4.2. Расточные станки

На расточных станках можно сверлить, рассверливать, зенкеровать, растачивать и развертывать отверстия, подрезать торцы резцами, фрезеровать поверхности и пазы, нарезать резьбу резцами, метчиками.

Расточные станки подразделяют на горизонтально-расточные, координатно-расточные и алмазно-расточные (отделочно-расточные). Алмазно-расточные станки применяют для тонкой расточки, на них можно растачивать отверстия с отклонением поверхности от цилиндричности в пределах 35 мкм. Координатно-расточные станки предназначены для обработки точных отверстий с точными межцентровыми расстояниями (в пределах 0,0050,001 мм).

Для расточных станков основными параметрами являются диаметр расточного шпинделя и размер стола.

Универсальный горизонтально-расточной станок 2620В

Станок (см. рис 4.5) предназначен для обработки корпусных деталей больших размеров и массы из черных и цветных металлов и сплавов. На станине 3, имеющей коробчатую форму и внутренние ребра жесткости, справа жестко установлена стойка 10. По вертикальным направляющим стойки перемещается уравновешенная шпиндельная бабка 9, в которой размещены механизм главного движения, механизм перемещения выдвижного шпинделя, механизм планшайбы, механизм радиального перемещения суппорта 8 по пазу планшайбы 7. На горизонтальных направляющих станины 3 установлен стол 4. На поперечных направляющих установлен поперечный суппорт 5 с поворотным столом 6. В правой нижней части станины установлен привод подачи станка. На станине установлена задняя стойка 1 с люнетом 2, который перемещается по вертикальным направляющим задней стойки синхронно со шпиндельной бабкой. Электрошкаф 11 охлаждается вентилятором 12. Диаметр выдвижного шпинделя – 90 мм. Размер стола: длина – 1250 мм, ширина – 1120 мм.

Принцип работы станка заключается в следующем. Инструмент крепят в шпинделе или в суппорте планшайбы, он получает главное движение – вращение. Заготовку устанавливают непосредственно на столе или в приспособлении. Стол получает продольное или поперечное поступательное движение. Шпиндельная бабка перемещается в вертикальном направлении по передней стойке.

Рис. 4.5. Универсальный горизонтально-расточной станок 2620В:

1 – задняя стойка; 2 – люнет; 4 – продольные салазки стола; 5 – поперечные салазки стола;

6 – поворотный стол; 7 – планшайба; 8 – радиальный суппорт; 9 – шпиндельная бабка; 10 – передняя стойка; 11 – шкаф электрооборудования; 12 – вентилятор

Расточной шпиндель получает поступательное перемещение (при растачивании отверстий, нарезании резьбы и т. п.). Суппорт планшайбы перемещается по планшайбе в радиальном направлении. Все эти движения являются движениями подач.

Главное движение (см. рис. 4.6) – вращение шпинделя и планшайбы. Шпиндель и планшайба станка вращаются от двухскоростного электродвигателя мощностью N = 8,5/10 кВт через коробку скоростей с двумя тройными блоками зубчатых колес Б₁ и Б₂. Планшайба 4 вращается при включении муфты М₁, которая приводит в движение зубчатое колесо 21, свободно посаженное на валу IV. От вала IV через передачу получает вращение пустотелый вал VII и закрепленная на нем планшайба 4. Шпиндель 6 получает вращение через колеса или через зубчатые колеса , в зависимости от положения муфты М₂. Уравнение кинематической цепи для минимальной частоты вращения планшайбы

 мин^–1.

Подачи и быстрые установочные перемещения рабочих органов станка осуществляются от регулируемого электродвигателя М2. Подача и скорость установочных перемещений регулируются путем бесступенчатого изменения частоты вращения вала электродвигателя. Движение рабочих органов станка реверсируется также электродвигателем.

От этого электродвигателя осуществляются механические подачи и установочные движения рабочих органов станка: осевая подача расточного шпинделя 6 и радиальная подача суппорта 5, вертикальное перемещение шпиндельной бабки 3 с одновременным перемещением люнета 1, поперечная и продольная подачи стола 2.

Осевое перемещение расточного шпинделя может осуществляться механически и вручную. Осевая подача расточного шпинделя сообщается электродвигателем М2 через цилиндрическую электромагнитную муфту М₅, коническую пару , цилиндрические колеса , коническую передачу , муфту М₆, цилиндрические колеса , муфту М₇, , и ходовой винт с шагом р = 20 мм.

Рис. 4.6. Кинематическая схема станка 2620В

При нарезании резьбы необходимо, чтобы за один оборот шпинделя осевое перемещение его было равно шагу нарезаемой резьбы. Кинематическая цепь при нарезании резьбы связывает шпиндель 6 с ходовым винтом шагом р = 20 мм. Необходимый шаг нарезаемой резьбы обеспечивается набором сменных зубчатых колес .

Уравнение расчетной кинематической цепи при нарезании резьб –

об. ход. винта,

где Р – шаг нарезаемой резьбы;

p_х.в. – шаг ходового винта.

Радиальное перемещение суппорта планшайбы осуществляется через планетарный механизм. Корпус планетарного механизма вращается от вала VII планшайбы через зубчатую передачу . Кроме того, зубчатое колесо z = 16 этого механизма вращается от вертикального вала через червячную пару , муфту М₈ и цилиндрическую пару . Планетарный механизм, суммируя оба эти движения, вращает вал с зубчатым колесом z = 35 и через зубчатую передачу , конические колеса и червячно-реечную передачу перемещает радиальный суппорт планшайбы.

Суппорт расположен на планшайбе, которая может вращаться c различной частотой. Это усложняет механизм подач суппорта. Для осуществления движения суппорта на планшайбу свободно посажено зубчатое колесо z = 100, которое получает вращение от зубчатого колеса z = 35, посаженного на левом ведомом валу планетарной передачи. У этой передачи для данного станка ведущими являются корпус (водило) и вал с зубчатым колесом z = 16, а ведомым является вал с зубчатыми колесами z = 23 и z = 35. Передаточное отношение планетарного механизма, определенное по формуле Виллиса равно , тогда уравнение кинематической цепи подачи радиального суппорта будет иметь вид

 мм/мин.

Вертикальное перемещение шпиндельной бабки осуществляется вертикальным ходовым винтом с шагом p = 8 мм при включенной муфте М₃. Вертикальное перемещение люнета производится ходовым винтом p = 6 мм.

Точное положение люнета относительно оси шпинделя по высоте регулируют вручную вращением гайки, перемещающей люнет.

Продольное перемещение стола осуществляется ходовым винтом с шагом p = 10 мм при включенной муфте М₄, поперечное перемещение стола – ходовым винтом с шагом p = 8 мм при включенной передаче . Стол поворачивается либо от отдельного электродвигателя М3 мощностью N = 1,5 кВт, либо вручную.

Координатно-расточные станки

Координатно-расточные станки используются в основном при обработке деталей, к поверхностям которых предъявляются высокие требования по точности. На станках можно сверлить и растачивать отверстия, зенкеровать, производить чистовое фрезерование плоскостей и фрезеровать канавки. Станки можно использовать в качестве измерительных машин для контроля линейных размеров по трем осям, угловых размеров межцентровых расстояний. Особенностью координатно-расточных станков является то, что они оборудованы оптическими устройствами для точного отсчета перемещений подвижных узлов станка. В условиях нормальной эксплуатации станки обеспечивают точность установки межцентровых расстояний в прямоугольной системе координат 0,001 мм, в полярной системе – 5 угл.с.

Координатно-расточные станки бывают одно- и двухстоечные с вертикальной осью шпинделя. Одностоечные координатно-расточные станки обычно снабжают крестовым столом, который может перемещаться в двух взаимноперпендикулярных направлениях (продольном и поперечном). У двухстоечных координатно-расточных станков стол перемещается только в продольном направлении, поперечное перемещение по траверсе получает головка со шпинделем.

На рис. 4.7 приведена кинематическая схема координатно-расточного станка с размерами стола 250360 мм.

Привод главного движения осуществляется от электродвигателя постоянного тока М1 через клиноременную передачу на шпиндель. Ручная подача шпинделя производится маховичком 6 через колесо z = 24, сцепленное с рейкой гильзы 7 шпинделя.

N=0,55кВт

N=0,18кВт

p=3мм

p=3мм

n=3000мин

n=2820мин

Рис. 4.7. Кинематическая схема координатно-расточного станка со столом 250×360 мм

При механической подаче движение заимствуется от главного двигателя М1 и передается через шкив диаметром 100 мм, червячную передачу , червячную передачу с валом 8.

Установочное перемещение шпиндельной головки вверх – вниз осуществляется от электродвигателя М2.

Шпиндельная головка зажимается рычагом 10 через винтовые зубчатые передачи z = 23, винт на тягах с сухарями, входящими в Т-образные пазы стойки. Ручное перемещение продольных салазок 5 (грубое и точное) осуществляется с помощью маховичков. Ручное перемещение поперечных салазок 3 производится маховичками 4 и 1. Салазки зажимаются рычагом 2.

Алмазно-расточные станки

На алмазно-расточных станках выполняют тонкое растачивание точных цилиндрических и конических отверстий, а с применением дополнительной оснастки их можно использовать также для обработки торцов, канавок, фасонных поверхностей вращения. Алмазно-расточные станки подразделяются на вертикальные и горизонтальные, одно- и многошпиндельные. Горизонтальные станки могут быть односторонними и двухсторонними.

На алмазно-расточных станках обрабатывают детали при высоких скоростях резания (до 1000 м/мин), малых подачах (0,010,1 мм/об) и малых глубинах резания (0,050,5 мм). В качестве инструментального материала применяют алмазные и твердосплавные резцы.

Главным движением (см. рис. 4.8) в алмазно-расточных станках является вращение шпинделя с инструментом. Вертикальные одношпиндельные алмазно-расточные станки имеют разделенный привод главного движения, т. е. вращение шпинделю от коробки скоростей передается через ременную передачу.

В горизонтальных алмазно-расточных станках коробки скоростей отсутствуют, электродвигатель, как правило, располагают вне станка, а вращение шпинделям расточных головок сообщается только с помощью ременной передачи.

Необходимая частота вращения шпинделя настраивается ступенчатыми шкивами или сменными шестернями.

Движение подачи в вертикальных одношпиндельных станках сообщается шпинделю, в горизонтальных односторонних или двухсторонних станках – столу с заготовкой.

а

б

Рис. 4.8. Алмазно-расточные станки:

а – вертикальный; б – горизонтальный

В приводах подач чаще всего используют гидравлический привод. Шпиндель монтируют на высокоточных подшипниках качения или скольжения. Шпиндель и закрепленные на нем детали обычно уравновешивают. Электродвигатели, насосы и другие механизмы станка выносят за пределы станка, что также способствует повышению точности и уменьшению тепловых деформаций базовых деталей станка.

Алмазное (тонкое) растачивание имеет следующие достоинства: высокое качество обработанной поверхности – параметр шероховатости поверхности может достигать мкм; в порах обработанной поверхности отсутствуют абразивные зерна, наблюдаемые при обработке абразивным инструментом (шлифованием и хонингованием).