книги из ГПНТБ / Резание конструкционных материалов, режущие инструменты и станки учебник

Глава XV

Сверлильные и расточные станки

Сверлильные станки служат для сверления отверстий в сплош­ ном материале, для зенкерования, развертывания и растачивания отверстий, а также для нарезания внутренней резьбы метчиками. В различных отраслях промышленности получили наибольшее распространение сверлильные станки следующих видов:

1. Одношпиндельные вертикальйЬ-сверлильные станки: а) на­ стольные сверлильные станки для обработки отверстий малого диаметра; станки находят широкое применение в приборостроении; шпиндели этих станков имеют высокие скорости вращения; б) вер­ тикально-сверлильные станки на колонне (основной и наиболее распространенный тип), применяются преимущественно для обра­ ботки отверстий в деталях сравнительно небольшого размера; они имеют тот недостаток, что для совмещения осей обрабатывае­ мого отверстия и инструмента производится перемещение деталей относительно инструмента (вручную).

2.Многошпиндельные сверлильные станки, которые обеспечи­ вают значительное повышение производительности по сравнению

содношпиндельными станками.

3.Радиально-сверлильные станки применяются для сверле­ ния отверстий в деталях больших размеров. На радиально-свер­ лильных станках совмещение осей отверстия и инструмента осу­ ществляют перемещением шпинделя станка относительно непод­

вижной детали.

4.Горизонтально-сверлильные станки применяются для глу­ бокого сверления.

5.Центровальные станки, которые служат для получения в тор­ цах заготовок центровых отверстий.

растачивания предварительно обработанных или отлитых отвер­ стий в сравнительно крупных деталях. Для обеспечения перпен­ дикулярности или параллельности торцов и осей отверстий на

393

станках можно с одной установки обрабатывать отверстия, фрезе­ ровать или обтачивать плоскости.

2. Координатно-расточные станки, предназначенные для об­ работки отверстий с точным расстоянием между их осями. Осо­ бенностью координатно-расточных станков является наличие спе­ циальных устройств для точного измерения перемещения подвиж­ ных узлов станка.

3. Алмазно-расточные станки, применяются для чистовой обработки отверстий алмазными или твердосплавными резцами. Станки имеют повышенные скорости вращения шпинделя и жест­ кость, в результате чего обеспечивается их виброустойчивость.

§ 1. Вертикально-сверлильные станки

Вертикально-сверлильный станок 2Н135А с автоматизирован­ ным циклом работы предназначен для сверления, рассверливания, зенкерования, развертывания, а также для нарезания резьб. Наличие широкого диапазона скоростей вращения и подач шпин­ деля позволяет работать с рациональными режимами резания, в результате чего уменьшается основное (технологическое) время. При специальной наладке станок может работать как полуавтомат, поэтому станок обеспечивает более высокую производительность по сравнению со станком 2Н135.

Станок компонуется из нормализованных узлов и деталей, в результате упрощается и ускоряется переналадка станка и за­ мена износившихся деталей. Кроме того, в станке осуществляются автоматизированные циклы движений. Все это позволяет встраи­ вать станок в автоматические линии. Кинематическая схема станка приведена на рис. XV.1.

Главное движение. Шпиндель получает вращение от электро­ двигателя М х через коробку скоростей. Посредством переключе­ ний тройного передвижного блока и двух передвижных двойных зубчатых блоков шпинделю можно сообщить 12 различных ско­ ростей вращения.

Уравнение кинематической цепи главного движения для наи­ большей частоты вращения шпинделя

^max = 1440 • 40 • äs • 35 ■5Ö ■25= 1410 °б/МИН-

Изменение направления вращения шпинделя осуществляется реверсированием электродвигателя.

Движение подачи заимствуется от колеса 30, закрепленного на гильзе, в которой -скользит шлицевая часть шпинделя. Это движение передается через колеса 30—53 и 17—48 к валу IX , от которого с помощью двух тройных скользящих блоков можно сообщить валу X I девять различных частот вращения. Валы X I я X II могут соединяться между собой посредством электромагнит­ ной муфты 7щ. От вала X II передается вращение валу X I I I через передачу 1—60. На валу X III закреплено реечное колесо 13,

394

Рис. XV. 1, К и н е м а т и ч е с к а я с х е м а в е р т и к а л ь н о - с в е р л и л ь ­

н о г о с т а н к а 2Н135А

находящееся в зацеплении с рейкой, нарезанной на пиноле шпин* деля. Таким образом, шпиндель получает девять различных подач.

Уравнение кинематической цепи для наименьшей подачи

Вал X II, кроме медленного вращения (рассмотренного выше), может также получать быстрое вращение от электродвигателя быстрых холостых ходов М г по специальной цепи через колеса 31—31 и 23—44. Эти движения используются для быстрого отвода и подвода инструмента.

Ручное перемещение шпинделя осуществляется при помощи штурвала 1, посаженного на горизонтальном валу X I I I . С этого же вала передается вращение на лимб 2, через кфлеса 20—47. Лимб предназначен для отсчета глубины обработки отверстия и для настройки кулачков. Для отсчета глубины обработки инстру­ мент доводят вручную до контакта с заготовкой и устанавливают лимб в нулевое положение. Глубина обработки отсчитывается по шкале на цилиндрической поверхности лимба. На торцовой по­ верхности лимба имеется Т-образный паз, в котором передви­ гаются кулачки при настройке, а потом закрепляются. В станке предусмотрены три цикла работы: наладочный, механический и полуавтоматический.

Наладочный цикл используется для наладки станка. При этом осуществляется ручная подача. При нарезании резьбы подача также осуществляется вручную. Если шпиндель получает механи­ ческую подачу, то такой цикл называется механическим. Во время работы наладочным и механическим циклами цепь быстрых пере­ мещений шпинделя выключается.

При полуавтоматическом цикле работы управление станком осуществляется кулачками, закрепленными на лимбе. Цикл дви­ жений шпинделя состоит из следующих этапов: быстрый подход, рабочая подача, выдержка (если это необходимо при зачистке торца), быстрый отход, остановка в исходном положении. В начале цикла при нажатии на кнопку «Вниз» произойдет быстрый подход шпинделя, затем первый кулачок отключит электродвигатель быстрых перемещений и шпиндель получит рабочую подачу. После обработки отверстия второй кулачок включит цепь быст­ рого хода, а шпиндель начнет подниматься вверх, затем кулачок опять отключит цепь быстрых перемещений и включит тормоз.

При необходимости цикл работы может быть прерван с отво­ дом шпинделя вверх. Для этого необходимо нажать на кнопку «Вверх».

§ 2. Радиально-сверлильные станки

Радиально-сверлильный станок 2Н55 (рис. XV.2) предназначен для сверления, зенкерования и развертывания отверстий, а Дакже для нарезания резьбы в деталях большого размера в условиях

396

единичного и серийного производства. Станок имеет высокую жест­ кость, достаточную мощность главного электродвигателя, а также широкий диапазон частот вращения и подач шпинделя, что по­ зволяет работать с рациональными режимами резания. Наличие

гидрофицированного преселективного механизма позволяет пред­ варительно, т. е. во время работы станка, без его останова уста­ навливать необходимые частоту вращения и подачу для следующей операции. Сосредоточение всех органов управления на небольшом участке шпиндельной бабки облегчает управление станком.

397

Плита 1 , на которой закреплен цоколь 3 , имеющий форму пус­ тотелого цилиндра. Внутри цоколя смонтирована на подшипниках нижняя часть колонны 4, на которой находится траверса 5. По­ следняя с помощью специального привода может перемещаться по колонне в вертикальном направлении и поворачиваться вруч­ ную вместе с колонной вокруг вертикальноіГ'оси. На траверсе расположена шпиндельная бабка 6, в которой размещены коробка скоростей, коробка подач и шпиндель. Шпиндельная бабка может перемещаться вдоль траверсы.

Обрабатываемая деталь закрепляется в приспособлении на столе 2 станка. Если деталь имеет большие размеры, то она за­ крепляется на плите. Цри обработке деталь остается неподвиж­ ной. Главное движение и движение подачи осуществляются инстру­ ментом. Совмещение осей режущего инструмента и обрабатывае­ мых отверстий производится поворотом траверсы вместе с колон­ ной и перемещением шпиндельной бабки по траверсе. После установки инструмента в требуемом положении шпиндельная бабка закрепляется на траверсе, а колонна закрепляется в цоколе с помощью гидромеханического устройства (на схеме не по­ казан).

Главное движение. Шпиндель станка получает вращение 'от двухскоростного электродвигателя М ъ установленного на верх­ ней части шпиндельной бабки. Коробка скоростей посредством переключения трех передвижных блоков может сообщить шпин­ делю 24 различных частот вращения, но вследствие совпадения ряда частот вращения шпиндель имеет только 21 частоту вращения в пределах 20—2000 об/мин. Реверсирование шпинделя осущест­ вляется переключением двусторонней фрикционной муфты тѵ Максимальную частоту вращения шпинделя можно определить из следующего уравнения:

на шпинделе; коробка подач посредством переключения двух под­ вижных блоков и муфты т3 может сообщить шпинделю 12 различ­ ных подач в пределах 0,03—1,4 мм/об. Минимальная подача опре­

§ 3. Горизонтально-расточные станки

Горизонтально-расточный станок 2620В предназначен для обра­ ботки отверстий в деталях крупных и средних размеров. На нем можно производить растачивание соосных отверстий, отверстий с параллельными и взаимно перпендикулярными осями., сверле­ ние, зенкерование, развертывание, нарезание внутренней резьбы,

398

обтачивание торцов радиальным суппортом и фрезерование пло­ скостей.

Основные узлы станка (рис. XV.3): станина 1 коробчатого типа, на которой смонтирована стойка 2 с люнетом 3; поворот­ ный стол 4, который может перемещаться в продольном и попереч­ ном направлениях. Справа на станине жестко укреплена передняя стойка 5; по ее вертикальным направляющим перемещается шпин­ дельная бабка 6, в которой расположены коробка скоростей, ко­ робка подач и шпиндель 7. На бабке смонтирована планшайба 8 с радиальным суппортом 9.

Станок обеспечивает вращение шпинделя при выполнении всех основных работ и вращение планшайбы при обтачивании торцов радиальным суппортом. При сверлении, зенкеровании, раз­ вертывании и растачивании движение подачи сообщают шпинделю или столу в продольном направлении. При растачивании отверстия резец закрепляется в боргатанге, правый конец которой закреп­ ляется в шпинделе, а левый — вращается в подшипнике люнета. Если производится фрезерование плоскости, то подачу получает или шпиндельная бабка, или стол в поперечном направлении.

Главное движение. Шпиндель или планшайба получают вра­ щение от двухскоростного электродвигателя М 1 через коробку скоростей. С вала / коробки скоростей можно передать валу IV девять различных частот вращения с помощью двух тройных под­ вижных зубчатых блоков. При переключении муфты т2 гильза VI и расточной шпиндель V получают вращение по одному из двух направлений: через колеса 30—86 или 47—41. Если включить муфту ти то получит вращение пустотелый вал V II и закреплен­ ная на нем планшайба 8. Так как некоторые частоты вращения повторяются, то шпиндель имеет не 36, а 22 различные частоты вращения в пределах 12,5—1600 об/мин, а планшайба — 15 ча­ стот вращения в диапазоне 8—200 об/мин. Направление враще­ ния изменяется реверсированием электродвигателя. Изменение частот вращения шпинделя и планшайбы производится однорукояточным механизмом. Для повышения жесткости, виброустой­ чивости и длительного сохранения прочности выдвижной расточ­ ной шпиндель, имеющий твердую азотированную поверхность, перемещается в стальных закаленных втулках большой длины.

Привод подач. Рабочая подача и вспомогательные установоч­ ные перемещения осуществляются от регулируемого электродви­ гателя М 2, работающего в системе генератор — двигатель. В ка­ честве генератора применен электромашинный усилитель. В за­ висимости от характера выполняемой операции движение от дви­ гателя передается шпинделю, радиальному суппорту и другим

подвижным частям.

Шпиндель получает рабочую подачу через колеса 16—77, электромагнитную муфту тъ, колеса 60—48, 54—45, 50—25, муфту то6, колеса 54—54, 62—44, муфту т7, колеса 44—31 и ходо­ вой винт t = 20 мм. Радиальная подача суппорта осуществляется

399

через планетарный механизм, который получает вращение с двух сторон по двум цепям.

Если через колеса 92—21 привести во вращение корпус плане­ тарного механизма, то в результате начнет вращаться колесо 16, которое через колеса 23 и 35 передаст вращение колесу 100. Пере­ даточное отношение этой цепи таково, что колесо 100 и вал V II планшайбы вращаются синхронно. При этом колесо 23, находя­ щееся в зацеплении с колесом 100, вращаться вокруг своей оси не будет и суппорт не получит радиальной подачи.

Если включить муфту тн, то через колеса 64—50, 16—32, 16—23 и 35 получит добавочное вращение колесо 100, т. е. оно будет вращаться относительно планшайбы. В этом случае коле­ со 100 через колеса 23, 17—17 и через червячно-реечную передачу сообщит движение (радиальную подачу) суппорту 9 планшайбы.

Продольная подача стола включается муфтой ті и передается через колеса 26—65, 16—40 и винт t — 10 мм. Вертикальное пере­ мещение шпиндельной бабки и люнета включается муфтой т3. Стол получает поперечную подачу через колеса 22—29, 34—42, 16—36 и винт с шагом t = 8 мм. Быстрое вращение стола осу­ ществляется от отдельного электродвигателя М 3 через ременную передачу, червячную пару 2135, зубчатое колесо 13 и зубчатый венец внутреннего зацепления 188, скрепленный со столом.

При нарезании резьбы кинематическая цепь подачи заимст­ вуется от шпинделя. Необходимый шаг нарезаемой резьбы обес­

тельной обработки отверстий с точной установкой координат их центров относительно базовых поверхностей обрабатываемой де­ тали.

Особенностью координатно-расточных станков является на­ личие специальных устройств для точного измерения перемещения подвижных узлов станка. Для повышения жесткости координатно­ расточных станков наиболее ответственные детали изготовляют с большой точностью, а собирают эти детали в узлы более тща­ тельно, с меньшими зазорами. Для обеспечения высокой точности обработки координатно-расточные станки помещают в изолиро­ ванные помещения, где поддерживается постоянная температура +20° С (гЬ0,5°). Фундамент этих станков изолируется от воздей­ ствий колебаний соседнего оборудования.

Координатно-расточные станки снабжаются специальными при­ способлениями и принадлежностями. К ним относятся круглый поворотный стол с вертикальной осью вращения, который при­ меняется для разметки и для обработки отверстий, расположенных по окружности; поворотный стол с наклонной осью вращения,

401

I

402