была строго перпендикулярна плоскости стола. В это же время направляющие линейки настраивают по ширине заготовок, а НПУ— по их сечению, используя эталонные детали или измерительные инструменты. При наличии прижимов регулируют их положение с учетом высоты и ширины заготовок. Если предполагается провести фрезерование заготовок в размер по сечению, то настраивают рейсмусовое приспособление. Сначала закрепляют на шпинделе сборную фрезу или шлифовальный барабан; навешивают опорный столик спереди корпуса станка; устанавливают на столике две деревянные направляющие линейки на ширину заготовок, затем выставт я ют сам столик ориентировочно на таком удалении от фрезы или барабана, чтобы при подаче заготовки с нее происходило срезание припуска древесины. После обработки двух-трех пробных заготовок и проверки их толщины при необходимости корректируют положение стола. Если, скажем, выявится, что его нужно опустить, то опускают чуть больше, чем нужно, а затем постепенно поднимают до необходимо о положения Однако проще настроить приспособление по эталонной детали. Ее кладут на стоп и поднимают стол вверх до тех пор, пока деталь не окажется зажатой между ним и фрезой (барабаном). В связи с тем, что шлифовальный барабан снимает незначительный слой древесины (до 0,5 мм), его рекомендуется настраивать исходя из номинальной нагрузки двигателя (по амперметру или нагреву корпуса электрической машины). С этой же целью все детали перед рейсмусованием рекомендуется сгруппировать по толщине и обрабатывать партиями. Однако лучше лишние припуски заранее срезать пилой или сострогать, чем потом их сошлифовывать. При фрезеровании по шаблону и упорному кольцу вначале выставляют станок в соответствии с его пятой позицией, а затем монтируют фрезерное устройство. Если предстоит обрабатывать брусковые детали, то на шпиндель сначала надевают упорное кольцо, а сверху с помощью промежуточных шайб (колец) размещают фрезу. Ее размещают так, чтобы шаблон касался кольца, а фреза при этом могла обрабатывать деталь по заданному профилю. В том случае, когда намечается фрезеровать щиты или рамки, вначале устанавливают на шпиндель фрезу, а потом упорное кольцо. Закончив наладку станка, пропускают несколько пробных деталей, проверяют точность их обработки. При необходимости вносят соответствующие коррективы. Только после этого можно приступить к фрезерной операции. Напомним сначала ее общие правила. Работать разрешается только на исправном и точно настроенном станке, с хорошо отбалансированным и надежно закрепленным режущим инструментом. При фрезеровании прямолинейных кромок заготовку положено подавать на фразу плавно, без рьвков, помня, что самьй опасный момент — первое соприкосновение заготовки с фрезой, при э ом надо прочно прижимать ее к столу и направляющей линейке, скорость подачи соизмерять с частотой вращения шпинделя, состоянием древесины, силой резания ее конкретной фрезой и др. При обработке криволинейных деталей скорость надо согласовывать с условиями фрезерования отдельных их участков, в местах, где наиболее вероятно появление сколов, задиров против слоя древесины, подачу следует уменьшать. Во всех случаях фрезерования стараться деталь обрабатывать без остановки, чтобы не допустить подпаливания ее поверхности горячим инструментом. Важно следить за чистотой стола, каретки, избегать попадания под заготовку стружек и опилок, вызывающих неточности ее обработки. О работе в каждой фрезерной позиции, чтобы не повторяться, мы будем говорить не обо всем, а только о наиболее важных, с нашей точки зрения, моментах и, прежде всего, об особенностях работы. Так, первая позиция характерна тем, что фрезерование ведется без регулирования вылета ножей и подъема стола, без оперативного изменения профиля ножей. Все это заблаговременно закладывается в конструкцию станка, в рисунок лезвий и доводится до нормы в процессе наладки станка. Во второй, третьей и пятой (при работе с линейкой) позициях такой особенностью можно считать формирование высоты профиля, поскольку не всегда удается получить его с одного прохода. Вызывается это рядом факторов: мощностью двигателя, рисунком профиля, сечением заготовки, качеством ее древесины, степенью остроты режущего инструмента и др. Поэтому приходится делать два-три прохода, каждый раз увеличивая выпуск фрезы. Особенность такой работы заключается в том, чтобы «не перефрезеровать» заготовку, т.е. не исказить первоначально намеченный профиль. Эту операцию обычно проводят по промерам или эталонным деталям и обрабатывают заготов и целиком партиями, поскольку для каждо 1 из них это делась нецелесообразно. Другой важный момент, с которым приходится сталкиваться в любительской практике, это формирование сложного и широкого профиля при использовании отдельных цельных фрез. Так я необходимость возникает при отсутствии го овой модульной фрезы или же при малом колич стве простых цельных фрез разного диаметра, из за чего из них нельзя получить нужнный состав инструмент. Приходится применять как бы поэтапный метод работы: ка кдый про од заготовки осуществлять с новой фрезой, выставленной как по высоте с учетом намеченного профиля, так и по ее месту на шпинделе согласно этому же условию. Так раз за разом, меняя фрезы, получают, например, багет оригинального рисунка и другие не менее красивые детали. И достигают такого результата, применяя подчас 4—5 простых дешевых металлорежущих фрез. Процесс фрезерования становится несколько похожим на сочинение музыки: ведь при этом тоже используется всего семь нот. При таком фрезеровании рекомендуется соблюдать ряд условий. Одно из них — заранее наметить рисунок профиля, расчленить его на составные элементы согласно профилю применяемых фрез, а также определить очередность их применения. В процессе самой работы нужно следить, чтобы в местах примыкания отдельных частей рисунка не было уступов, кантиков и других непредусмотренных элементов, которые портят общий вид изделия. Нельзя забывать и о таком условии — до последнего прохода оставлять на заготовке часть базовой поверхности. И если ее положено срезать согласно намеченному профилю, то делать это нужно только последней фрезой, поставив перед этим на заднюю часть стола (направляющей линейки) накладку высотой 1,5—2,0 мм. Следует напомнить, что при фрезеровании базирующей поверхностью должна быть вогнутая сторона, только при этом достигается прямолинейность обрабатываемой поверхности. По этой же причине отбраковывают кривые и покоробленные заготовки, не имеющие базовых пластей. В процессе фрезерования рекомендуется строго соблюдать не только запланированную очередность обработки заготовок. Важно, чтобы это делалось не поштучно, а целыми партиями однотипных деталей. Такой прием исключает частую переналадку станка и режущих инструментов, вносит в работу элемент организованности. Рядом особенностей отличается фрезерование в четвертой (рейсмусовой) позиции. Эту операцию обычно проводят после строгания заготовок в угол. Заготовки с минимальным припуском (не более 2 мм) обр батывают сборной фрезой с гладкими ножами, вначале с широкой, а затем с узкой стороны. И делают это обычно партиями, избегая частой перестановки стола. Для получения прямолинейной поверхности непараллельной базисной (деталь со скосом) применяют шаблон, опорная поверхность которого расположена к поверхности стола под тем же углом, что и обрабатываемая поверхность к базисной поверхности заготовки. Главный момент, который нужно учитывать при рейсмусовании — это возможность отрыва заготовки от стола (направляющей линейки) и выброса ее назад силами резания. Поэтому, подавая заготовку равномерно вперед на фрезу, надо все время прижимать ее к столу (линейке) обеими руками: одной до фрезы, а другой — после нее, держа их на безопасном расстоянии от режущего инструмента и находясь сбоку от заготовки, а не позади нее. При выполнении этой операции следует пользоваться толкателями. Значительно проще и намного безопаснее заниматься рейсмусованием с помощью барабана, обтянутого крупнозернистой шлифовальной шкуркой. Деталь тогда обрабатывается в размер и одновременно шлифуется, не требуя дальнейшей обработки поверхности. Использование такого совершенного режущего инструмента тоже отличается некоторыми особенностями. Первая — в процессе работы по мере износа шкурки усиливается трение ее о заготовку. А это, в свою очередь, требует снижения скорости ее подачи, чтобы не перегружать двигатель, и периодического контроля температуры нагрева корпуса последнего. Вторая особенность —резание древесины шкуркой сопровождается выделением мелкой пыли. Желательно проводить эту работу на улице или в хорошо проветриваемом помещении. Иногда при небольшом объеме работы вместо станка проще воспользоваться «рейсмусовым» ручным рубанком с привернутыми к обеим сторонам его колодки подвижными опорами. Строгают им так. Эталонную рейку укладывают на верстак (стол) между полозками рубанка, поджимают к ней его подошву и закрепляют в этом положении. Затем вместо эталонной детали ставят заготовку и строгают ее до тех пор, пока полозки не коснутся опорного стола. Положительного в этом инструменте немало: им можно обрабатывать заготовки большой длины, о тимальной высоты и ширины, стро ать под любым углом, применяя разновысокие полозки, а главное, он практически безопасен. Методом рейсмусования на станке можно выполнять и профильную обработку заготовок. На опорном столе укрепляют две направляющие рейки по ширине заготовок, а на шпиндель ставят сборную фрезу с фигурными ножами. Особенность такого фрезерования в отличие от 1 обычного профильного — в получении деталей строго заданного сечения, используемые, к примеру, для рамок с угловыми концевыми соединениями на ус и подобных изделий, которые не должны иметь в местах сопряжения уступов, снижающих качество таких вещей. Существенно отличается от всех предыдущих видов фрезерования и работа по кольцу и шаблону в пятой позиции станка. Этот метод с большими возможностями для обработки деталей, разнообразных по форме. Так, криволинейные кромки заготовок, в том числе замкнутого контура типа круглых и овальных рамок, фрезеруют согласно рис. 32 а, б. При сквозном фрезеровании деталей с кривым профилем кромок используют приспособление, имеющее прижимное устройство. Такое же фрезерование иногда проводят с приспособлением без прижима, в котором заготовку поджимают к бортику и упору руками. Если же на это приспособление поставить ровный шаблон, то с его помощью можно будет получать детали заданного сечения, т.е. как при рейсмусовании. Более того, с использованием калиброванных закладок, размещаемых между заготовкой и бортиком колодки, можно обрабатывать брусковые заготовки разного сечения. Если же на основание поставить шаблон со скосом, то можно будет фрезеровать детали «на клин», т.е. суживающиеся к одному концу. При массовом фрезеровании разных по форме и размеру деталей рекомендуется иметь несколько колодок с разными шаблонами или только одну со сменной нижней частью для установки нужных шаблонов. Особо следует сказать о качестве фрезерования во всех позициях станка. Оно во многом зависит от состоя ния режущего инструмента. При тупых ножах, например, получается мшистая поверхность. Заметно влияют на конечный результат сами заготовки. Плохо обрабатывается твердая и пересушенная древесина, тем более свилеватая, косослойная с сучками. Непрострожка кромок получается при малом припуске на обработку. Брак случается из-за покоробленное™ заготовок, припуска больше допустимого. Немало изъянов бывает по вине самого работающего на станке. Так, достаточно слабо прижать заготовку к столу (линейке), как сразу же появится волнистость обработанной поверхности, исказится профиль детали. Дает о себе знать и неправильная настройка станка и режущего инструмента. К примеру, неодинаковая по толщине обработка детали часто является следствием неровного выставления ножей по их длине, а также слабого закрепления стола, вследствие чего он во время работы дает перекос. Виды брака деталей, причины его появления бывают разные. А вот подход к нему должен быть один — не нарушать правила наладки станка и самой работы на нем. Это в полной мере относится и к правилам техники безопасности. Фрезерование с ручной подачей заготовок заставляет помнить о них постоянно и неукоснительно выполнять. Во всех случаях свободную часть режущего инструмента следует ограждать; широко использовать направляюще-прижимные устройства; не подносить близко руки к фрезе и ножам; избегать заготовок, длина которых не позволяет удерживать их обеими руками, с этой целью для коротких деталей заготовки следует готовить кратными по длине; не допускать рывков при подаче детали на фрезу, ч обы исключить опасный вьброс ее назад; не стоять позади заготовки при ее обработке. |