MAŞINI DE FREZAT

• Maşinile de frezat sunt maşini-unelte de mare productivitate, datorită regimurilor de aşchiere intensive care se pot utiliza.

• La operaţiile de frezare secţiunea aşchei nu este constantă, în timpul prelucrării, determinând variaţia permanentă a forţei de aşchiere şi ca urmare procesul de prelucrare este însoţit de vibraţii permanente.

• Această particularitate a operaţiilor de frezare impune o supradimensionare a subansamblelor maşinii şi montarea unui volant, pe arborele principal.

• Pe maşinile de frezat se pot prelucra suprafeţe plane (orizontale, verticale, înclinate) şi suprafeţe de formă complexă.

• În figura sunt reprezentate o parte din multiplele posibilităţi tehnologice ale maşinilor de frezat.

• La maşinile de frezat mişcarea principală este executată de către sculă şi este o mişcare de rotaţie.

• Mişcările de avans sunt executate, la majoritatea maşinilor de frezat, fie de către piesă fie de către sculă şi sunt mişcări de translaţie (în cazuri mai rare mişcarea de avans poate fi o mişcare de rotaţie)

• Maşinile de frezat se pot clasifica după mai multe criterii; dintre acestea câteva sunt prezentate în continuare:

după destinaţie pot fi - maşini de frezat universale şi - maşini de frezat specializate (maşini de frezat prin copiere, pentru frezat canale

de pană, pentru frezat caneluri, etc.);

după poziţia arborelui principal pot fi - maşini de frezat cu arbore orizontal şi - maşini de frezat cu arbore vertical;

• La maşinile de frezat universale, cu destinaţie generală sau pentru sculării, reglarea parametrilor regimului de aşchiere (viteza principală de aşchiere şi viteza de avans) se face în majoritatea cazurilor prin variatoare mecanice de turaţii, în trepte.

• Dacă se doreşte echiparea maşinii cu echipamente de comandă numerică, atunci se vor utiliza motoare electrice cu turaţie reglabilă, simplificându-se structura mecanică a lanţurilor şi mărind rigiditatea maşinii.

Maşini de frezat universale cu consolă

• Acest tip de maşină poate fi realizat având două structuri de bază: – o variantă cu structura cinematică la care lanţul cinematic principal şi lanţurile

cinematice de avans sunt acţionate de către o singură sursă motoare (figura,b), sau – o a doua variantă, la care lanţul cinematic principal şi lanţurile cinematice de avans sunt

antrenate de surse motoare diferite (figura,a). • Prima variantă este preferabilă atunci când maşinile sunt de putere mică, obişnuit sub 5 kW. • Structurile cinematice prezentate evidenţiază faptul că lanţurile de avans sunt astfel

construite încât translaţiile să se poată realiza atât cu viteze de avans de lucru, cât şi cu viteză de avans rapid.

• Cele două cerinţe se obţin prin cuplajele C1 şi Cr, a căror stare de cuplare trebuie să excludă obligatoriu simultaneitatea.

Maşini de frezat de tip portal

• Maşinile de frezat de tip portal sunt utilizate pentru prelucrarea pieselor de tip carcasă şi batiu, în general prelucrându-se simultan mai multe suprafeţe.

• Datorită solicitărilor foarte puternice care apar la prelucrarea simultană cu mai multe scule, este necesară o rigidizare bună; cadrele de tip portal asigură o astfel de rigidizare şi suplimentar servesc şi la montarea capetelor de frezare individuale sau a traverselor care susţin capete de frezare.

• Piesele prelucrate pe maşinile de frezat de tip portal sunt de precizie ridicată datorită faptului că se asigură prelucrarea dintr-o singură bazare a mai multor suprafeţe; se obţin astfel suprafeţe care respectă condiţii severe de perpendicularitate şi paralelism.

• Maşinile de frezat de tip portal se pot realiza în varianta cu avans rectiliniu sau în varianta cu avans circular.

• Arborii principali pot să fie cu axa orizontală, verticală sau înclinată, funcţie de modul în care se montează capetele individuale de frezare.

• Rezultă deci o diversitate foarte mare de maşini de frezat de tip portal, funcţie de toate posibilităţile de combinare a elementelor menţionate.

Maşini de frezat de tip portal cu avans rectiliniu

• Modul în care o maşină de frezat cu batiu de tip pat, poate fi realizată în variantă cu batiu de tip portal este exemplificat în figura.

• Capul de frezare individual 3, care conţine lanţul cinematic principal (mişcarea de rotaţie A), este montat pe coloana verticală 2 şi pe ghidajele acesteia are posibilitatea să execute mişcarea de avans pe direcţie verticală (D).

• Capul de frezare este rigidizat prin traversa mobilă 7, care se sprijină şi se deplasează pe coloana verticală 6; traversa 7 şi coloana 6 asigură maşinii forma de portal; în această variantă “portalul” fiind unul particular, deoarece suprafaţa închisă de el este variabilă (prin mişcă rile D,E,F).

• Avansul rectiliniu pe cele trei direcţii B,C,D este asigurat de o singură sursă motoare (M2), prin cutia de distribuţie CD şi mecanismele de tip şurub-piuliţă SC1,2,3.

• Dacă frezele se montează pe dorn, atunci acesta este sprijinit şi de lagărul suplimentar 8, montat pe traversă.

• Schema cinematică structurală pentru o maşină de frezat de tip portal, cu patru capete individuale de frezare, este prezentată în figura.

• Două capete de frezare sunt montate pe ghidajele verticale ale coloanelor şi pot realiza mişcări de avans după direcţia C; celelalte două capete de frezare sunt montate pe traversa mobilă, care la rândul ei este montată pe ghidajele verticale ale coloanelor şi pot executa mişcări de avans după direcţia D.

• Pentru realizarea prelucrărilor, în general, sculele se poziţionează în raport cu piesa la adâncimea de aşchiere dorită, prin mecanismele de tip pinion-cremalieră (la capetele de frezare cu arborii principali orizontali) şi prin deplasarea traversei (la capetele de frezare cu arbori principali verticali), după care avansul se realizează numai pe direcţie longitudinală (B).

• Aducerea traversei în poziţie convenabilă de lucru se realizează prin lanţul cinematic de poziţionare, acţionat de către motorul electric asincron M, prin intertmediul reductorului R.

Maşini de frezat prin copiere • Suprafeţele complexe (matriţe, forme metalice pentru turnare, etc.) se pot

prelucra fie pe maşini-unelte comandate numeric, fie utilizând maşini de prelucrat prin copiere.

• Sistemele de copiere utilizate la maşinile-unelte pot fi hidrostatice, electrice, electronice; ele s-au dezvoltat şi perfecţionat pentru prelucrări pe strunguri şi pe diferite tipuri de maşini de frezat, fie universale fie speciale.

• Dacă suprafeţele care trebuie prelucrate sunt plane, atunci maşina trebuie să asigure coordonarea mişcărilor după două axe simultan; la prelucrarea suprafeţelor spaţiale numărul mişcărilor coordonate simultan este de cel puţin trei; sunt necesare, în unele cazuri mai mult de trei axe, pentru asigurarea unghiurilor geometrice funcţionale ale sculei la valori în limitele admise.

Structura cinematică pentru o maşină de frezat prin copiere este redată în figura.

• Soluţia prezentată utilizează un sistem de copiere de tip electric.

• Pe suporţii 3 şi 4 se fixează piesa de prelucrat P, respectiv modelul.

• Lanţurile cinematice de avans sunt de tip electromecanic, acţionate de motoare electrice de curent continuu, pe toate cele trei direcţii X, Y, Z.

• Suprafaţa prelucrată prin copiere este o suprafaţă spaţială, obţinută prin “alăturarea” suprafeţelor complexe situate în planul YOZ.

• Echipamentul de comandă Ec asigură o viteză de avans constantă (după reglarea valorii dorite) pe direcţia Y. Datorită acestei deplasări palpatorul, ţinut în contact cu modelul de către un arc, se va deplasa pe direcţia Z, funcţie de profilul modelului.

• Semnalele date de palpator sunt convertite de traductorul 5, în semnale electrice, care prelucrate de către echipamentul de comandă vor determina deplasarea capului de frezare în sensul dorit pe axa Z.

• La terminarea fiecărei curse a cuplului palpator-sculă pe axa Y, limitatoarele LC vor cauza semnale de comandă care vor determina deplasarea suporţilor port-piesă şi port-model pe direcţie longitudinală, axa X; prin urmare avansul pe axa X este un avans intermitent, realizat la fiecare capăt de cursă pe axa Y.

• Echipamentul de copiere electric poate fi înlocuit cu un altul de tip hidrostatic; în acest caz motorul care realizează deplasarea după axa Z trebuie să fie un motor hidrostatic rotativ sau liniar. Fireşte, dacă motorul de acţionare a axei Z este liniar mecanismul de tip şurub-piuliţă nu mai este necesar.