§ 5. Обработка на координатно-расточных станках

Координатно-расточные станки предназначаются, в основном, для обработки цилиндрических отверстий, допуски на межосевые расстояния которых в прямоугольной системе координат изме­ряются в пределах ±0,001—0,005 мм.

Технологические возможности координатно-расточных стан­ков расширяются при применении специальных приспособлений: горизонтально-поворотных столов, универсальных столов, угольников и т. д.

Обработка деталей на универсальном столе, установленной на главный стол координатно-расточного станка, позволяет произ­водить пространственную обработку деталей: обрабатывать отвер­стия и плоскости, положение которых определяется линейными размерами и углами относительно базовых поверхностей. Пово­ротные столы позволяют производить установку с точностью' до 10" в полярных координатах.

Координатно-расточные станки различаются по компоновке, типу измерительных устройств и степени автоматизации.

По компоновке координатно-расточные станки разделяют на одностоечные и двухстоечные. Одностоечные обычно имеют одиншпиндель и стол, перемещающийся в продольном и поперечном направлениях (два взаимно перпендикулярный перемещения). В двухстоечных станках стол имеет продольное перемещение, а шпиндельная бабка может перемещаться по траверсе в попереч­ном направлении перпендикулярно направлению перемещения стола.

Точное перемещение подвижных узлов станка осуществляется посредством применения четырех типов измерительных устройств: 1) точных ходовых винтов с лимбами, нониусами и коррекционной линейкой; 2) жестких и регулируемых концевых мер в сочетании с индикаторными устройствами; 3) точных масштабов с оптико

Рис. 229 Рис. 230

Рис. 229. Стол координатно-расточного станка с отсчетом координат с по­мощью точного ходового винта с лим­бом, нониусом и коррекционной ли­нейкой

Рис. 230. Стол координатно-расточного станка с отсчетом координат при по­мощи концевых мер

механическими системами; 4) индуктивных проходных винтовых датчиков для измерения координат.

В станках с первым типом измерительных устройств (рис. 229) стол 1 перемещают вручную маховичком 5 с помощью ходового винта 2 по лимбу 4, укрепленному на валу ходового винта, и но­ниусу 3, свободно сидящему на ходовом винте. Неточности шага ходового винта исправляются коррекционной линейкой 9 с криво­линейным контуром. Ошибке шага винта в 0,01 мм соответствует впадина или выступ коррекционной линейки высотой 2 мм или больше. Линейка 9 производит через рычажную систему 6—7—8 поворот нониуса 3 в соответствии с величиной погрешности шага ходового винта. Точность измерения координаты этим способом недостаточно высока и зависит от степени износа элементов изме­рительной системы и скручивания ходового винта.

В станках с измерением перемещений при помощи концевых мер (рис. 230) точность измерения не зависит от точности механизма лимб — ходовой винт—гайка стола (2—6), перемещающего стол 1> как в станках с первым типом измерительных устройств. Набор плиток 4, соответствующий требуемому перемещению, устанавли­вается между упором 5 стола и штифтом индикатора 3, закреплен­ного на станке.

Точность измерения координаты в этом случае зависит от точ­ности эталонов длины, точности индикатора и чувствительности упоров.

В станках с третьим типом измерительных устройств точная установка стола производится при помощи оптико-механического устройства (рис. 231). Существует три вида оптико-механических систем: с цилиндрическими штриховыми мерами (зеркальные ва­лики), с плоскими штриховыми мерами и с плоскими металличе­скими штриховыми мерами. Координаты отсчитывают по штрихо­вым эталонам длины 4_У не участвующим в перемещении стола.

Рис. 231. Оптико-механическое устройство для отсчета координат по цилиндрической штриховой мере

Положение рисок эталона длины фиксируется с помощью шкал окулярного отсчетного устройства.

На рис. 231 изображена схема оптического устройства станка модели 2450М с цилиндрической штриховой мерой 3. Лучи от источника света 5 через линзы падают на плоскопараллельную стеклянную пластину 4, расположенную под углом 45° к ходу лучей. Часть светового пучка, преломляясь, идет вниз и, попадая в окуляр, создает освещенное поле зрения на пластине /. Другая часть лучей, отражаясь от пластины 4, попадает на поверхность штриховой меры 3 и, отражаясь от нее, также попадает в окуляр.

В поле зрения пластины / виден так называемый индекс — биштрих 6, в просвет которого нужно расположить риску 2, отображенную с поверхности штриховой меры 3. Симметричное расположение риски в просвете свидетельствует о завершении координатного перемещения в соответствии с установленной вели­чиной десятичной части координатного размера (с. точностью до 0,001 мм).

Установка целых миллиметров координатного размера произ­водится по внешней грубой миллиметровой линейке, а установка десятичных знаков — путем поворота штриховой меры 3 по лимбу и нониусу.

С целью снижения зрительной утомляемости при наблюдении делений шкал в микроскоп, в новейших моделях станков приме­няют экранную оптику, при которой наблюдение за штрихами установочных оптических шкал производится на экране.

Четвертый тип станков с измерением координат с помощью индуктивных проходных винтовых датчиков (рис. 232, а) позволяет производить предварительный набор координат во время обра­ботки предыдущего отверстия, а также отводить стол с изделием для измерения растачиваемых отверстий, не нарушая набранной координаты. Винтовой индуктивный датчик позволяет измерять

Рис. 232. Устройство для набора и отсчета координат: а — схема устройства для набора и отсчета координат с помощью индуктивного проходного винтового датчика; б — схема включения катушек 1К и 2К индук­тивного датчика и миллиамперметра МА для набора и отсчета координат

перемещения с точностью до 0,001—0,002 мм. Два сердечника 2 и 5 с катушками 1К и 2К индуктивного датчика закреплены на столе 7 станка. Катушки датчиков включены последовательно (рис. 232, б).

В отверстиях сердечников нарезана резьба с шагом резьбы, равным шагу t винта б, диаметр которого на 0,3—0,4 мм меньше внутреннего диаметра сердечников.

Сердечники датчика 2 и 5 смещены относительно друг друга на половину шага /, что позволяет увеличить чувствительность индуктивного устройства.

При перемещении стола датчик свободно перемещается вдоль неподвижного винта §. Суммарные воздушные зазоры между вит­ками резьбы сердечников 5 и 2 датчика и винтом 6 будут равны и минимальны только в одном относительном положении, в дру­гих случаях увеличение суммарного воздушного зазора в сердеч­нике 5 будет сопровождаться уменьшением его в сердечнике 2. Это вызывает изменение тока в электрической цепи индуктивного устройства. Стрелка миллиамперметра МА будет показывать нуль при равенстве суммарных воздушных зазоров в сердечниках 5 и 2 при перемещении стола 7 относительно винта 6 через каждую половину шага t, создавая точную непрерывную шкалу отсчета перемещений с шагом у. Отсчет заданной координаты перемеще­ния стола 7 производится включением миллиамперметра только перед определенным витком винта 6, определяющим заданную координату. Это осуществляется последовательным включением двух микропереключателей 3 и 4 датчика от упора 1 ползуна 18. Ползун 18 устанавливается вспомогательным винтом 19 при на­боре координат против заданного витка винта 6.

Микропереключатель 3 переключает быстрое перемещение стола на медленное, а микропереключатель 4 включает миллиам­перметр индуктивного устройства.

Установка витков винта 6 и ползуна 18 с упором 1 в опреде­ленном положении производится маховичком 11 валика с червя­ком 9 через конические колеса 15 к 16 к зубчатую передачу 17 и 8.

Целые миллиметры отсчитывают по лимбу 12, связанному с чер­вячным колесом 10, свободно сидящим на валу винта 6. , Сотые доли миллиметра отсчитывают по лимбу 13, связанному с валом винта 6, а тысячные — по нониусу лимба 14.

На рис. 233 показан внешний вид одностоечного координатно-расточного станка модели 2А450. Основными узлами станка яв­ляются станина /, стол 2 с салазками 3, стойка 4, шпиндельная коробка 5, шпиндель 6.

Перемещение изделия в прямоугольной системе координат осу­ществляется следующим образом: обрабатываемое изделие за­крепляется на столе 2 и вместе с ним перемещается в продольном направлении по направляющим салазок 3. Салазки 3 переме­щаются в поперечном направлении по направляющим станины.

Обрабатываемая деталь на координатно-расточном станке должна занимать строго определенное положение относительно измерительной системы станка. Положение детали на плоскости стола координатно-расточного станка определяется ее технологи­ческими базами: установочной и измерительной. Выбор устано­вочной базы зависит от конструктивных и технологических осо­бенностей детали, ее формы и размеров. Обычно установочными базами являются плоскости и поверхности тел вращения.

Положения обрабатываемых элементов детали определяются относительно измерительной базы, которая предусматривается кон­струкцией детали. Измерительными базами могут быть плоскости, поверхности тел вращения, риски, вспомогательные отверстия.

Измерительная база может совпадать с установочной базой, если она конструктивно связана с обрабатываемыми элементами детали.

При установке детали на столе станка проверяют правиль­ность формы технологической базы и погрешности взаимного рас­положения технологических баз: для плоских деталей — это отклонения от перпендикулярности между ними, для цилиндри­ческих — перекос осей.

При установлении размера от измерительной базы с данным допуском необходимо учитывать погрешности формы и взаимного положения установочной и измерительной баз.

Технологические возможности координатно-расточных станков значительно повышаются в результате наличия большого коли­чества специальных и нормальных приспособлений. Основными приспособлениями являются горизонтально-поворотный стол, уни-

Рис. 233. Основные узлы координатно-расточного станка: 1 — станина; 2 — стол;

3 — салазки; 4 — стойка; 5 — шпиндель­ная коробка; 6 — шпиндель

версально-поворотный стол, делительное приспособление, визир­ный микроскоп, угольник, индикаторный центроискатель.

В условиях мелкосерийного и опытного производства обра­ботку ведут с установкой деталей на главном столе; на горизон­тально-поворотном столе; на универсально-поворотном столе.

Обработка деталей на главном столе станка. Установка дета­лей на главном столе обычно применяется, когда габаритные раз­меры детали не позволяют вести обработку на поворотных сто­лах. Обычно высокие детали обрабатывают на главном столе станка. При установке детали на столе ее измерительные базы располагают параллельно осям координат станка (для станков типа модели 2450 — направлениям продольных и поперечных пе­ремещений стола и салазок).

Совмещение направлений перемещения стола станка и измери­тельных баз детали производится с помощью специальных измери­тельных приспособлений (индикаторных центроискателей, мер­ных валиков, оптических визирных микроскопов и т. д.). Эти при­способления крепятся в шпинделе станка. Совмещение направле­ний координатных перемещений и измерительных баз произво­дится при перемещении измерительной базы относительно приспо­собления, установленного в шпинделе.

Рис. 234. Установка детали на главном столе с применением уголь­ников

Этот метод совмещения направлений измерительной базы де­тали и стола станка является трудоемким.

Использование установочных приспособлений (угловые и пло­ские пазовые упоры, угольники и т. д.) для совмещения направле­ний значительно сокращает время на установку.

В тех случаях, когда требуется произвести расточку отверстий с двух противоположных сторон, детали устанавливают на глав­ном столе с помощью фиксаторов.

Установка деталей с применением угольников на главном столе станков, имеющих только вертикальный шпиндель, применяется при расточке отверстий, ось которых параллельна установочной базе / (рис. 234) и перпендикулярна установочной базе //.

Угольник / устанавливают на главный стол станка по упорам, проверяют параллельность его рабочей плоскости направлению перемещений стола.

Упором для обрабатываемых деталей в поперечном направле­нии обычно служит слесарный угольник 2, установленный на параллели 3 и закрепленный прижимными планками к основному угольнику.

Положение угольника 1 и бокового упора в системе прямоуголь­ных координат станка фиксируют совмещением оси шпинделя вертикальной плоскостью угольника при помощи индикатор­ного центроискателя или визирного микроскопа.

Для растачивания отверстий перемещают главный стол и шпиндель до совмещения оси шпинделя с центром обрабатываемого отверстия.

Положение отверстий на обрабатываемой детали определяется расстоянием до измерительной базы. Для отсчета заданного раз­мера до измерительной базы необходимо совместить ее с измери­тельной системой станка посредством совмещения оси вращения шпинделя с данной измерительной базой.

Деталь устанавливается непосредственно на рабочей поверх­ности стола, когда обрабатываются глухие отверстия. Если обрабатываются сквозные отверстия, то деталь устанавливается на мерные подставки.

Обработка деталей с применением горизонтально-поворотных столов. Установку деталей на горизонтально-поворотном столе применяют для работы в двух системах координат: прямоуголь­ной и полярной.

Основное назначение горизонтально-поворотных столов состоит в точном отсчете угловых величин поворота, что при одновременном применении прямоугольной системы координат станка позволяет выполнять обработку и в полярной системе координат, при кото­рой координатами являются расстояние от оси симметрии детали до данной точки и угол ср, отсчитываемый от измерительной базы.

При наличии на координатно-расточных станках горизонталь­ного шпинделя использование горизонтально-поворотного стола позволяет за один установ обрабатывать отверстия в детали, рас­положенные в вертикальной и горизонтальной плоскости, кроме отверстий, расположенных со стороны установочной базы.

Поворотный стол закрепляют на главном столе станка после тщательной выверки относительного положения плоскостей план­шайбы горизонтально-поворотного стола и плоскости главного стола.

Положение оси вращения шпинделя относительно плоскости планшайбы проверяют индикатором, укрепленным в специальной оправке в шпинделе станка.

При выполнении обработки относительно оси поворота стола необходимо совместить ось вращения шпинделя 1 с центром гори­зонтально-поворотного стола 2. Такое совмещение выполняют с помощью индикаторного центроискателя (рис. 235).

При обработке деталей цилиндрической формы, в которых тре­буется расточить отверстия, оси которых перпендикулярны оси цилиндра, используют установку деталей в призмах. Призму зара­нее устанавливают на планшайбе стола и при помощи индикатора и контрольного валика ось вращения шпинделя совмещают с пло­скостью симметрии рабочего угла призмы, которая должна быть параллельна направлению перемещения главного стола.

333

Цилиндрическая поверхность детали используется как уста­новочная база. Положение центрального отверстия детали фикси­руют визирным микроскопом от торца детали.

Обработка отверстий, расположенных по радиусу окружности в плоских деталях, может быть выполнена как в полярной, так и в прямоугольной системе координат.

Обработка деталей на универсальных столах. Горизонтально-поворотный стол может вращаться только в одной горизонтальной плоскости. Универсально-поворотный стол допускает изменение оси вращения планшайбы в пределах 90° — от вертикального до

Рис. 235. Схема совмещения оси поворотного стола с осью шпинделя с помощью индикаторного центроискателя: 1 — шпиндель; 2 — поворотный стол; 3 —ползун индикаторного центроискателя; 4 — измерительный рычаг инди­каторного центроискателя

горизонтального положения. Стол имеет два делительных устрой­ства: первое отсчитывает угол поворота плоскости планшайбы вокруг вертикальной оси (от 0 до 360°), а второе — угол наклона (от 0 до 90°). На универсально-поворотных столах размечают и обрабатывают детали, оси отвер­стий и плоскости которых распо­ложены под заданными углами относительно их установочной и измерительной баз.

При одном установе детали обеспечивается возможность рас­точки и разметки отверстий, задан­ных как в прямоугольной, так и в полярной системе координат. Отсчет угловых величин наклона универсально-поворотных столов с механической измерительной системой можно произво­дить с точностью 1—2' а с применением оптической измеритель­ной системы — с точностью ±1—6".

Универсально-поворотные столы необходимо устанавливать на главном столе станка в строго определенном положении, исполь­зуя пазовые упоры, вставляемые в точнце Т-образные пазы глав­ного стола.

Чтобы быть уверенным в правильности установки универ­сально-поворотного стола, на главном столе станка производят выверку универсально-поворотного стола:

1. на параллельность рабочей плоскости поворотного стола пе­ремещению шпинделя или основного стола и ее вертикальность при горизонтальном расположении оси планшайбы поворотного стола;

2. на горизонтальность рабочей плоскости планшайбы универ­сально-поворотного стола, т. е. на перпендикулярность рабочей плоскости планшайбы оси шпинделя станка.

Эти выверки осуществляются индикатором, установленным в специальной оправке в шпинделе станка. Расточку в детали 334

(рис. 236) двух отверстий Л и Б, оси которых взаимно перпенди­кулярны, производят в двух положениях планшайбы стола. Отверстие А растачивают при горизонтальном положении план­шайбы, совместив ось поворотного стола с осью вращения шпин-

Рис. 236. Расточка (или сверление) двух взаимно перпендикулярных отверстий на универсально-поворотном столе: а — обрабатываемая деталь; б — расточка отверстия А; расточка отверстия Б

деля. Для растачивания отверстия Б наклоняют планшайбу стола на 90°. Чтобы совместить ось отверстия с осью шпинделя, переме­щают главный стол на величину х =Н_о + т + Ь, где Н_о —

а) б) с)

Рис. 237. Типовые схемы установки деталей на универсально-поворотном столе с применением центрирующей оправки: 1—деталь; 2 —центрирующая оправка; 3 —универсально-поворотный стол

расстояние от центра вращения стола до плоскости планшайбы; т — высота мерных подставок (параллелей); b — размер от. пло­скости основания детали до центра отверстия Б.

В этом положении растачивается отверстие Б. Типовые схемы установки деталей на универсально-поворотном столе с применением центрирующей оправки при растачивании отверстий, распо­ложенных под углом к установочной плоскости детали, приведены на рис.237 а, б и в.

Приведенные схемы характеризуются различными положе­ниями оси отверстия относительно центра детали 1, углом на­клона оси отверстия и размерами от базовых сторон до оси отвер­стия.

Универсально-поворотный стол 3 центрируют с помощью центрирующей оправки 2, фиксируя положение главного стола станка. Для растачивания отверстий необходимо переместить главный стол на величину х — расстояние от центра сферической головки центрирующей оправки до оси растачиваемого отверстия (рис. 237):

-расстояние от плоскости планшайбы до центра сфериче­ской головки оправки;

-наружный диаметр детали;

-расстояние от основания цилиндра до точки пересечения оси отверстия с образующей цилиндра;

-угол наклона универсально-поворотного стола, равный углу между осью обрабатываемого отверстия и осью цилиндра.

9