Фрезерный станок предназначен для механической обработки заготовок. Физически, механическая обработка представляет собой процесс воздействия острого клина режущего инструмента на поверхность заготовки, снятия «лишнего» слоя материала и отведения его в виде стружки. Для обеспечения этого необходимо чтобы силы резания превышали межмолекулярное притяжение частиц материала. Силы резания создаются путём сообщения режущему инструменту (фрезе) крутящего момента. Кроме того, фреза должна совершать перемещение относительно заготовки — для реализации требуемого маршрута обработки. Следовательно, конструкция фрезерного станка и взаимное расположение фрезы и заготовки должна быть направлена на максимальную реализацию вышеописанных процессов.
Современные фрезерные станки с ЧПУ обеспечивают высокую скорость и точность обработки. Для этого требуется ряд конструктивных мероприятий, одно из которых — высокая жёсткость корпуса (несущей станины) и всего станка в целом. Этому требованию отвечает схема с вертикальным расположением шпинделя (вертикально-фрезерные станки консольного типа). Для обеспечения взаимного перемещения при такой схеме, подвижным может быть либо рабочий стол с заготовкой, либо шпиндель с фрезой (либо и то и другое одновременно).
Как правило, современные модели фрезерных станков с ЧПУ имеют подвижный инструментальный портал с установленным шпинделем. Портал перемещается по горизонтали вдоль направляющих рабочего стола. Кроме того, кулисный механизм портала допускает поперечное движение шпинделя и его вертикальное перемещение. Таким образом, осуществляется 3-координатная обработка заготовок. Рабочий стол при этом служит для размещения и крепления заготовок. И лишь некоторые модели фрезерных станков, предназначенные для обработки небольших заготовок, могут оснащаться подвижным рабочим столом (при статичном шпинделе).
Конструкция рабочего стола
Рабочий стол является неотъемлемой частью фрезерного станка и выполняет важные функции. Являясь частью станины, рабочий стол вносит существенный вклад в общую жёсткость конструкции станка. Однако главной его функцией остаётся размещение обрабатываемых заготовок. При этом основной характеристикой рабочего стола являются линейные размеры и общая площадь под заготовку. Их величина определяет возможности фрезерного станка обрабатывать изделия тех или иных габаритов (например, мебельные фасады). Как правило, станки с большой рабочей площадью являются более универсальными. Во-первых, обработать на большом станке малую деталь всё-таки можно, а вот большую деталь на маленьком рабочем столе уже не разместить. Во-вторых, фрезерные станки с большим рабочим столом, как правило, допускают раскрой широкоформатных заготовок, что повышает технологичность производства (позволяя отказаться от дополнительного раскроечного оборудования).
Специальные серии станков, предназначенные, к примеру, для работы с каменными заготовками, имеют рабочий стол повышенной несущей способности. Эту характеристику также следует учитывать для любого стола при желании размещать и обрабатывать массивные заготовки больших габаритов.
Ещё одна важная функция рабочего стола — крепление заготовки. Без надёжного крепления не может идти речь о создании достаточной силы резания и возможности обрабатывать материалы в принципе. Для крепления заготовок рабочий стол имеет ряд продольных пазов специальной формы. Сечение профиля этих выполнено под крепёжные болты (струбцины) стандартного размерного ряда.
Защитное покрытие
Покрытие рабочего стола должно быть достаточно стойким к истиранию и вмятинам. Основная черта фрезерных станков с ЧПУ — высокая точность обработки. Поскольку заготовка опирается на рабочий стол, его плоскость является важнейшим элементом в координатной системе обработки. Совершенно недопустимо, чтобы плоскость стола прогибалась под тяжестью заготовки или «играла» при контакте заготовки с фрезой непосредственно в процессе обработки. Кроме того, покрытие стола не должно допускать пластической деформации в течение всего срока службы станка.
Следует отметить, что ряд моделей фрезерных станков содержат датчик автоматического определения толщины заготовки (калибровки «нуля по Z»), который, в некоторой степени, страхует от погрешностей изменения формы базовой плоскости рабочего стола. Однако требования к конструкции стола (точности, жёсткости, износостойкости) остаются прежними.
В качестве дополнительной защиты некоторые модели фрезерных станков имеют так называемый «жертвенный стол». Он представляет собой пластиковую или бакелитовую плоскость, закрепляемую на «родном» рабочем столе фрезерного станка. Жертвенный стол предохраняет защищаемую основную поверхность от истирания, а также оберегает фрезу от поломки при возможном случайном касании рабочего стола. По мере износа, жертвенный стол может быть легко заменён новым. Базовая плоскость жертвенного стола выполнена тарированной, а при его установке необходимо заново откалибровать нулевую точку инструмента (по вертикальной оси).
Дополнительные приспособления
Одним из хорошо известных приспособлений, облегчающих крепление тонких и/или нестандартных заготовок, является так называемый «вакуумный стол». Его конструкция сводится к изоляции отдельных объёмов (между столом фрезерного станка и плоскостью заготовки) от внешней среды. Специальный насос откачивает из получившихся ячеек (своеобразных присосок) воздух, и внешнее атмосферное давление плотно и равномерно прижимает заготовку к рабочему столу. Вакуумный стол может использовать с любыми моделями фрезерных станков, однако «базовый» рабочий стол станка должен иметь специальные отверстия для подключения шлангов вакуумного насоса.
Вакуумные столы имеют несколько разновидностей конструктивного исполнения — простые (в виде ячеек и изоляционного шнура), точечные (в виде отдельных “присосок) и т. п. Однако даже такого разнообразия не всегда достаточно для надёжного крепления заготовок. Решением этой проблемы выступают специальные приспособления, разработанные под конкретную форму и размер заготовки. В качестве универсального крепёжного приспособления могут использоваться и обычные столярные тиски. Но, каким бы хитрым ни было приспособление, его установка и фиксация на фрезерном станке с ЧПУ также осуществляется болтами, устанавливаемыми в стандартные пазы рабочего стола.