СТАНКИ СВЕРЛИЛЬНО-РАСТОЧНОЙ ГРУППЫ

 

Сверлильные станки относят ко 2^ой группе по классификатору металлорежущих станков. Сверлильные станки предназначены для сверления глухих и сквозных отверстий, рассверливания, зенкерования, развертывания, растачивания и нарезания резьбы. Основными формообразующими движениями при сверлильных операциях являются: главное - вращательное движение V и движение подачи шпинделя станка. Кинематические цепи, осуществляющие эти движения, имеют самостоятельные органы настройки, посредством которых устанавливается необходимая скорость вращения инструмента и его подача. Сверлильные станки подразделяются на вертикально-сверлильные настольные и наклонные, радиальносверлильные, для глубокого сверления, центровальные и многошпиндельные. Настольные станки строят для наибольшего условного диаметра сверления отверстий в стальных деталях (σ _в=500-600 Мн/м²) 3; 6; 12 и 16 мм, вертикально-сверлильные и радиально-сверлильные - 18; 25; 35; 50 и 75 мм. Вылет радиально-сверлильных станков составляет 1300 - 2000 мм.

 

Вертикально-сверлильные станки

Станок предназначен для работы в основных производственных цехах, а также в условиях единичного и мелкосерийного производства, в ремонтно-механических и инструментальных цехах. На фундаментной плите смонтирована колонна коробчатой формы. В ее верхней части размещена шпиндельная головка, несущая электродвигатель и шпиндель с инструментом. На вертикальных направляющих колонны установлена шпиндельная бабка, внутри которой размещен механизм подачи, осуществляющий вертикальное перемещение шпинделя. Поднимать и опускать шпиндель можно механически и вручную, с помощью штурвала 2. Для установки и закрепления приспособления с обрабатываемыми заготовками имеется стол. Eгo устанавливают на различной высоте, в зависимости от размеров обрабатываемых деталей. На рис.1 представлена кинематическая схема вертикально-сверлильного станка 2A150 (2Н 150). Частота вращения шпинделя изменяется с помощью коробки скоростей. Приемный вал I вращается от электродвигателя 46 через ременную передачу 1 - 2. Движение валу II сообщает одна из четырех пар зубчатых колес 3 - 4, 5 - 6, 7 - 8 и 9 - 10. Дальнейшее вращение передается одной из кинематических цепей: 11 - 15, 16 - 17 или 13 - 14, 16 -17 или 13 - 14, 18 - 19. Колеса 17 и 19 вращают втулку 20, а вместе с ней и шпиндель V, связанный с втулкой шлицевым соединением. В итоге шпиндель имеет 12 различных значений частот вращения. Реверсирование шпинделя, необходимое при производстве резьбонарезных работ, осуществляется переключением полюсов электродвигателя.

Рабочая подача шпинделя производится с помощью реечной передачи. Реечное колесо 42 находится в зацеплении с рейкой пиноли 43. При вращении колеса пиноль перемещается вертикально вместе со шпинделем. Описываемый станок имеет девять подач, осуществляемых от шпинделя через цилиндрические зубчатые колеса 21 - 22, 23 - 24 и коробку подач. Вращение валу VIII сообщает одна из трех передач 25 - 26, 27 - 28 или 29 - 30 и далее на вал Х - одна из трех цепей зубчатых колес 30 - 31, 32 - 33 или 30 - 31, 31 - 34 или 47 - 35, 31 - 34. Зубчатые передачи 36 - 37 и червячная пара 40 – 41 сообщают вращение реечному колесу 42.

Конструкция характерного для сверлильных станков шпиндельного узла.

 

Втулка, с жестко насаженными колесами, вращается в двух шарикоподшипниках. На верхнем конце шпинделя нарезаны шлицы, которыми он входит внутрь втулки, получая от нее вращение. Нижний участок его смонтирован на подшипниках в пиноли. Конструкция узла такова, что шпиндель, свободно вращаясь, не имеет осевого смещения относительно пиноли. Последняя, получая вертикальную подачу от реечного колеса, увлекает за собой шпиндель. Когда при сверлении шпиндель перемещается вниз или вверх, возвращаясь в исходное положение, шлицевой участок его скользит в шлицах втулки без нарушения кинематической связи. Сила подачи при сверлении воспринимается упорным подшипником, смонтированным в нижней части пиноли, а сама пиноль перемещается в круговых направляющих корпуса шпиндельной бабки.

Нижний конец шпинделя имеет коническое отверстие определенного стандартного размера. В него вводится хвостовик инструмента и удерживается там силой трения. Шпиндель имеет отверстие, в которое вводится клин для выталкивания инструмента. В случае необходимости закрепления в шпинделе инструмента различных диаметров с хвостовиками, меньшими размера гнезда, применяют переходные втулки.

 

 

Рис. 1: Кинематическая схема вертикально-сверлильного станка 2А150.

 

Радиально-сверлальные станки

Перемещение по плоскости стола крупногабаритных и тяжелых деталей вызывает большие неудобства и потерю времени. Поэтому при обработке большого количества отверстий в таких деталях применяют радиально-сверлильные станки. При работе на них деталь остается неподвижной, а шпиндель со сверлом перемещается относительно детали и устанавливается в требуемое положение. На фундаментной плите установлена тумба с неподвижной колонной, на которую надета гильза, поворачивающаяся вокруг колонны на 360º. На гильзе смонтирована траверса.

Траверса, в свою очередь, имеет горизонтальные направляющие, в которых может перемещаться сверлильная головка. Внутри головки размещены коробка скоростей, коробка подач и узел шпинделя. На передней крышке расположены органы управления. Обрабатываемые детали устанавливаются на столе или непосредственно на верхней плоскости фундаментной плиты. Шпиндель со сверлильной головкой может перемещаться в горизонтальном направлении, а вместе с траверсой и гильзой поворачиваться вокруг оси неподвижной колонны. Эти два движения обеспечивают установку инструмента по любым координатам. С помощью винта траверса поднимается или опускается по гильзе и закрепляется на любой высоте. Гильза, в свою очередь, может быть зажата на колонне, а сверлильная головка - на траверсе. Перед сверлением отверстия гильзу и сверлильную головку фиксируют, а по окончании обработки освобождают. Механизмы зажима размещены в нижней части гильзы - над тумбой и в сверлильной головке.

 

Многошпиндельные сверлильные станки и головки

Для одновременного сверления нескольких отверстий применяют многошпиндельные станки и головки. В машиностроении нашли распространение два вида многошпиндельных головок: головки, которыми оснащают универсальные вертикально-сверлильные станки; сверлильные головки (шпиндельные коробки, насадки) агрегатных станков.

Компоновка узлов многошпиндельной сверлильной головки с неподвижными шпинделями. Шпиндели, количество и расположение которых зависит от числа отверстий обрабатываемой детали, смонтированы в корпусе головки. Привод их осуществляется от центрального - ведущего колеса. Головка устанавливается на станке следующим образом.

Пиноль сверлильного станка оснащают фланцем. К нему прикрепляют корпус головки. На конце ведущего вала сделаны лыски, которыми он заходит в прямоугольный паз шпинделя станка. Следовательно, шпиндель станка вращает все шпиндели головки, а пиноль сообщает ей подачу. У многих универсальных станков пиноль не имеет фланца, а шпиндель - прямоугольного паза. В таких случаях фланец делают насадным, а вал - с хвостовиком, размер которого соответствует конусу в шпинделе.

 

Горизонтально-расточные станки

Расточные станки предназначаются для обработки деталей в условиях единичного и серийного производств. Это широкоуниверсальные станки, на которых можно производить черновое и чистовое растачивание отверстий, обтачивание наружных цилиндрических поверхностей и торцов отверстий, сверление, зенкерование и развертывание отверстий, фрезерование плоскостей, нарезание резьбы и другие операции. Большое разнообразие различных видов обработки, производимых на расточных станках, позволяет в ряде случаев проводить полную обработку детали без перестановки ее на другие станки, что особенно важно для тяжелого машиностроения. Характерной особенностью расточных станков является наличие горизонтального (или вертикального) шпинделя, который совершает движение осевой подачи. В шпинделе крепится режущий инструмент - борштанга с резцами, сверло, зенкер, фреза, метчик и др.

В последнее время широкое применение начинают получать расточные станки с программным управлением, что сокращает время на переналадку станка, повышает производительность труда и улучшает качество обработки. В зависимости от характера выполняемых операций, назначения и конструктивных особенностей расточные станки можно подразделить на универсальные и специализированные. В свою очередь, универсальные станки разделяются на горизонтально-расточные, координатно-расточные и алмазно-расточные (отделочно-расточные). Для всех типов станков наиболее существенным параметром, определяющим все основные размеры станка, является диаметр расточного шпинделя. Формообразующими движениями в расточных станках являются: вращение шпинделя и движение подачи.

Подача сообщается либо инструменту, либо заготовке, в зависимости от условий обработки. Вспомогательными движениями являются: установочные перемещения шпиндельной бабки в вертикальном направлении, установочные перемещения стола в продольном и поперечном направлениях, установочное перемещение задней стойки с люнетом, перемещение люнета по стойке и т. д.

 

Кинематическая схема универсального горизонтально-расточного станка 2625. На станине справа установлена передняя неподвижная стойка, по вертикальным направляющим которой перемещается шпиндельная бабка. С левой стороны станины установлена задняя стойка, которую можно перемещать по направляющим станины. Между стойками на направляющих станины расположен поворотный стол, который может совершать движения подачи в продольном и поперечном направлениях. В шпиндельной бабке, расположенной на передней стойке станка, помещается механизм главного движения и механизм подачи расточного шпинделя. Бабка может перемещаться вручную по направляющим стойки. Рассмотрим основные кинематические цепи станка. Главное движение - вращение расточного шпинделя и шпинделя планшайбы. Вращение шпинделям передается от двухскоростного электродвигателя, через ременную передачу, зубчатые передачи коробки скоростей. При включении муфты движение с вала коробки скоростей через колеса будет передаваться на планшайбу. Коробка скоростей обеспечивает 18 различных значений частот вращения шпинделей. Расточной шпиндель, помимо вращательного движения, может совершать также поступательное движение подачи в осевом направлении. Коробка подач позволяет получить 16 подач. Наличие ходового винта подачи шпинделя позволяет нарезать наружные и внутренние резьбы. Эта цепь настраивается при помощи гитары а - b, с - d. Шпиндель планшайбы имеет суппорт, служащий для подачи инструмента в радиальном (поперечном) направлении при помощи планетарной передачи. Движение от шпинделя планшайбы к суппорту передается по двум кинематическим цепям. С одной стороны, движение передается непосредственно от шпинделя через зубчатые колеса с постоянным передаточным отношением 58: 22 на водило. В этом случае колеса совершают планетарное движение, вращая колесо. С другой стороны, на это колесо передается движение от шпинделя через коробку подач станка. Движение, передаваемое по обеим кинематическим цепям, суммируется зубчатым колесом и передается через колеса, червячную и реечную передачи суппорту планшайбы. Суппорт планшайбы имеет 16 подач, предельные значения которых будут S_min= 0, 05 мм/об, S_max = 8, 1 мм/об. Шпиндельная бабка также имеет 16 ступеней вертикальной подачи по направляющим передней стойки в пределах от 0, 1 до 16 мм/об планшайбы. Стол станка совершает продольную подачу. Начальным звеном этой цепи является расточной шпиндель, конечным звеном - реечное колесо. Стол имеет 16 подач в пределах от 0, 05 до 8, 1 мм/об расточного шпинделя и от 0, 1 до 16 мм/об шпинделя планшайбы. Ускоренное перемещение стола производится электродвигателем быстрых перемещений.

 

Координатно-расточные станки

Координатно-расточные станки предназначены для обработки отверстий в кондукторах, приспособлениях и деталях, для которых требуется высокая точность взаимного расположения отверстий. Наряду с растачиванием на станках могут выполняться сверлильные операции, чистовое фрезерование, разметка и проверка линейных размеров, в частности, межцентровых расстояний. Применяя поставляемые со станком поворотные столы и другие принадлежности, можно, кроме того, обрабатывать отверстия, заданные в полярной системе координат, наклонные и взаимноперпендикулярные отверстия и протачивать торцовые поверхности. Координатно-расточной станок 2А450, оборудованный оптическими устройствами, позволяющими отсчитывать целую и дробную части координатного размера. Станок 2А450 пригоден как для работы в инструментальных, так и в производственных цехах для точной обработки деталей без специальной оснастки. В условиях нормальной эксплуатации станок обеспечивает точность установки межцентровых расстояний в прямоугольной системе координат - 0, 004 мм, в полярной системе - 5 угловых секунд. Точность расстояний между осями отверстий, обработанных в нормальных для координатного растачивания условиях - 0, 006 мм. Координаты отсчитываются при помощи точных масштабных зеркальных валиков и оптических приборов. Зеркальные валики представляют собой стержни из нержавеющей стали, на которых нанесены шкалы в виде рисок. Поверхность валиков доведена до зеркального блеска. Координаты устанавливаются по точным шкалам путем наблюдения через специальные микроскопы. Схема хода лучей при наблюдении продольного масштаба. Лучи от источника света через линзы направленным пучком падают на расположенную под углом 45º поверхность плоского стекла, отражаются от него и попадают на зеркальную поверхность масштабного валика. Лучи, отраженные валиком, проходят плоское стекло, преломляются призмой, идут сквозь линзы параллельным пучком и выходят из объектива.

Пройдя расстояние между кареткой станка и пультом управления, лучи попадают в окуляр. Затем лучи проходят линзу, преломляются призмой и собираются в фокусе окуляра. В поле зрения окуляра находится тонкая стеклянная пластинка с двумя параллельными визирными рисками, между которыми и должно располагаться изображение риски шкалы масштабного валика. Перемещения при помощи шкал зеркальных валиков измеряются следующим образом.

Величина перемещения, равная целым миллиметрам, отсчитывается по масштабным линейкам с миллиметровыми делениями. Перемещения, составляющие доли миллиметров, отсчитываются по лимбам, закрепленным на валиках со шкалами. Точность производимых отсчетов зависит от точности шага рисок масштабного валика.

На рис.2 показана кинематическая схема станка 2А450. Цепь главного движения обеспечивает вращение шпинделя с режущим инструментом. Вращение шпинделя осуществляется от регулируемого электродвигателя постоянного тока через ременную передачу и трехступенчатую коробку скоростей. В пределах каждой из ступеней частота вращения шпинделя, равная 700-2800 об/мин, изменяется бесступенчато путем регулирования электродвигателя.

Зубчатые колеса коробки скоростей и кулачковая муфта 37 переключаются рычагами, которыми управляет барабан 6, поворачиваемый маховиком 7 через зубчатые колеса 8 - 9 - 10 - 11. Цепь вертикальной подачи, т.е. вертикальное перемещение шпиндельной втулки (гильзы) с вращающимся шпинделем, осуществляется от зубчатого колеса 12 через зубчатое колесо 13, фрикционный бесступенчатый привод 14, червяк 15, червячное колесо 16, реверсивный механизм с зубчатыми колесами 77, 18, зубчатые колеса 19, 20, червяк 21, червячное колесо 22 и реечное зубчатое колесо 23, которое зацепляется с рейкой шпиндельной втулки. Для изменения величины подачи маховиком 24 через конические зубчатые колеса 25 и зубчатое колесо 26 поворачивается зубчатое колесо-гайка 27, которая передвигает винт-тягу 28. Винт-тяга 28 связан с верхним ведущим и нижним ведомым конусами фрикционного бесступенчатого привода 14.

Таким образом, можно сводить или разводить конусы привода 14 и получить бесступенчатое изменение передаточного отношения, а, следовательно, и подачи в диапазоне 0, 03-0, 16 мм/об шпинделя. Привод продольного перемещения стола осуществляется от регулируемого электродвигателя постоянного тока М2 мощностью 0, 245кВт через червячные пары 30 - 31, 32 - 83, реечное зубчатое колесо 34 и рейку 35, закрепленную на столе. Частота вращения электродвигателя регулируется в широком диапазоне. Поперечное перемещение стола производится от электродвигателя М3 через аналогичную кинематическую цепь. Стол в нужном положении закрепляется от редуктора, установленного на салазках, с приводом от электродвигателя 36. Включение и выключение механизмов зажима стола осуществляются

нажимом на соответствующие кнопки.

 

 

 

Рис. 2: Кинематическая схема станка 2А450.

 

Алмазно-расточные станки

Алмазно-расточные станки предназначены для финишной обработки отверстий. Тонкое (алмазное) растачивание обеспечивает высокую точность геометрической формы отверстий и высокий класс чистоты поверхности. Эти станки применяются для растачивания корпусных деталей станков, цилиндров авиационных и автомобильных двигателей и других деталей.

В зависимости от расположения оси вращения шпинделя алмазно-расточные станки подразделяются на вертикальные и горизонтальные, по числу шпинделей - на одношпиндельные и многошпиндельные. Главным движением в алмазно-расточных станках является вращение расточного шпинделя с инструментом. Движение подачи в горизонтальных станках сообщается столу, на котором закрепляется заготовка, в вертикальных станках — шпинделю. В специализированных горизонтальных алмазно-расточных станках движение подачи иногда сообщается шпиндельным головкам, в то время как заготовка остается неподвижной. Шпиндели алмазно-расточного станка монтируются в прецизионных подшипниках качения или скольжения. В конструкциях шпиндельных головок для компенсации износа подшипников предусматривается автоматическая выборка зазора.

Алмазно-расточной вертикальный станок, предназначенный для тонкого растачивания отверстий цилиндров блока автомобильного или тракторного двигателя алмазным инструментом или резцами из твердого сплава. Этот станок имеет массивную жесткую конструкцию, что уменьшает вибрации, возникающие от быстровращающихся механизмов. На фундаментной плите монтируется тумба, а на ней - вертикальная станина.

На передней части плиты имеются три Т-образных паза для закрепления стола. На плите внутри тумбы установлен электродвигатель для привода главного движения. Внутри тумбы установлены насосы для охлаждающей жидкости и смазки, а также электроаппаратура. Внутри станины размещены коробки скоростей и подач, а спереди, на наружной верхней ее части, установлена и закреплена шпиндельная головка. По двум прямолинейным направляющим вертикальной станины может перемещаться кронштейн со сменными борштангами. От электродвигателя через клиноременную передачу, коробку скоростей и плоскоременную передачу шпиндель станка с борштангой получает шесть различных значений частот вращения в пределах 225 -550об/мин. Настройка шпинделя с борштангой на различную частоту вращения производится при помощи сменных зубчатых колес коробки скоростей. Коробка подач также является самостоятельным узлом, вмонтированным внутри станины в верхней ее части. Кроме механизма переключения рабочих подач шпинделя с борштангой, в коробке подач находятся механизмы ускоренной его подачи и автоматического переключения шпинделя с ускоренного подвода на рабочую подачу и на ускоренный возврат шпинделя в исходное вертикальное положение. Отечественное станкостроение изготавливает достаточный комплект расточных станков. В частности, горизонтально-расточные станки строятся со шпинделями диаметром 80 - 320 мм. В широких пределах выпускаются координатно-расточные станки. Размеры рабочих поверхностей столов их колеблются от 160х280 до 1400х2200 мм.