книги из ГПНТБ / Кашепава М.Я. Современные отечественные и зарубежные координатно-расточные станки обзор

50

мощность главного привода, а также жесткость и виброустойчи­ вость несущей системы станков, т. е. увеличивать сечения стоек, подвижной поперечины, поверхности контакта на направляющих, диаметр гильзы шпинделя и т. п.

Эта тенденция вызвана нехваткой производственных площадей на многих предприятиях европейских фирм, следствием чего яв­ ляется стремление к возможно большей концентрации операций на одном станке и к его максимальной загрузке по времени. Она имеет следующие недостатки: станки со временем теряют точность обработки, полное использование их возможностей при получистовой обработке ограничено небольшим допустимым нагревом дета­ ли, при выполнении большинства работ станок используется не на полную мощность.

Отмеченная тенденция не распространяется на особо точные станки небольших размеров и на большую часть станков средних размеров.

Наметившаяся в 50-х годах тенденция к созданию на базе КРС специализированных станков и измерительных машин полу­ чила в последние годы дальнейшее развитие.

Многие фирмы изготовляют на базе КРС координатно-шлифо- вальные станки* (КШС), координатно-измерительные машины (КИМ) и координатно-эрозионные станки (КЭС). Все шире при­

бабки и привода главного движения) базовых КРС. Шпиндельная головка КИМ несет высокоточный измерительный шпиндель с тес­ тером и рассчитана на использование большого количества спе­

ным образом более точным изготовлением элементов и сопряже­ ний.

КЭС высокой точности появились недавно. Известны станки мо­ дели МР1ЕЕ фирмы SIP с использованием электронного оборудо­ вания, фирм AGIE и SEA и станки моделей L1 и L1R фирмы Hauser.

Классификация вертикальных и комбинированных КРС по ком­ поновке дана в работе [8].

Отечественные станки небольших размеров с шириной рабочей поверхности стола менее 400 мм имеют одностоечную компоновку с вертикальным шпинделем и крестовым столом. Неподвижная стойка этих станков может быть Г-образной и прямой (модели 243В, 243ВФ2 и 243ВМФ2). На этих станках по вертикальным на­ правляющим стойки перемещается шпиндельная головка, в кото­ рой расположена гильза с вертикальным шпинделем.

Сравнение исполнений станков с прямой и Г-образной стойками приводит к выводу, что при нагружении силами, расположенными

52

в горизонтальной плоскости, станки с прямой стойкой более жест­

кие.

Учитывая, что на станках класса точности В выполняется зна­ чительный объем получистовых фрезерных работ с большим съе­ мом стружки, при которых требуется повышенная жесткость в направлении действия горизонтальных нагрузок, компоновка с прямой неподвижной стойкой предпочтительней. Прямую стойку используют также многие зарубежные фирмы, например Newall, Pratt & Whitney и др.

На самых маленьких станках некоторыми фирмами (Hauser, Sixis) используется вертикально-подвижная стойка, что, однако, ведет к увеличению вылета шпинделя и веса перемещаемых в вертикальной плоскости узлов; кроме того, такая стойка имеет переменную жесткость при разных положениях по высоте. В СССР

такие стойки не применяются.

При нагружении станка силами, расположенными в вертикальнон плоскости, более жесткими являются станки с Г-образной стой­ кой. Ее применение предпочтительней для станков классов точно­ сти А и С, так как при этом обеспечиваются необходимая при фи­ нишных и получистовых режимах жесткость, снижение веса шпин­ дельной бабки и противовеса, а также постоянная длина направ­

ют фирмы Lindner, Burkhardt, Coventry Gauge и другие, а также

пейской выставке металлорежущих станков (Париж, 1969 г.) был

шпиндельной бабки. Такая компоновка обеспечивает легкий до­ ступ к любой точке обрабатываемого изделия, чем облегчает труд оператора. Однако наличие нежестких салазок, слишком громозд­ кой шпиндельной бабки, имеющей малую поверхность базирования на направляющих стойки, большого вылета шпинделя ведет к снижению жесткости станка.

53

55

Для двухстоечных станков данного типоразмера применяется компоновка с неподвижным порталом, продольно-подвижным сто­ лом и вертикально-подвижной поперечиной, по направляющим ко­ торой перемещается шпиндельная бабка, несущая вертикальную гильзу со шпинделем. Такая компоновка применяется на отечест­ венных станках модели 2455, а также на станках фирм SIP, Hau­ ser, Mitsui Seiki и др.

Стайки больших размеров с шириной стола 1000 мм и более изготовляются только двухстоечными и имеют в основном исполне­ нии, кроме вертикальной шпиндельной бабки, дополнительную бабку, перемещающуюся по правой стойке портала вертикально и несущую горизонтальную гильзу со шпинделем. Это — традицион­

нескольких десятилетий. Вместе с тем существенно изменились компоновочные решения крупных продукционных КРС. Например, появились двухстоечные станки фирмы Burkhardt с неподвижной

которым переставляется подвижная поперечина. Особенность кон­ струкции стола некоторых моделей станков фирмы Oerlikon — наличие вертикальной крепежной поверхности, расширяющей тех­ нологические возможности станка.

Наличие закаленных цилиндрических стоек уменьшает трудо­ емкость изготовления портала и повышает износостойкость направ­ ляющих, однако такое конструктивное решение затрудняет обес­ печение высокой точности перемещений подвижной поперечины, поскольку окончательная доводка направляющих у собранного станка, осуществляемая шабровкой, при традиционной форме стоек и направляющих здесь практически невозможна. По-видимому, этот вариант компоновки портала приемлем для продукционных станков.

Наличие неподвижной поперечины на двухстоечных станках фирмы Burkhardt позволяет обеспечить исключительно высокую жесткость портала и скомпоновать станки с большими размерами стола для высокопроизводительной обработки деталей с больши­ ми силовыми нагрузками. Однако такое компоновочное решение снижает универсальность станка, не позволяет обрабатывать высо­ кие изделия, так как расстояние между торцом шпинделя и зер­ калом стола ограничено (у станка обычного исполнения модели HYOP-300 фирмы Burkhardt с шириной стола 1850 мм оно равно

56

1000 мм, т. е. такое же, как и у станка модели Гидроптнк 6А фир­ мы SIP с шириной стола 842 мм, имеющего подвижную поперечи­ ну), что особенно важно при обработке деталей на универсальном поворотном столе.

Станки с неподвижной стойкой и крестовым поворотным столом в свою очередь по компоновке стойки разделены на две группы: с боковым расположением шпиндельной бабки (группа 1Ац) и с центральным расположением бабки (группа 1А1 2 ) -

КРГС группы 1Ац имеют все недостатки, присущие крестовому столу: наличие четырех элементов (станины, нижних и верхних салазок и поворотного стола) при общем ограничении по высоте в пределах 1000—1050 мм обусловливает относительно небольшую высоту станины — 550—600 мм, затрудняющую установку станка на три точки; перераспределение нагрузки на направляющие ста­ нины при изменении поперечного положения стола вызывает пере­ распределение силы трёния на них и появление разворота нижних салазок при их продольном перемещении. Вес обрабатываемого изделия может колебаться в значительных пределах, что не позво­ ляет компенсировать указанные деформации технологическими мероприятиями.

Достоинством этого варианта является меньший по сравнению с подвижной стойкой вес перемещающихся в продольном направ­ лении узлов. Данная компоновка применяется на станке фирмы

сти тепловых деформаций и деформаций, связанных со старением базовых деталей. Более равномерна жесткость шпиндельной баб­ ки при перемене направления нагрузки, что уменьшает некруглость обработанного отверстия. Недостатком является неудобство обслуживания станка и дополнительные технологические трудно­ сти сборки портальной стойки. Компоновку по группе 1А1 2 исполь­ зует фирма Dixi на станках моделей 3S, 5S и 75.

В компоновке вида 1А2 отсутствует крестовый стол и, следова­ тельно, связанные с его использованием недостатки. Высокая станина удобна для установки станка на три точки. Однако отсут­ ствие рабочего продольного перемещения стола или стойки зна­ чительно уменьшает технологические возможности станка — нельзя

57

I Классификация КРГС по компоновке

I

Рис. 1. Классификация координатно-расточных горизонтальных станков по компоновке

фрезеровать крупными фрезами, насаженными на полый шпин­ дель, растачивание можно осуществлять лишь выдвижением шпин­ деля, имеющего переменный прогиб по мере выдвижения. Указан­ ную компоновку применяет фирма De Vlieg в гамме станков Spiramatic Jigmil серии К и в многооперационном многоинструмен­ тальном станке модели 4K-72JTC и фирма Herbert De Vlieg на станках моделей 43Н-48; 43Н-72 и др.

и салазок позволяет осуществлять прецизионную обработку боль­ ших корпусных деталей. Особенность конструкции стола этого станка — наличие вертикальной крепежной поверхности, расширя­ ющей технологические возможости станка. Однако данная компо­ новка менее жесткая по сравнению с компоновкой класса 1Б, так как шпиндельная бабка перемещается в двух взаимно перпенди­ кулярных направлениях.

ление повышенного износа также может быть устранено разгруз­ кой направляющих. Данная компоновка применена на станке мо­ дели Н-5А фирмы Mitsui Seiki, демонстрировавшемся на 3 Япон­ ской промышленной выставке (Москва, 1970), и на многоопераци­ онном многоинструментальном станке этой фирмы модели Jidic Н-5В, который был показан на выставке «Станки, оборудование и приборы, применяемые в автомобильной промышленности» (Моск­ ва, 1972).

Компоновка вида 1Бг по сравнению с компоновкой вида l B i улучшает доступ к рабочей зоне и упрощает сборку. Но при ней те­ ряется симметричность конструкции и несколько ухудшается равно­ мерность жесткости стыка шпиндельная бабка — стойка в разных направлениях. Такая компоновка применяется на станках моделей 2457, 2458 и 2459.

Компоновки многооперационных многоинструментальных стан­ ков для комплексной обработки деталей разнообразны [5].

Компоновка многооперационных станков на базе координатнорасточных и координатно-сверлильных станков аналогична компо­ новке обычных универсальных станков, причем многие из них изготовляются на базе серийных станков. Инструментальные ма­ газины, применяемые на этих станках, выполняются трех модифи­ каций: поворотные барабанного или дискового типа, неподвижные стеллажные и цепные. Так, многооперационный отечественный ста­ нок модели 243ВМФ2 выпускается на базе КРС с ЧПУ модели 243ВФ2. Инструментальный магазин выполнен в виде барабана,

59

Многооперационные станки серии JTC фирмы De Vlieg выпус­ каются на базе КРС Spiramatic Jigmil серии К. Инструменталь­ ный магазин цепного типа на 30 или 60 инструментов расположен рядом со станком.

Многооперационный станок модели KBN80RM фирмы Kolb имеет магазин дискового типа, расположенный на поперечине.

На базе КРС можно выпускать многооперационные многоин­ струментальные станки без существенного изменения, применяя агрегатированные инструментальные магазины и механизмы авто­ матической смены инструмента в виде отдельного агрегатного узла.

За последние годы изменилась архитектоника КРС в результа­ те компоновочных изменении и изменений внешних форм метал­ лорежущих станков: от округлых форм сопряжений до строгих прямоугольных очертаний.

НАПРАВЛЯЮЩИЕ ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

Конструкции направляющих поступательного перемещения, оп­ ределяющие наряду с отсчетно-нзмерительной системой и жестко­ стью базовых деталей точность координатных перемещений рабо­ чих элементов станка, совершенствовались в двух направлениях: путем выбора оптимального типа направляющих по характеру возникающего между контактирующими поверхностями трения с целью повышения их работоспособности; путем выбора рациональ­ ной формы профиля и расположения направляющих для повыше­ ния точности и равномерности перемещения.

На современных КРС используются два основных типа направ­ ляющих поступательного перемещения — скольжения и качения.

В зарубежных КРС этот тип направляющих применяют многие фирмы, например Fosdick, Burkhardt, SIP, Hauser и др.

Направляющие скольжения хорошо воспринимают нагрузки при выполнении всех видов работ, в том числе и при фрезерова­ нии, они проще в изготовлении, чем направляющие качения. Одна­ ко такие направляющие затрудняют плавность медленных пере­ мещений, более подвержены износу и имеют значительно большие потери на трение.

60