Универсальные деревообрабатывающие станки

В условиях специализированных производств продольную обработку деталей производительнее выполнять на станках проходного типа – продольно-фрезерных: рейсмусовых и четырехсторонних. На сегодняшний день наибольшее распространение в деревообработке нашли станки с нижним и верхним расположением шпинделя. Фрезерными их называются потому, что режущим инструментом в этих станках являются дереворежущие фрезы различных конструкций.

Фрезерные станки с нижним расположением шпинделя

Фрезерные станки с нижним расположением шпинделя позволяют выполнять широкий ряд технологических операций как с ручной, так и механизированной подачей, в том числе по шаблонам (копирам) и с шипорезной кареткой. При плоском фрезеровании на шпиндель станка устанавливается цилиндрическая фреза. Фрезерование осуществляется по направляющим линейкам, расположенным на ограждении инструмента на столе станка слева и справа от режущего инструмента. Задняя направляющая линейка устанавливается на ограждении инструмента своей рабочей поверхностью по касательной к окружности резания цилиндрической фрезы. Передняя направляющая линейка смещается относительно задней линейки параллельно ей на величину, равную величине снимаемого с заготовки припуска на обработку. Заготовку базируют, прижимая к передней линейке и подавая на вращающуюся фрезу. Как только заготовка вышла обработанной плоскостью на заднюю линейку на расстояние, позволяющее безопасно прижать ее к задней линейке, ее перехватывают и подают, далее базируя по задней линейке.

Фрезерование профильной по сечению детали со снятием припуска по ее ширине происходит следующим образом. Заднюю направляющую линейку устанавливают относительно профильной фрезы так, чтобы обеспечивалась необходимая глубина профиля, а переднюю линейку располагают относительно задней на величину снимаемого припуска. Заготовку базируют по столу станка и передней направляющей линейке, подавая ее в направлении вектора подачи. При выборке шпунта, четверти или паза без припуска на обработку фрезеруют лишь часть высоты детали. В этом случае рабочие поверхности передней и задней линеек устанавливаются в одной плоскости и смещаются вместе с ограждением по столу относительно режущей кромки фрезы на глубину профиля. Шипорезные работы удобнее выполнять на станках, оснащенных шипорезной кареткой. Заготовку располагают на столе шипорезной каретки, прижимая ее боковой кромкой к базирующей упорной поперечной линейке и фиксируя на столе каретки зажимом. Направляющие линейки станка при этом находятся аналогично предыдущему способу.

При обработке криволинейных деталей используют специальные копировальные приспособления – цулаги. Заготовка фиксируется зажимами на поверхности копира, повторяющего форму необходимой детали. На поверхности стола устанавливается соосно со шпинделем копирное кольцо. Копир прижимается к копирному кольцу, и заготовка обрабатывается, повторяя форму копира. Фрезерное оборудование с нижним расположением шпинделя конструктивно выполнено в основном одинаково. Базой станка является жесткая литая чугунная или стальная сварная станина коробчатого сечения повышенной виброустойчивости, поскольку частота вращения шпинделя достигает 12 тыс. об/мин при значительной массе инструмента. К станине болтами прикреплен литой чугунный или сварной стол с ребрами жесткости на его нижней поверхности. Верхняя плоскость стола служит технологической базовой поверхностью для обработки деталей. Для работы на тяжелых режимах станок может быть оснащен третьей дополнительной опорой шпинделя, позволяющей снизить уровень вибраций агрегата. В столе выполнено отверстие для выхода посадочной под инструмент шейки шпинделя фрезерного суппорта.

Сам суппорт установлен ниже рабочей поверхности стола внутри станины с возможностью вертикального перемещения по направляющим станины типа «ласточкин хвост» или круглым направляющим скалкам через винтовую и червячную пары чаще всего маховиком. Суппорт может перемещаться по высоте на величину до 200 мм, осуществляя тем самым настроечное положение режущего инструмента относительно базовой поверхности стола. В заданном положении суппорт фиксируется рукояткой. Суппорт является основным узлом станка, определяющим его технологическое назначение и точность обработки. В корпусе, несущем суппорт, выполнена цилиндрическая расточка для установки в нее гильзы шпиндельного узла. Внутри гильзы на радиальных или радиально-упорных подшипниках высокой точности устанавливается фрезерный шпиндельный вал. Привод вращения шпиндельного вала осуществляется либо от двухскоростного электродвигателя, установленного на корпусе суппорта, через двухступенчатую поликлиновую или плоскоременную передачу, как в отечественном станке ФС-1, либо через многоступенчатую клиновую ременную передачу, как в станках чешской фирмы Royek. Станок ФС-1 имеет четыре скорости вращения шпинделя – 3,0; 4,5; 6,0 и 9,0 тыс. об/мин.

Выбор скорости вращения шпинделя осуществляется переключателем частоты вращения электродвигателя и переброской ремня на шкивах. Смазка подшипников шпиндельных узлов современных станков – пластичная долговечная, закладывается, как правило, на весь срок эксплуатации подшипников. Существуют фрезерные станки, например, выпускаемые фирмой немецкой фирмой Martin, у которых шпиндельный узел выполнен наклоняющимся вперед до 45° и назад до 15° от вертикального положения, что расширяет технологические возможности станка. Верхний конец шпинделя имеет посадочную под инструмент шейку стандартного диаметра. В верхнем торце шпинделя может быть выполнена внутренняя расточка под конус Морзе, в которую вставляется инструментальная оправка для установки режущего инструмента. Инструментальная оправка фиксируется дифференциальной гайкой, имеющей две резьбы: одну с мелким шагом, соответствующим резьбе на оправке, и вторую – с крупным шагом на шпинделе.

Обе резьбы имеют одно направление. Так как шаг резьбы на шпинделе больше, перемещение гайки относительно шпинделя при одном угле поворота несколько опережает ее перемещение относительно оправки, и конус оправки с большой силой входит в коническую расточку шпинделя, обеспечивая за счет трения по коническим поверхностям надежное крепление на нем оправки с инструментом. В комплект оправки входит набор проставочных колец, позволяющих закреплять на ней фрезы различной высоты и производить грубую настройку инструмента по высоте относительно стола, а также крепежная цилиндрическая гайка с лысками для фиксации инструмента. Применение набора съемных инструментальных оправок с различными диаметрами посадочной шейки дает возможность использовать на станке различные как отечественные, так и зарубежные фрезы, посадочные диаметры которых могут значительно различаться. Как правило, при установке оправки или режущего инструмента на шпиндель последний стопорится от проворачивания относительно корпуса фиксатором, вставляемым в радиальное отверстие шпинделя.

Шпиндель может иметь до 4–5 ступеней скорости вращения, как правило, от 3 до 12 тыс. об/мин, либо плавную регулировку с помощью электронного преобразователя частоты питающего напряжения. На столе станка монтируется ограждение инструмента, состоящее из литого чугунного корпуса, в котором выполнен патрубок для подключения к цеховой вытяжной пневмосистеме, передней и задней направляющих линеек, а также винтового механизма настройки перемещения передней направляющей линейки. Концы линеек, обращенные к режущему инструменту (а иногда и сами линейки), могут быть выполнены из древесины твердых пород для обеспечения безопасности при переналадке станка. В этом случае обеспечивается также более высокое качество обработки вследствие уменьшения зазора между линейкой и инструментом, что заметно снижает вырывы на обработанной поверхности детали. Для продольной обработки деталей на фрезерных станках для повышения производительности оборудования и облегчения условий труда широко используются автоподатчики заготовок с плавным или ступенчатым регулированием скорости подачи. Наибольшее распространение получили автоподатчики с обрезиненными роликами – вальцами.

Применение автоподатчика обеспечивает равномерность скорости подачи заготовок, что исключает появление выхватов на их поверхности, особенно при подаче заготовок торец в торец (без разрывов). Автоподатчик устанавливается на столе станка на собственной колонне и имеет возможность перемещения по высоте с помощью маховика для настройки на нужную толщину заготовки. При необходимости он может быть легко отведен из зоны подачи в сторону. Кроме того, автоподатчик позволяет значительно повысить безопасность работы на станке. Для зарезки простых шипов и ряда других работ фрезерный станок с нижним расположением шпинделя оснащается шипорезной кареткой. Причем подача каретки может осуществляться как вручную, так и механически. Так, например, в отличие от станка ФС-1 станок ФСШ-1 (ФСШ-11) оснащен кареткой, установленной впереди стола и перемещающейся по направляющим вдоль подачи заготовки. У станка ФСШ-1 перемещение каретки осуществляется вручную, а у станка ФСШ-11 – с помощью пневмопривода.

На каретке устанавливается упорная поперечная линейка, по которой базируется обрабатываемая деталь, а также чаще всего ручной эксцентриковый прижим, фиксирующий ее на столе каретки. Линейка может разворачиваться на различные углы относительно стола каретки, что позволяет наряду с прямыми шипами нарезать и угловые. Существуют станки, у которых каретка располагается сбоку, а ограждение инструмента может разворачиваться на 90°. Настройка станка с нижним расположением шпинделя достаточно трудоемка и требует времени. Не так давно появились фрезерные станки с программным управлением, по внешнему виду отличающиеся от обычных лишь «начинкой» лицевой панели пульта управления. Принципиальное отличие данного оборудования заключается в том, что вертикальное перемещение шпиндельного узла является программно-управляемым многопозиционным. Аналогично и направляющая линейка станка имеет программируемый привод для ее параллельного перемещения при настройке на величину снимаемого припуска. На шпиндельную сменную оправку с конусом Морзе через калиброванные проставочные кольца устанавливается набор насадных фрез – как цилиндрических, так и профильных.

Зная диаметры инструментов, взаимное расположение профилей и значения припусков, на пульте управления программируются нужные вертикальные координаты шпинделя и положения направляющей линейки относительно базового положения профиля. Каждому из этих положений задается цифровой код – номер операции. При его наборе в режиме «наладка» инструмент вместе со шпинделем и направляющая линейка за считаные секунды с точностью до сотых долей миллиметра базируются в требуемую рабочую позицию. В результате, имея комплект из четырех фрез, на таком оборудовании можно обработать деталь за четыре прохода со всех четырех сторон с разными профилями без ручной замены инструмента при минимальном времени на переналадку. Так же станок может быть оснащен и шипорезной кареткой, что позволяет нарезать на нем шипы и проушины, в том числе и отличные от 90°, с помощью разворота поперечной линейки. При выполнении операций продольного фрезерования каретка стопорится к столу станка специальными фиксаторами.

Для обработки тяжелых деталей большого формата, например, оконных коробок и других рамочных конструкций, на станках используются каретки увеличенной площади и с поворотной линейкой с откидывающимися упорами, а также с телескопической опорой по аналогии со станками для форматного раскроя плитных материалов. Существуют на базе фрезерных и комбинированные станки, своего рода обрабатывающие мини-центры, в том числе и для производства окон. Это оборудование, оснащенное наряду с автоподатчиком и шипорезной кареткой еще одним или двумя пильными узлами, позволяет перед зарезкой шипа оторцевать заготовку на нужный размер по упору, а также одновременно с фрезерованием профиля оконной створки выпиливать и штапик. Такие станки могут оснащаться программатором на 250 позиций шпинделя по высоте, автоматически позиционирующимся ограждением шпинделя на несколько видов наборов профилей инструмента, иметь регулировку направляющей с помощью револьверного устройства, а также как опцию – систему антискол. Последнее время достаточно широко используется специальный фрезерный инструмент так называемого постоянного диаметра. При этом на шпиндельную оправку насаживается ряд фрез, у которых профилирование выполнено таким образом, что наиболее глубокая точка профиля каждой из фрез соответствует заранее заданному значению, постоянному для всего набора инструмента, например, 140 мм.

В таком случае настройку направляющей линейки производят лишь один раз по любой из фрез. Такие фрезы, как правило, оснащаются в качестве резцов сменными поворотными неперетачиваемыми пластинками из твердого сплава, при замене или повороте которых диаметр резания остается постоянным. Это очень удобно при обработке деталей из заранее подготовленных заготовок, как, например, при изготовлении узлов евроокна из специального откалиброванного клееного бруса. При этом в процессе настройки отсутствуют пробные детали и настроечные проходы заготовок. Комплекты такого инструмента выпускает московская инструментальная фирма «Инфлекс». При фрезерной обработке деталей, имеющих прямые, криволинейные или фасонные кромки, используются специальные одно- или двухместные шаблоны (цулаги). Для работы с шаблонами в столе станка концентрично со шпинделем делается вертикальная расточка, в которую вставляется набор копирных колец. Кольцо соответствующего диаметра под конкретную заготовку извлекают из расточки, переворачивают его на 180° буртиком вверх и снова плотно устанавливают в расточку стола, обеспечивая соосность рабочей поверхности кольца и шпинделя.

Буртик кольца выступает над поверхностью стола на 15–20 мм и служит для контакта с копирной кромкой шаблона. Как правило, при таких работах ограждение инструмента с направляющими линейками со стола станка демонтируется. В зависимости от вида обрабатываемых деталей различают шаблоны для фрезерования по замкнутому и незамкнутому криволинейным контурам, от количества одновременно обрабатываемых деталей – для обработки одной детали (одноместные) и многоместные. Рабочая кромка плиты шаблона выполнена криволинейной по форме детали и является копирной, взаимодействующей с рабочей поверхностью копирного кольца стола. От износа кромка защищается стальной лентой. На плите (корпусе) шаблона устанавливают торцевой нерегулируемый и регулируемый упоры, служащие для базирования заготовки. Заготовку в шаблоне закрепляют чаще всего эксцентриковыми прижимами, смонтированными на стойках шаблона. При настройке шаблона на заданные размеры обработки необходимо в первую очередь отрегулировать положения базирующих и установочных упоров. Требуемый размер детали получают, регулируя расстояния А от упоров до копирной кромки плиты шаблона. Расстояние А находят из соотношения

А = В + Dф/2 – Dк/2, где В – заданный размер детали; Dф – диаметр окружности резания фрезы; Dк – диаметр рабочей поверхности копирного кольца. Если диаметр кольца равен диаметру окружности резания, то настройка шаблона сведется к установке упоров относительно копирной кромки шаблона на расстояние, равное требуемому размеру обработки, то есть А = В. Точность расположения упоров контролируют чаще всего по эталонной детали. Для крупносерийного или массового производства криволинейных деталей существуют станки, снабженные кареткой, аналогичной шипорезной, у которой стол с заготовкой может перемещаться как вдоль подачи, так и нормально ей. Нормальное перемещение каретки осуществляется с помощью копирного ролика, взаимодействующего с кромкой шаблона (или набора шаблонов), неподвижно закрепленного на столе или станине станка. Перемещение каретки может выполняться как вручную, как, например, на отечественном станке ФФД-3, так и с помощью пневмомеханического привода, как на станке LH-1000-AT фирмы (Италия).

Так, например, в последнем станке заготовка укладывается на каретку станка, базируется по переднему и боковому упорам и фиксируется прижимной балкой. Каретка может перемещаться в горизонтальной плоскости по двум парам взаимно-перпендикулярных призматических направляющих. На каретке закреплен копировальный ролик, введенный во взаимодействие с одним из шаблонов, установленных на столе станка под кареткой. Прижим ролика к шаблону осуществляется с помощью пневмоцилиндра. Перемещение каретки с деталью в ходе обработки профиля также осуществляется с помощью пневмопривода. На шпинделе станка устанавливается набор фрезерного инструмента для обработки ряда профилей, что позволяет программным путем, перемещая шпиндель по высоте, вызвать нужную фрезу и быстро включить ее в работу. А перемещение по высоте копировального ролика на другой шаблон из имеющегося набора позволяет за короткое время перейти на обработку новой конфигурации детали. Такой станок незаменим при изготовлении филенчатых конструкций в мебельном и столярном производстве. Частота вращения шпинделя станка LH-1000-AT составляет 9000 об/мин, скорость подачи 6–16 м/мин в зависимости от вида профиля детали и глубины фрезерования.

В станках с нижним расположением шпинделя применяются насадные фрезы, отличительной особенностью которых является наличие посадочного отверстия для насадки на посадочную шейку шпинделя станка. По конструкции фрезы бывают цельные и сборные со вставными ножами. В свою очередь, эти фрезы могут быть одинарными или составными, в виде наборов закрепленных на оправке или между собой штифтами фрез. Цельные фрезы изготавливаются из единой заготовки легированной стали, а также из конструкционной стали с напаянными пластинками твердого сплава или легированной стали. По оформлению задней поверхности зуба цельные фрезы разделяют на затылованные и с прямой задней гранью (с остроконечными зубьями). Затылованные фрезы, как правило, предназначены для фасонного фрезерования различных профилей. Режущая кромка у них фасонная. Особенностью затылованных фрез является их способность сохранять постоянство профиля режущей кромки при переточках. У фрез с остроконечными зубьями передняя и задняя грани имеют плоскую форму в плоскостях, перпендикулярных оси вращения фрезы. Конструкции фрез данного типа весьма разнообразны. Существует два типа пазовых фрез с остроконечными зубьями: для фрезерования пазов в продольном или поперечном направлениях волокон древесины.

Также имеются фасонные фрезы, оснащенные твердым сплавом и служащие для обработки древесных композиционных материалов и твердых пород древесины. Применяются твердосплавные фрезы и для плоского цилиндрического фрезерования. Например, при обработке плиты, облицованной пластиком, для исключения сколов и отрыва пластика по кромке зубья фрезы имеют наклон к оси вращения, в результате чего сила резания не отрывает, а наоборот – прижимает пластик к массиву плиты.

Для фрезерных станков с нижним расположением шпинделя наибольшее распространение получили конструкции сборных насадных фрез. Дисковая пазовая фреза, предназначенная для фрезерования пазов и проушин на станках с шипорезной кареткой, включает вставные ножи, укрепляемые в клиновых пазах корпуса клиньями и распорными винтами. Цилиндрическая сборная фреза с прямыми ножами имеет центробежно-клиновой способ крепления ножей. Она состоит из корпуса, ножей, клиньев и распорных болтов. При вывинчивании болтов клинья прочно закрепляют ножи в корпусе. При вращении фрезы под действием центробежных сил усилие зажима ножа в корпусе возрастает. Фрезы могут оснащаться плоскими стальными ножами или ножами из твердого сплава. Существуют аналогичные конструкции фрез для профильного фрезерования, а также нарезки шипов. На данных станках, как вариант, может использоваться и концевой (хвостовой) инструмент, если в торце шпинделя есть коническое отверстие под стандартный патрон или цангу. В последнее время все чаще используют цилиндрические сборные фрезы и ножевые головки, в пазы которых вставлены плоские и профильные ножи (бланкеты) толщиной не менее 8 мм, изготовленные из быстрорежущей стали HS или HSS, что соответствует отечественным аналогам Р9 или Р18. Использование более тонких ножей при значительной выступающей их частью над образующей ножевой головки чревато их поломкой и является нарушением требований техники безопасности.

Применение ножей с пластинками из твердого сплава не всегда целесообразно, поскольку твердый сплав в большинстве случаев ввиду своей хрупкости не «любит» сучки, которые часто встречаются в еловых пиломатериалах. Заточка профильных бланкетных ножей осуществляется по шаблонам на профилешлифовальных станках, таких как, например, Rondamat немецкой фирмы Weinig, непосредственно в корпусе ножевой головки для исключения неточностей при последующей установке ножей в корпус. Следует отметить необходимость соблюдения точности изготовления шаблона и, как следствие, точности шлифования профилей ножей фрезы. Это требует высокой квалификации как лекальщика при изготовлении шаблона, так и заточника, а также отличного технического состояния станка. Однако даже на крупных предприятиях зачастую эти условия не соблюдаются, что впоследствии приводит к проблемам при сборке изделий. Поскольку в традиционном исполнении масса режущего инструмента, особенно тяжелых ножевых головок, и частота его вращения значительны, то для снижения инерционных нагрузок, очень сильных в момент пуска станка, рекомендуется применение фрез небольшой массы, корпус которых выполнен из специального алюминиевого сплава.

Для оптимизации режимов работы станка за счет снижения ударных нагрузок от резцов на его элементы лучше использовать фрезы и ножевые головки со спиральным (или шахматным) расположением резцов по образующей цилиндрической поверхности, которые производственники называют «кукуруза». При фрезеровании такими ножевыми головками происходит поочередное, более плавное врезание зубьев фрезы в поверхность древесины. Благодаря этому снижается импульс мгновенной силы резания, вследствие чего уменьшается удар инструмента о заготовку, значительно падает шум. Такие инструменты со спиральным расположением резцов (в том числе и неперетачиваемых твердосплавных пластин) находят широкое применение в деревообрабатывающих станках при обработке плоских и криволинейных поверхностей. По данным изготовителей, использование таких фрез позволяет практически в два раза снизить мощность резания и шум, а вибрации станка уменьшить на 80% в сравнении с традиционными четырехножевыми головками. Того же эффекта можно добиться и для обработки профильных деталей, разбив профиль обработки на некоторое число простых фрагментов, фрезеруемых каждый собственной фрезой, а ножи фрез, входящих в комплект профиля, развернуть по винтовой линии на определенный угол.

При этом два соседних резца должны несколько перекрывать друг друга по профилю. Такие составные фрезы в большинстве случаев собираются на цилиндрической инструментальной оправке (их еще называют инструментальными наладками), а отдельные фрезы набора фиксируются на оправке от проворачивания, в том числе и относительно друг друга, штифтами или шпонками. В то же время при проектировании такой составной фрезы ее профиль можно представить как набор типовых участков, каждому из которых в инструментальной наладке соответствует своя фреза. Это позволит не только обеспечить плавность работы фрезы, но и набирать нужный профиль из отдельных фрез, как из конструктора. Такие инструментальные наладки предлагаются предприятиями для применения как на отечественных, так и импортных станках при производстве столярно-строительных деревянных деталей различного назначения.

Фрезерные станки с верхним расположением шпинделя

У станков этой группы шпиндель с закрепленным на нем режущим инструментом располагается над столом, на котором базируется обрабатываемая заготовка. В качестве режущего инструмента используются концевые (наиболее привычное для производственника название), хотя в соответствии с ГОСТом их называют хвостовыми фрезами из-за наличия цилиндрического хвостовика, по которому осуществляется посадка фрезы в патрон или цангу. Различают цельные цилиндрические, цельные фасонные и сборные хвостовые фрезы. Цельные цилиндрические фрезы изготавливаются однорезцовыми незатылованными и затылованными для фрезерования по контуру, а также двухрезцовыми для выборки гнезд. Эти фрезы изготавливаются диаметром 3–25 мм, чаще всего из инструментальной стали. Для фрезерования композиционных древесных материалов (древесно-стружечных и древесно-волокнистых плит, а также деталей, облицованных пластиками) используются фрезы, оснащенные пластинками из твердого сплава, хотя встречаются и цельные твердосплавные. Цельные фасонные фрезы предназначены для фрезерования криволинейных вогнутых или выпуклых профильных контуров или кромок щитовых деталей.

Сборные фрезы имеют сменные ножи или многолезвийные неперетачиваемые пластинки из твердого сплава. Такая фреза предназначена для фрезерования четверти или паза. Концевая пластина имеет режущую кромку, параллельную оси вращения для периферийного резания и торцевую кромку для заглубления. Крепят пластинки на корпусе фрезы специальными винтами на прецизионные посадочные места, обеспечивающие точное базирование пластин. После затупления такая пластинка разворачивается на 180°, и фреза вновь готова к работе. Настройка глубины фрезерования может дополнительно осуществляться регулировочным винтом, вворачиваемым в торец хвостовика. Наиболее типичным станком этой группы служит фрезерно-копировальный станок с верхним расположением шпинделя (ВФК-2), длительное время выпускавшийся Днепропетровским станкостроительным заводом. Конструктивно этот станок состоит из следующих узлов: станины, стола, фрезерной головки, держателя копирного пальца, расположенного под столом соосно с режущим инструментом, револьверной головки с набором упоров для настройки глубины обработки, а также комплектов пневмо- и электрооборудования.

Станина – это несущая конструкция станка, представляющая собой литой чугунный корпус С-образной формы. На каждой из ветвей станины выполнены направляющие типа «ласточкин хвост». По верхним направляющим перемещается фрезерный шпиндель, а по нижним – корпус со столом. На правой боковой плоскости верхней части станины крепится вращающаяся револьверная головка, ограничивающая перемещение по высоте фрезерного шпинделя с режущим инструментом. Нижняя часть станины разделена на две ниши: в левой нише смонтировано электрооборудование станка, в правой – пневмоаппаратура. Конструкция стола предполагает возможность настроечных перемещений до 200 мм по нижним направляющим станины с помощью маховика через червячную и винтовую пары. В заданном положении стол фиксируется рукояткой. Для увеличения базовой площади стола при обработке деталей больших размеров последний может быть выполнен сборным: справа и слева к основной плите стола болтами крепятся дополнительные боковые плиты – расширители стола.

В основной плите стола станка соосно со шпинделем делается сквозное отверстие для выхода копировального пальца или фрезы (сверла) при сквозной обработке. Для направления деталей при прямолинейной обработке на столе станка может быть закреплен направляющий угольник. Фрезерная головка представляет собой литой корпус, имеющий как возможность перемещения по высоте по верхним направляющим станины, так и возможность поворота относительно вертикальной оси на угол до 45° вправо. В расточку этого корпуса устанавливается по посадке электрошпиндель, закрепляемый в корпусе круглой гайкой. Электрошпиндель – это прецизионный высокоскоростной электродвигатель специального исполнения с частотой вращения 18 тыс. об/мин, который питается напряжением повышенной частоты 300 Гц от электронного преобразователя частоты питающего напряжения. Ротор такого двигателя вращается в высокоточных подшипниках качения с предварительным тарированным натягом. Режущий инструмент (фреза, сверло или патрон для их крепления) устанавливается непосредственно на выходном валу электродвигателя, имеющем внутреннюю расточку под конус Морзе №2а. Крепление режущего инструмента осуществляется дифференциальной гайкой.

Держатель копирного пальца обеспечивает обработку детали по копиру и состоит из гильзы, служащей для установки сменных копирных пальцев разного диаметра. Желательно, чтобы диаметр пальца и фрезы совпадали, тогда не нужно будет пользоваться приведенной выше формулой. Настроечной рукояткой можно перемещать копирный палец ступенчато на 5 мм вверх или вниз, подстраиваясь под конструкцию шаблона. Револьверная головка служит для ограничения величины перемещения по высоте режущего инструмента и оснащена шестью регулируемыми по высоте винтами-упорами. Положение каждого упора фиксируется шариковой защелкой. Пневмопривод станка служит для механического перемещения по высоте фрезерной головки при нажатии на педаль управления. Для этого в станине установлен пневмоцилиндр, связанный с головкой через рычажную систему. Пневмопривод обеспечивает рабочий и холостой ход головки, а также ее блокировку (стопорение) при падении или исчезновении как давления сжатого воздуха в пневмосистеме, так и напряжения питающей электросети.

В другом отечественном станке модели КФ-80 перемещение головки по высоте осуществляется с помощью электропривода. На таком станке возможна обработка детали по нескольким контурам следующим образом. На стол станка кладется набор скрепленных между собой, например, из трех замкнутых по контуру, шаблонов-копиров, с которыми будет взаимодействовать выдвинутый из стола на заданную высоту копирный палец. Если предполагается выполнение сквозной обработки детали (на всю ее толщину), то на этот «бутерброд» крепится прокладочная плита из ДСП или MDF для выхода режущего инструмента, исключающая повреждение шаблонов. После этого с помощью эксцентриковых зажимов на прокладочную плиту по упорам фиксируют обрабатываемую заготовку. Винты-упоры револьверной головки настраиваются по высоте так, чтобы при касании их с упором фрезерной головки обеспечивалась требуемая глубина обработки. Копирный палец последовательно вводится с помощью рукоятки в контакт с кромкой первого копира, а револьверную головку устанавливают в положение, соответствующее глубине первого профиля.

При нажатии на педаль перемещения фрезерной головки режущий инструмент заглубится в заготовку на заданную величину. Обеспечивая постоянный прижим копирного пальца к кромке копира, шаблоны с заготовкой вручную равномерно перемещают по заданному профилю, переходя последовательно на контуры второго и третьего уровня. Если нужно выполнять в детали профили под углом к поверхности стола, фрезерную головку разворачивают на соответствующий угол. Изменить длину и ширину фрезеруемого паза можно заменой копирного пальца: для уменьшения размера периметра обработки устанавливают палец большего диаметра, для увеличения – меньшего. Во избежание искажения профиля детали следует выбирать оптимальные соотношения между кривизной обрабатываемого профиля, диаметрами фрезы и копирного пальца. Минимальный радиус кривизны обрабатываемого профиля детали должен быть больше диаметра используемой хвостовой фрезы.

Существуют фрезерные станки с верхним расположением шпинделя, у которых привод высокоскоростного шпинделя осуществляется от обычного электродвигателя через повышающую ременную передачу, а частота его вращения изменяется ступенчато в диапазоне 9– 24 тыс. об/мин. Так, станок КФ-80 имеет две частоты вращения – 9 и 18 тыс. об/мин. Помимо станков с ручной подачей заготовки выпускаются станки, у которых подача заготовки механизирована. Это обеспечивается либо с помощью карусельного стола, как, например, у Holitek LH-80 (Тайвань), либо индивидуального привода шаблонов, располагаемого под столом станка, как у станка Griggio G900 (Италия). Такое оборудование чаще всего используются в серийном и массовом производстве деталей, поскольку является высокопроизводительным.