7.2. Сверлильные станки. Конструкции

7.2.1. Вертикально-сверлильные станки (всс)

предназначены для сверления, рассверливания, зенкерования, зенкования, развертывания и растачивания отверстий со сравнительно невы­сокими требованиями к точности; нарезания резьбы, а также фрезерования (как правило, с ограниченными режимами) плоскостей и па­зов|.

В качестве основного параметра станков принимается наибольший условный диаметр сверления в деталях из стали средней твердо­сти (сталь 45 по ГОСТ 1050-88). Если преду­сматривается возможность фрезерования, то станки обязательно оснащают координатными столами с ручной или механической подачей, а шпиндельный узел сконструирован с учетом восприятия радиальных нагрузок при фрезеро­вании с умеренными припусками и режимами обработки.

Области применения и основные осо­бенности различных типов приведены в табл.7.8. Размеры ВСС с условным диаметром сверления 3 - 80 мм стандартизованы (ГОСТ 370-93).

Несущая система станка наиболее рас­пространенного типа состоит из основания- плиты и колонны (стойки). Основание-плита служит опорой станка. Ее верхняя (рабочая) поверхность в станках с круглой колонной и поворотным вокруг этой колонны столом снабжается Т-образными пазами для крепле­ния обрабатываемых деталей или приспособ­лений. Круглая колонна является направляю­щей для подъемного и поворотного вокруг нее откидного стола. С верхним концом круглой колонны стыкуется обычно дополнительная часть с направляющими для монтажа, а иногда и установочного перемещения сверлильной головки. Призматическая колонна снабжается направляющими как для установочного пере­мещения сверлильной головки, так и для подъемного стола, причем эти направляющие могут быть едиными. В станках с призматиче­ской колонной на основании могут крепиться двумя дугами контакта ремня с вмонтирован­ным на шпиндельной головке ведомым шки­вом за счет расположения натяжного ролика по другую сторону от ведущего шкива (относительно ведомого).

Подача рабочих органов осуществляется с помощью гидроцилиндров или передач винт- гайка качения; причем в последнем случае при использовании широко регулируемых электро­двигателей сравнительно просто и надежно обеспечивается плавность малых рабочих по­дач, требуемая для финишной обработки.

В таблице 7.8 представлены основные типы вертикально-сверлильных станков.

Таблица 7.8. Основные типы горизонтально-расточных станков

Тип и схемы станков	Основные компоновочные и конструктивные особенности	Область применения
Настольно-сверлильные 1)	Станки с выдвижным шпинделем. Сверлиль­ная головка монтирует­ся с возможностью вер­тикального установоч­ного перемещения на круглой колонне, жест­ко закрепленной на основании-пЛите. На плите закрепляются обрабатываемые детали, тиски или накладные столы	Станки с условным диамет­ром сверления 3-16 мм. Используются во вспомога­тельной производстве, сбо­рочных цехах. При оснащении устройства­ми автоматизации циклов шпинделя и приспособле­ниями могут использоваться в основном производстве
Сверлильные, сверлильно- резьбонарезные 2)	Станки с вьщвижным шпинделем. Сверлиль­ная головка монтирует­ся на круглой колонне, жестко закрепленной на основании-плите и мо­жет иметь установочное вертикальное переме­щение. Поворотный или неповоротный во­круг своей оси стол имеет вертикальное установочное переме­щение по колонне и поворачивается вокруг нее для возможности установки больших обрабатываемых деталей на рабочей поверхности плиты	Станки с условным диамет­ром сверления 16 - 40 мм. Используются в единичном и мелкосерийном производстве
Рядные сверлильные, сверл ильно-резьбонарезные 3)	Группа одношпиндель- ных станков с общими основанием и плитой или подъемным столом с рабочей поверхностью для крепления обраба­тываемых деталей или приспособлений. Обыч­но состоит из двух- четырех станков	Станки с условным диамет­ром сверления 3-20 мм. Используются в серийном производстве с закреплением постоянной операции на каждой позиции и переме­щением обрабатываемой де­тали в последовательные по­зиции

Продолжение табл. 7.8

Тип и схемы станков	Основные компоновочные и конструктивные особенности	Область применения
верлильные, сверлильно- резьбонарезные и сверлильно- фрезерные 4)	Одношниндельные станки с выдвижным шпинделем. Сверлильная головка мон­тируется с возможностью вертикального установоч­ного перемещения на призматической колонне, жестко закрепленной на фундаментной плите. Ос­нащают подъемным сто­лом-плитой, на которой могут устанавливаться кре­стовые "плавающий" или с механизмами подачи столы. Имеются модификации с жестко закрепленным на плите координатным кре­стовым столом	Станки с условным диа­метром сверления 20 - 80 мм. Используются в единич­ном и мелкосерийном, а при оснащении цикловым управлением или ЧПУ - в серийном производстве. При оснащении пинолью с фланцем для крепления многошпиндельных голо­вок являются базой для специальных станков, используемых в крупно­серийном производстве
Сверлильные, сверлильно- фрезерные 5)	Станки с револьверной головкой (шесть-десять шпинделей, из которых часть может быть фрезер­ными), смонтированной с возможностью рабочих и установочных перемещений на призматической стойке. Координатный крестовый стол смонтирован на на­правляющих стойки с воз­можностью вспомогатель­ных установочных переме­щений или на фундамент­ной плите, в качестве кото­рой может быть использо­вано основание стола	Станки с условным диа­метром сверления 16 - 32 мм, оснащенные устрой­ством ЧПУ, используются в серийном производстве
Координатные сверлильно- фрезерные 6)	Станки с выдвижным шпинделем. Сверлильная головка перемещается по неподвижной или верти­кально подвижной попере­чине над столом-плитой (тумбой), а вместе с несу­щей поперечину стойкой - вдоль стола-плиты. Станок с ЧПУ может оснащаться устройством автоматиче­ской смены инструментов	Станки с условным диа­метром сверления 40 - 50 мм. Используются для обра­ботки плоскостных дета­лей (типа решеток) и корпусных деталей

неподвижные по высоте тумбы, крестовые столы. Полости оснований используются как отстойники и резервуары для смазочно- охлаждающей жидкости.

Столы выполняют, как правило, прямо­угольными, но они могут иметь и круглую форму (в станках с поворотными, откидными или накладными столами). В небольших стан­ках могут использоваться так называемые "плавающие" столы, не имеющие каких-либо механизмов подачи. Перемещение в произ­вольном направлении производится от усилия, прилагаемого оператором непосредственно к верхней части стола. При использовании в серийном производстве "плавающие" столы могут снабжаться устройствами для вывода на координаты отверстий по копиру (эталонной детали) или чертежу.

Крестовые столы, прежде всего для сверлильно-фрезерных станков, снабжают ручны­ми или механизированными приводами пода­чи, в качестве исполнительного механизма которых используются винтовые механизмы (в том числе качения) или червячно-реечные передачи. Такие столы снабжают, как правило, раздельными механизмами зажима в продоль­ном и поперечном направлении. Точность межцентровых расстояний обрабатываемых отверстий, которую можно получить при ис­пользовании как ручных столов, так и столов с цифровой индикацией и предварительным набором коор­динат, находится в пределах 0,05 - 0,1 мм.

Шпиндельные узлы сверлильных станков испытывают значительные осевые нагрузки. С учетом этого в передней нижней опоре шпин­делей применяются, как правило, раздельные упорные и радиальные подшипники. В шпин­делях станков для обработки отверстий малых диаметров можно использовать аэростатиче­ские опоры. Практически во всех станках ис­пользуют выдвижные шпиндельные узлы пинольного типа, в которых поступательное движение рабочей подачи (быстрого хода) осуществляется перемещением гильзы (пино- ли) шпинделя, связанной с механизмом пода­чи зубчато-реечной передачей. Для уравнове­шивания шпиндельных узлов предусматрива­ются противовесы, как правило, пружинного типа.

Присоединительные места для инстру­мента концов шпинделей стандартизованы. В малых станках используются наружные конусы Морзе для крепления сверлильных или резь­бонарезных патронов, в средних и крупных станках - внутренние конусы Морзе или кону­сы с конусностью 7 : 24. На рис. 7.9 пока­заны различные типы шпиндельных верти­кально-сверлильных станков.

Главный привод в малых станках состо­ит, как правило, из асинхронного электро­двигателя и ременной передачи с многоручье­выми шкивами или вариатора.

Рис. 7.9. Шпиндельные узлы вертикально- сверлильных станков:

а - с ременным приводом; б, в - с приводом через шлицевый вал: б - с конусом Морзе; в - с конусом 7 : 24

Используются также приводы с регулируемыми электродви­гателями. Основное исполнение главного при­вода в вертикально-сверлильных станках с условным диаметром сверления 20 мм и более - с асинхронным электродвигателем и шестеренной коробкой скоростей с вертикаль­ными валами и перемещающимися зубчатыми блоками на 6 - 12 ступеней. Коэффициент ряда обычно находится в пределах 1,26 - 1,6. Реверсирование вращения шпинделя осущест­вляется переключением электродвигателя или с помощью фрикционных муфт.

Приводы подачи, как правило, получают движение от шпиндельного или какого-либо другого вала главного привода и включают в себя коробку и механизм подачи с червячной передачей и зубчато-реечной передачей в каче­стве последнего звена. Величина подачи на каждой ступени определяется в миллиметрах за оборот шпинделя. На рис. 7.10 показан механизм подачи бабки вертикально-сверлиль­ного станка среднего размера.

Коробка подач сверлильно-резьбонарезных станков включает оборотные подачи, рав­ные шагам, предусмотренных для обработки резьб, что обеспечивает возможность нареза­ния резьбы резцом и лучшее качество резьбы при нарезании метчиками. В механизме пода­чи может быть предусмотрено устройство ав­томатизации основных циклов обработки: сверления, резьбонарезания, цекования и т.п. В таких устройствах обычно используются диски или планки с настраиваемыми кулачка­ми, воздействующими при перемещении шпинделя на конечные выключатели системы управления.

Рис.7.10. Механизм подачи бабки вертикально-сверлильного станка

В ВСС используются: ручное, цикловое управление и ЧПУ; последние используются в координатных сверлильных и сверлильно- фрезерных станках.

7.22. Радиально-сверлильные станки (РСС) предназначены для выполнения сверлильных работ, резьбонарезания и растачивания отвер­стий с о1раниченными требованиями по точ­ности. Особенностью РСС является возмож­ность перемещения сверлильной головки на значительные расстояния по радиусу относи­тельно несущей колонны, а также поворот вокруг нее на 360°, что обеспечивает большой объем рабочего пространства и возможность обработки крупногабаритных деталей. Станки, в основном, используются в условиях единич­ного и мелкосерийного производства, в сбо­рочных и ремонтных цехах.

В качестве основного РСС принимается наибольший условный диаметр сверления в деталях из стали средней твердости.

Области применения и основные осо­бенности РСС различных типов приведены в табл.7.9.

Несущая система стационарного станка состоит из фундаментной плиты, колонны и рукава. Плиты имеют коробчатую конструк­цию с внутренними ребрами и полостями для сбора СОЖ. На верхней (рабочей) поверхно­сти плиты выполняются Т-образные пазы для крепления обрабатываемых деталей и оснаст­ки. Помимо основного типа - относительно узкой прямоугольной плиты, могут использо­ваться плиты других конфигураций (угловые, крестовые, круглые), расширяющие рабочее пространство станка.

Рис.7.11. Несущая система радиально-сверлильного станка

Отжим шпинделя под нагрузкой на 60 - 70 % зависит от деформации колонны, вслед­ствие чего к ней предъявляются повышенные требования по жесткости. Наиболее распро­странена конструкция с внутренней непод­вижной колонной и смонтированной на ней на опорах качения наружной цилиндрической гильзой (рис.7.11). Такая конструкция обес­печивает высокую жесткость, возможность компенсации прогиба внутренней колонны от веса рукава и сверлильной головки путем ис­пользования эксцентриковой шайбы в верхней опоре и постоянство вертикального положения оси шпинделя при повороте рукава вокруг колонны. Наружная цилиндрическая поверх­ность гильзы колонны является направляющей для вертикального перемещения рукава, кото­рое обычно осуществляется с помощью винто­вого механизма.

Несущая система снабжается механизма­ми зажима наружной гильзы на внутренней колонне и рукава на гильзе колонны, управле­ние которыми осуществляется с пульта на сверлильной головке.

В переносных станках колонна снабжена скобой, с помощью которой станок перемеща­ется подъемно-транспортным механизмом.

Сверлильная головка является основным агрегатом станка, в котором размещены шпиндель, главный привод, коробка и меха­низм подачи шпинделя, устройства и пульт управления. Сверлильная головка монтируется на направляющих рукава, верхняя из которых обычно выполняется прямоугольной и вос­принимает вес сверлильной головки, а ниж­няя - типа "ласточкин хвост" - способствует надежному зажиму головки на рукаве. Пере­мещение сверлильной головки может быть выполнено как ручным, так и механизирован­ным с сохранением ручного управления для точного вывода шпинделя на ось обрабатывае­мого отверстия. В тяжелых станках сервомеха­низмы используются также для поворота рука­ва вокруг колонны.

Шпиндельные узлы пинольного типа практически идентичны по конструкции со шпинделями сверлильных станков, но отлича­ются более длинным шлицевым хвостовиком, обеспечивающим передачу крутящего момента от выходного вала коробки скоростей на всей длине значительного по величине хода. Боль­шинство станков снабжается встроенным либо выполненным в виде приспособления устрой­ством выталкивания инструмента из шпинде­ля. Шпиндельный узел уравновешивается, как правило, пружинным противовесом.

Коробки скоростей и подач отличаются расширенным диапазоном частот вращения и количеством ступеней. В тяжелых станках из­вестны случаи использования независимых приводов подач с регулируемыми электродви­гателями. Связь коробки подач с пинолью шпинделя осуществляется через червячную и зубчато-реечную передачи. Механизм позволя­ет с помощью зубчатых муфт включать ручную или механическую подачу и обычно охватыва­ет соосный с ним механизм перемещения сверлильной головки по рукаву. Рычаги меха­низма подачи связаны лимбом отсчета осевого перемещения шпинделя, снабженным регули­руемым упором для отключения подачи на заданной глубине.

На сверлильной головке расположены органы управления всеми механизмами станка. В средних и тяжелым станках используются системы преселиктивного управления короб­ками скоростей и подач, обеспечивающие сокращение вспомогательного времени, а так­же устройства цифровой индикации, обеспе­чивающие визуализацию положения шпинделя и автоматическое выполнение некоторых ос­новных циклов работы (сверление, резьбонарезание, цекование и т.п.) с заданными вели­чинами перемещений на быстром ходу и при рабочей подаче.

Таблица 7.9. Основные типы вертикально-расточных станков

Тип и схемы станков	Основные компоновочные и конструктивные особенности	Область применения
Стационарные с неподвижным основанием-плитой 1)	Одношпиндельные станки с вьщвижным шпинделем. Сверлильная головка монти­руется с возможностью ради­ального (по рукаву) и верти­кального (с рукавом) устано­вочного перемещения, а также поворота относительно круглой колонны, жестко закрепленной на основании- плите. На плите закрепляют­ся обрабатываемые детали, накладные столы и другие приспособления	Станки с условным диамет­ром сверления 25 - 125 мм. Используются во вспомога­тельных производствах, сборочных и ремонтных цехах. При оснащении уст­ройствами автоматизации, специальными приспособ­лениями и инструментом могут использоваться в ос­новном производстве
Стационарные с неподвижным по высоте рукавом и подъемным столом 2)	Станки с жестко закреплен­ным на верхнем конце ко­лонны рукавом и дополни­тельно оснащенные подъем­ным и поворотным вокруг колонны столом. Стол может иметь дополнительный по­ворот вокруг одной, а свер­лильная головка - одной или двух горизонтальных осей	Станки с условным диамет­ром сверления 25 - 40 мм. Используются в единичном и мелкосерийном производ­стве для обработки неболь­ших деталей с установкой на столе, а крупных и высо­ких - на плите
Переносные 3)	Станки с основанием- плитой (или цоколем), при­способленной для переноса и повышения устойчивости при работе. Сверлильная головка установлена с воз­можностью поворота само­стоятельно или с рукавом вокруг трех взаимоперпен­дикулярных осей	Станки с условным диамет­ром сверления 25 - 80 мм. Используются в производст­ве крупногабаритных дета­лей, переустановка которых невозможна или нецелесо­образна для проведения сверлильных работ
Передвижные 4)	Станки (типа стационар­ных), колонна которых смонтирована на салазках, перемещающихся по направ­лению станины	Станки с условным диамет­ром сверления 30 - 100 мм для обработки удлиненных деталей в условиях единич­ного и мелкосерийного производства. Длина пере­мещения салазок до не­скольких метров

Продолжение табл. 7.9

Тип и схемы станков	Основные компоновочные и конструктивные особенности	Область применения
Перекатные 5)	Станки (типа стационар­ных), колонна которых смонтирована на самоходной тележке, перемещающейся по рельсам	Станки с условным диамет­ром сверления 50 - 100 мм для обработки длинномер­ных деталей типа строи­тельных ферм, рельсов и т.д. в условиях единичного и серийного производства. Длина перемещения салазок не ограничена