15.5. Сверлильно-расточные станки с чпу

Сверлильные и расточные станки с ЧПУ предназначены для обработки отверстий без применения разметки и кондукторов сверлами, зенкерами, развертками, расточным и др. инструментом во фланцах, плоскостных и корпусных деталях. На этих станках возможна комплексная сверлильно-расточная обработка заготовок различной конфигурации.

Сверлильные станки с ЧПУ выпускают в исполнениях: вертикально-сверлильные и радиально-сверлильные координатные, одношпиндельные, многошпиндельные. Вертикально-сверлильные станки с крестовым столом и двухстоечные станки производят для наибольшего условного диаметра сверления от 12 до 50 мм. Для обработки отверстий больших диаметров применяют портальную компоновку.

Сверлильно-фрезерные станки выполняют с различной компоновкой: с крестовым столом, с крестовым перемещением стойки, с автоматической сменой инструмента; двухшпиндельные, с крестовым столом, с автоматической сменой инструмента. На этих станках можно выполнять помимо сверлильно-резьбонарезных работ расточные и легкие фрезерные работы.

Радиально-сверлильные координатные станки выпускают для обработки крупных деталей. Координатные перемещения шпинделя осуществляются перемещением колонны на салазках вдоль плиты и шпиндельной головки по рукаву в поперечном направлении.

Сверлильные станки с ЧПУ конструктивно существенно изменились по сравнению с универсальными станками той же группы. В связи с расширением круга работ, выполняемых на них, стирается грань между сверлильными, расточными и бесконсольно-фрезерными станками вертикальной компоновки. Устройства ЧПУ – позиционные, при необходимости выполнения фрезерных работ применяют и комбинированные устройства: позиционные и прямоугольные. Число управляемых координат (всего / из них одновременно управляемых) 3/2. Дискретность задания перемещений по осям координат 0,01 мм.

Крестовые столы сверлильных станков устанавливают на опоры качения, их перемещение осуществляется через передачи винт-гайка качения. Привод координатных столов осуществляется от шаговых двигателей с гидроусилителями или от электродвигателей постоянного тока. Главный привод сверлильных станков строят в виде одно- или двухскоростного электродвигателя с коробками скоростей. Сверлильные станки с ЧПУ оснащают поворотными, наклонными, маятниковыми столами, резьбо-нарезными патронами. При отсутствии револьверной головки инструмент крепят в быстросъемных патронах.

Горизонтально-расточные станки с ЧПУ имеют различную компоновку: с неподвижной передней стойкой и крестовым столом; с неподвижной передней стойкой с крестовым и поворотными столами; с поперечно-подвижным столом и т. д. Диаметры выдвижного шпинделя колеблются в пределах 65-320 мм.

Компоновка горизонтально-расточных станков отличается от традиционной отсутствием люнетной стойки, наличием более мощной станины. Благодаря высокой жесткости и точности перемещений и поворота на этих станках можно обрабатывать соосные отверстия в противоположных стенках деталей с помощью консольных оправок, что резко сокращает время на смену инструмента.

Станки оснащают позиционными, контурными и комбинированными устройствами ЧПУ.

Привод главного движения горизонтально-расточных станков с ЧПУ выполняют в виде регулируемого двигателя постоянного тока в сочетании с коробкой скоростей, реже – асинхронного двигателя с механическим вариатором или с многоступенчатой коробкой скоростей.

Вертикально-сверлильный станок 2Р135Ф2 с ЧПУ. Станок (рис. 15.8) предназначен для сверления, зенкерования, развертывания, нарезания резьбы, легкого фрезерования в условиях мелкосерийного и серийного производства.

1

2

3

4

5

6

7

8

Рис. 15.8. Вертикально-сверлильный станок 2Р135Ф2

Наличие на станке шестипозиционной револьверной головки 3 для автоматической смены режущего инструмента и крестового стола 2 позволяет осуществлять координатную обработку деталей типа крышек, фланцев, панелей и других без предварительной разметки и без применения кондукторов.

Техническая характеристика станка: наибольший условный диаметр сверления 35 мм; наибольший диаметр нарезаемой резьбы М24; число инструментов – 6; число частот вращения шпинделя: общее – 12, по программе – 12; частота вращения шпинделя – 31,5-1400мин^-1; рабочая подача по оси Z – 10-500 мм/мин; скорость быстрого перемещения стола по осям координат: X', Y' – 3 850 мм/мин.

Главное движение – вращение шпинделей револьверной головки (рис. 15.9) осуществляется от синхронного электродвигателя М1 (N=4кВт; n=1000 мин^-1) следующим образом. С вала I на вал II (полый вал) движение передается через передачи при включении электромагнитных муфт М₁, М₂, М₃ соответственно. С вала II на вал III движение можно передать через передачу включением муфты М₄ или через передачу включением муфты М₅.

От вала III при включенной муфте М₆ движение передается валу V и далее через передачу валу VI, с которого через передачу движение передается на вал XIII, с вала VIII через передачу на вал IX посредством передачи на вал X; с вала X через передачу на один из работающих шпинделей XXIV – XXIX, т. к. на каждом из них установлено колесо z=35. Таким образом, шпиндель станка получает шесть высших частот вращения (1400, 1000, 710, 500, 355, 250 мин^-1).

Для получения нижнего диапазона частот вращения шпинделя необходимо включить муфту М₆ и включить муфту М₇. движение в этом случае будет передаваться с вала III на вал IV через передачу , а с вала IV на вал V через передачу и далее через передачи . В общей сложности шпиндель получает 12 частот вращения в пределах 31,5-1400 мин^-1.

Минимальная частота вращения шпинделя будет

мин^-1.

Вертикальная подача суппорта с револьверной головкой осуществляется от электродвигателя постоянного тока М2 (N=1,3 кВт; n=52-2 600 мин^-1), установленного на валу XXX; через передачу при включенной муфте М₉ движение передается на вал XXXI, затем чрез передачи на вал XXXII и далее через червячную передачу на ходовой винт XXXIII с шагом p=8 мм.

Минимальная вертикальная подача револьверной головки:

мм/мин.

На валу XXXII установлена тормозная электромагнитная муфта М₁₀ для торможения ротора электродвигателя при реверсировании. Быстрое перемещение суппорта осуществляется от электродвигателя М2 через передачу при включенной муфте М₈, червячную пару и ходовой винт XXXIII.

Поворот револьверной головки осуществляется от электродвигателя М3 (N=0,7/0,9 кВт; n=1400/2720 мин^-1) через передачу при включенной муфте М₁₁, червячную пару , вал XIX, передачу , которая поворачивает револьверную головку. Прежде чем произвести поворот револьверной головки, ее необходимо расфиксировать, так как она закреплена подпружиненными тягами суппорта, находящимися в пазах револьверной головки. При включении электродвигателя червяк z=1 на валу XIII будет вывертываться из червячного колеса z=28 и движением вниз через реечную передачу с колесом z=27 модулем m=2 повернет вал XX с эксцентриком Э1, который через систему рычагов освободит револьверную головку; одновременно второе реечное колесо z=27 перемещает рейку на валу XVI и тем самым выводит колесо z=47 на валу X из зацепления. Таким образом, освобождается револьверная головка и разрывается кинематическая цепь, соединяющая привод вращения со шпинделем револьверной головки. После этого червяк доходит до жесткого упора и начинает вращать револьверную головку через передачу , меняя инструмент (прямое вращение).

-

Рис. 15.9. Кинематическая схема вертикально-сверлильного станка 2Р135Ф2

Одновременно с вращением револьверной головки через передачу , вал XVIII и передачу вращается позиционный командоаппарат, установленный на валу XVII, который останавливает прямое вращение револьверной головки реверсом электродвигателя, предварительно уменьшив частоту его вращения до 1400 мин^-1. При обратном вращении револьверная головка доходит до жесткого упора суппорта и останавливается; при этом червяк z=1, вывертываясь из червячного колеса z=28, движется вверх. Вал XX вращается в обратном направлении, зубчатое колесо z=47 вводится в зацепление с колесом z=35 шпинделя револьверной головки. Головка фиксируется, и шпиндель начинает вращаться.

Выпрессовка инструмента из шпинделей револьверной головки происходит от электродвигателя М3 посредством передач при включенной муфте М₁₂, червячной паре , передачи вала XXII и эксцентрика Э2, смонтированного в пазу оси поворота револьверной головки.

Смазывание револьверного суппорта осуществляется посредством плунжерного насоса, подающего масло к суппорту, который приводится во вращение от электродвигателя М3 через передачи вала XV, на котором посажен эксцентрик Э3.

Позиционирование осуществляют перемещением стола и салазок. Редуктор продольного и поперечного перемещений одинаковы по конструкции и обеспечивают сначала быстрое, а затем медленное перемещение стола и салазок при подходе к заданной точке за счет применения электропривода со ступенчатым регулированием.

Быстрое перемещение салазок происходит при включении муфты М₁₃ по следующей кинематической цепи. От электродвигателя М5 (N=0,6 кВт; n=1 368 мин^-1) через передачи движение передается на ходовой винт с шагом р=6 мм.

Медленное перемещение салазок происходит при включении муфты М₁₄. Движение от электродвигателя М5 передается ходовому винту XLI через передачи . На ходовом винте расположен электромагнитный тормоз М₁₆, а на валу XXXIV перегрузочная муфта М₁₅. Ходовой винт качения соединен с кодовым преобразователем через муфту М17 и передачу .

Стол станка перемещается от электродвигателя М4 (N=0,6 кВт; n=1 380 мин^-1). Кинематика привода стола такая же, как кинематика привода салазок.

Горизонтально-расточной станок с ЧПУ мод. 2611Ф2. Станок предназначен для сверления, зенкерования, растачивания, фрезерования и нарезания резьб метчиками в заготовках из черных и цветных металлов в условиях единичного и мелкосерийного производства.

Техническая характеристика: диаметр расточного шпинделя 80 мм; наибольший диаметр растачивания 250 мм; число частот вращения – бесступенчатое регулирование; пределы частот вращения шпинделя 12,5-1250 мин^-1; число подач – бесступенчатое регулирование; пределы подач стола, стойки, шпинделя, бабки и поворота стола 2-1600 мм/мин; скорость быстрых перемещений 5000 мм/мин. Число управляемых осей координат (всего/одновременно) равно 5/2. Дискретность отсчета по осям координат X', Y', Z' составляет 0,01 мм.

Станок (рис. 15.10) выполнен с выдвижным шпинделем, продольно-выдвижной стойкой и поперечно-подвижным поворотным столом. По горизонтальным направляющим станина А перемещаются салазки Е стойки Д от редуктора подачи Ж. Стол В имеет поперечную подачу по оси X' от редуктора подач Б. Кроме того, стол имеет запрограммированный поворот относительно вертикальной оси. По вертикальным направляющим стойки Д перемещается шпиндельная бабка Г. Шпиндель IV имеет возможность осевого перемещения по оси Z.

Главное движение – вращение шпинделя осуществляется от двигателя постоянного тока М1 через два двойных блока зубчатых колес Б1 и Б2 и через передачу . Переключение блоков зубчатых колес и муфты М₁ осуществляется гидравлическим приводом.

Уравнение кинематической цепи для минимальной частоты вращения шпинделя выглядит следующим образом

мин^-1.

От динамического воздействия механизм главного привода станка защищен упругой муфтой на валу I.

Рабочие и установочные перемещения узлов станка осуществляются двумя двигателями постоянного тока М2 и М3 типа ПБСТ с диапазоном регулирования 1:2 500. От электродвигателя М3 происходит осевая подача шпинделя, салазок стойки и шпиндельной бабки, от электродвигателя М2 – поперечное перемещение и поворот стола.

Рис. 15.9. Кинематическая схема горизонтально-расточного станка 2611Ф2

Продольная подача салазок стойки осуществляется от вала XI через передачи при включенной муфте М₂ и ходовой винт XII с шагом р=10 мм.

Вертикальная подача шпиндельной бабки осуществляется от вала XI через передачи при включенной муфте М₃, вал IX, вал XV, конические колеса , через зубчатую пару при включенной муфте М₄. вал XVII, конические колеса и ходовой винт качения с шагом р=10 мм. Муфта М₅ – тормозная.

Уравнение кинематического баланса для минимальной подачи шпиндельной бабки

мм/мин,

где 1,2 мин^-1 – минимальная частота вращения электродвигателя.

Осевая подача шпинделя осуществляется от вала XI чрез передачи (включена муфта М₃), валы IX и XV передачу , вал XVI, цилиндрическую пару (муфта М₆ шариковая предохранительная), вал XIII конические пары , вал VI, электромагнитную муфту М₇, передачу и ходовой винт качения V с шагом 10 мм. На винте V расположена тормозная муфта М₆.

Максимальная осевая подача шпинделя

мм/мин.

Поперечная подача стола происходит от вала XXII через передачи при включенной электромагнитной муфте М₉ и ходовой винт XXIII с шагом р=10 мм. Муфта М₁₀ – тормозная. Со всеми ходовыми винтами скреплены датчики положения – сельсины Д.

Поворот стола осуществляется от вала XXII через передачи (включена муфта М₁₁) через зубчатые колеса , червячную пару .

11

Рис. 15.11. Механизм переключения главного привода станка 2611Ф2

Гидросистема переключения скоростей главного привода (рис. 15.11) электрогидравлический с дистанционным управлением. В корпусе 3 смонтированы гидроцилиндры, на штоках 11 которых закреплены поводки 5, 6, 8, передвигающие блоки зубчатых колес. Крайние положения поводков фиксируются пальцами 10, закрепленными на штанге 9, фиксирование производится с помощью пружины 2, расфиксирование – с помощью гидроцилиндра 1.

Перед переключением блока зубчатых колес через указатель частот вращения шпинделя на панели пульта дается команда электромагнитному гидроусилителю, который пропускает масло в бесштоковую полость цилиндра 1. Тогда поршень, преодолевая сопротивление пружины 2, перемещает штангу 9 вверх, при этом пальцы 10 выходят из-за выступов упоров 7, закрепленных на поводках. Лепесток 4 действует на конечный выключатель, который дает сигнал гидрораспределителям управления гидроцилиндрами поводков о возможности переключения любого блока зубчатых колес.

По программе, заложенной в электросхеме, соответствующие гидрораспределители управления перебрасывают потоки масла и гидроцилиндры посредством поводков переводят блоки зубчатых колес.

Перед переключением блока зубчатых колес через указатель частот вращения шпинделя на панели пульта дается команда электромагнитному гидроусилителю, который пропускает масло в бесштоковую полость цилиндра 1. Тогда поршень, преодолевая сопротивление пружины 2, перемещает штангу 9 вверх, при этом пальцы 10 выходят из-за выступов упоров 7, закрепленных на поводках. Лепесток 4 действует на конечный выключатель, который дает сигнал гидрораспределителям управления гидроцилиндрами поводков о возможности переключения любого блока зубчатых колес.

По программе, заложенной в электросхеме, соответствующие гидрораспределители управления перебрасывают потоки масла и гидроцилиндры посредством поводков переводят блоки зубчатых колес.

По завершению переключения гидрораспределитель управления гидроцилиндром фиксатора снимает давление в гидроцилиндре 1; пружина 2 перемещает штагу 9 вниз, пальцы 10 заходят за выступ упоров 7 поводков. Конечный выключатель сигнализирует о завершении цикла переключения скоростей.