РАСТОЧНЫЕ СТАНКИ

На расточных станках можно сверлить, рас­сверливать, зенкеровать, растачивать и развертывать от­верстия, подрезать торцы резцами, фрезеровать поверхности и пазы, нарезать резьбу метчиками и резцами и т. д. (рис. 11.6).

Расточные станки подразделяют на горизонтально-расточные, координатно-расточные и алмазно-расточные (отделочно-расточные).Алмазно-расточные станки применяют для тонкой (алмазной) обработки, на них можно растачивать отверстия с отклонением поверхности от цилиндричности в пределах 3—5 мкм. Ко­ординатно-расточные станки предназначены для обработ­ки точных отверстий в тех случаях, когда нужно полу­чить точные межцентровые расстояния или расстояния осей отверстий от базовых поверхностей (в пределах 0,005— 0,001 мм).

Рис. 11.6. Работы, выполняемые на горизонтально-расточных станках:

а — растачивание цилиндрических отверстий; б — сверление отверстий; в — обработка вертикальной поверхности торцовой фрезой; г — обработка горизонтальных плоских фасонных поверхностей; д — обработка торца резцом; е — нарезание внутренней резьб резцом
^ УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ГОРИЗОНТАЛЬНО-РАСТОЧНЫЙ СТАНОК 2620В

Станок (рис. 11.7) предназначен для обработки дета­лей больших размеров и массы. На нем можно растачивать, сверлить, зенкеровать и развертывать отверстия, нарезать наружну: и внутреннюю резьбы, цековать и фрезеровать поверхности. На стайке целесообразно обрабатывать детали, у которых нужно растачивать несколько параллельно расположенных отверстий с точным расстоянием между их осями. Станок имеет неподвижную переднюю стойку, поворотный стол с продольным и поперечны перемещением относительно оси шпинделя и планшайбу с радиальным суппортом.

^ Техническая характеристика станка

Диаметр выдвижного шпинделя, мм ................................................... 90

Размеры стола, мм:
длина ...................................... 1250
ширина .... ................................ 1120
Наибольшие перемещения стола, мм:
поперечное ............................. 1000
продольное ............................... 1090
Наибольшее вертикальное перемещение шпиндельной бабки, мм 1000
Наибольшая масса устанавливаемой заготовки, кг ........................... 2000
Наибольшее осевое перемещение выдвижного шпинделя, мм ....... 710
Частота вращения, мин^-1:
шпинделя ..................................... 12,5—1600
планшайбы ............................. 8—200
Осевая подача шпинделя, мм/мин .................................................... 2,2—1760
Мощность электродвигателя главного движения, кВт ................... 8,5/10
Масса станка, т .................................................................................... 12,5

Принцип работы станка заключается в следующем. Инстру­мент крепят в шпинделе или в суппорте планшайбы, он получает главное движение — вращение. Заготовку устанавливают непо­средственно на столе или в приспособлении. Столу сообщается продольное или поперечное поступательное движение. Шпиндель­ная бабка перемещается в вертикальном направлении по перед­ней стойке (одновременно с ней вертикально перемещается опор­ный люнет на задней стойке). Расточный шпиндель получает по­ступательное перемещение (при растачивании отверстий, нареза­нии внутренней резьбы и т. п.). Суппорт планшайбы перемещается по планшайбе в радиальном направлении. Все эти движения являются движениями подач.

Рис. 11.7. Универсальный горизонтально-расточный станок 2620В:

1 — задняя стойка; 2 — люнет; 3 — станина; 4 — продольные салазки стола; 5 — поперечные салазки стола; 6 — поворотный стол; 7 — планшайба; S — радиальный суппорт; 9 — шпиндельная бабка; 10 — передняя стойка; 11 — шкаф электрооборудования; 12 — электромашинный агрегат

^ Движения в станке (рис. 11.8). Главное движение — враще­ние шпинделя и планшайбы. Шпиндель и планшайба станка вра­щаются от двухскоростного электродвигателя мощностью N = = 8,5/10 кВт через коробку скоростей с двумя тройными блоками зубчатых колес Б₁ и Б₂. Планшайба 4 начинает вращаться при включении муфты М₁, которая приводит в движение зубчатое ко­лесо 21, свободно посаженное на валу IV. От вала IV через передачу получает вращение пустотелый вал VII и закрепленная на нем планшайба 4.

Уравнение кинематической цепи для минимальной частоты вращения планшайбы:

мин^-1.

Шпиндель 6 получает вращение через колеса (как покакано на схеме) или через зубчатые колеса в зависимости от положения муфты М₂.

Уравнение кинематической цепи для минимальной частоты вращения шпинделя:

мин^-1

^ Подачи и быстрые установочные перемещения рабочих органов станка осуществляются от регулируемого электродвигателя М2 мощностью N = 2,1 кВт, работающего в системе генератор — двигатель. Подача и скорость установочных перемещений регулируются в широких пределах путем бесступенчатого изменения частоты вращения вала электродвигателя. Движение рабочих органов станка реверсируется также электродвигателем.

От этого электродвигателя могут осуществляться следующие механические подачи и установочные движения рабочих органов: осевая подача расточного шпинделя 6 и радиальная подача суп­порта 5, вертикальное перемещение шпиндельной бабки 3 и одно­временное перемещение люнета 1, поперечная и продольная по­дачи стола 2.

Осевое перемещение расточного шпинделя может осуществля­ться механически и вручную. Осевая подача расточного шпинделя сообщается от электродвигателя постоянного тока М2 мощностью N = 2,1 кВт через цилиндрическую пару , электромагнитную муфту М₅, коническую пару , цилиндрические колесa , коническую передачу , муфту М₆, цилиндрические колеса и ходовой винт с шагом р = 20 мм.

При нарезании резьбы необходимо, чтобы за один оборот шпин­деля осевое перемещение его было равно шагу нарезаемой резьбы. Расчетная кинематическая цепь при нарезании резьб начинается от шпинделя 6 и заканчивается его осевым перемещением. Необ­ходимый шаг нарезаемой резьбы обеспечивается подбором сменных зубчатых колес .

Радиальное перемещение суппорта планшайбы осуществляется через планетарный механизм. Корпус планетарного механизма вращается от вала VII планшайбы через косозубую передачу .

Кроме того, центральное зубчатое колесо z = 16 этого механизма вращается от вертикального вала через червячную пару , муфту М₈ и цилиндрическую пару . Планетарный механизм, суммируя оба эти движения, вращает вал с зубчатым колесом z = 35 и через зубчатую передачу , конические колеса и червячно-реечную передачу перемещает радиальный суп­порт планшайбы.

Суппорт расположен на планшайбе, которая может вращаться с различной частотой n'. Это усложняет механизм подач суппорта. Для осуществления движения суппорта на планшайбу свободно насажено зубчатое колесо z = 100, которое получает вращение от зубчатого колеса z = 35, посаженного на левом ведомом валу планетарной передачи. У этой передачи для данного станка ведущими являются корпус (водило) и вал с зубчатым колесом z = 16. Обозначим частоту вращения вала с колесом z = 16 через n₁ частоту вращения корпуса (водила) n_o, а частоту вращения ведомого вала через n₄. Для определения частоты вращения валов планетарной передачи используют формулу Виллиса:

,

где m — число наружных зацеплений (для данного случая m = 2).

Подставив в формулу Виллиса значения чисел зубьев зубча­тых колес z₁, z₂, z₃ и z₄, получим

.

Отсюда выводим формулу для определения частоты вращения ведомого вала:

.

Теперь находим частоту вращения зубчатого колеса z = 100 при выключенном механизме подач, т. е. при n₁ = 0 и при план­шайбе, вращающейся с частотой n':

,

тогда .

Следовательно, частота вращения зубчатого колеса z = 100 при выключенном механизме подач будет совпадать с частотой вра­щения планшайбы, т. е. зубчатое колесо z = 100 будет вращаться синхронно с планшайбой и суппорт не будет иметь радиального перемещения. Для определения величин радиального перемещения суппорта необходимо знать передаточное отношение i -передачи от вала с зубчатым колесом z = 16 до вала с колесом z = 23:

при n_о = 0 n₄ = , т. е. .

Тогда уравнение кинематической цепи подачи радиального суппорта будет иметь вид

мм/мин.

Вертикальное перемещение шпиндельной бабки осуществля­ется вертикальным ходовым винтом с шагом р = 8 мм при вклю­ченной муфте М₃.

Вертикальное перемещение люнета производится ходовым вин­том с шагом р = 6 мм одновременно и синхронно с вертикальным перемещением шпиндельной бабки. Точное положение люнета относительно оси шпинделя по высоте корректируют вручную, вращая гайку, перемещающую люнет.

Продольное перемещение стола осуществляется ходовым вин­том с шагом р = 10 мм при включенной муфте М₄, поперечное перемещение стола — от электродвигателя N = 2,1 кВт с помо­щью винта с шагом р = 8 мм. Стол поворачивается либо от от­дельного электродвигателя МЗ мощностью N — 1,5 кВт, либо вручную.

Рис. 11.8. Кинематическая схема станка 2620В
АЛМАЗНО-РАСТОЧНЫЕ СТАНКИ

На алмазно-расточных станках выполняют тонкое рас­тачивание точных цилиндрических и конических отверстий, а при наличии дополнительной оснастки их используют также для обработки торцов, канавок, фасонных поверхностей вращения и т. п. Алмазно-расточные станки подразделяют на вертикальные и горизонтальные, одно- и многошпиндельные. Горизонтальные стан­ки могут быть односторонними и двусторонними.

На алмазно-расточных станках обрабатывают детали при вы­соких скоростях резания (до 1000 м/мин), малых подачах (0,01 — 0,1, мм/об) и малых глубинах резания (0,05—0,5 мм). В качестве инструментов применяют алмазные и твердосплавные резцы.

^ Движения в станке (рис. 11.9). Главным движением в алмаз­но-расточных станках является вращение шпинделя с инструмен­том. Вертикальные одношпиндельные алмазно-расточные станки имеют разделенный привод главного движения, т. е. вращение шпинделю от коробки скоростей передается через ременную пере­дачу. В горизонтальных алмазно-расточных станках, предназначенных для более точных работ, коробка скоростей отсутствует; электродвигатель расположен вне станка, и шпинделям расточных головок вращение сообщается только с помощью ременной пере­дачи. Необходимая частота вращения шпинделя настраивается ступенчатыми или сменными шкивами.

Рис. 11.9. Алмазно-расточные станки: а — вертикальный; б — горизонтальный

Движение подачи в вертикальных одношпиндельных станках сообщается шпинделю, в горизонтальных односторонних и дву­сторонних станках — столу с установленным приспособлением для закрепления заготовки. Стол совершает сложный цикл рабо­чих и быстрых перемещений, подавая заготовку то к одним, то к другим шпиндельным головкам, установленным на мостиках. В специализированных алмазно-расточных станках движение по­дачи сообщается шпиндельным головкам, а заготовка остается не­подвижной. Для получения подач чаще всего используют гид­равлический привод, бесступенчато регулирующий подачу.

Точность вращения шпинделя в значительной степени определя­ет выходную точность обработки. Шпиндели монтируют на вы­сокоточных подшипниках качения или скольжения. Вращение на шпиндель для получения малых параметров шероховатости обрабатываемой детали передается ременной передачей. Шпиндель и закрепленные на нем детали обычно уравновешивают. Приме­нение гидравлической установки дает возможность не только при­менять бесступенчатое регулирование подачи, но также автомати­зировать цикл перемещения стола и другие вспомогательные опе­рации. Электродвигатели, насосы и другие механизмы станка вы­носят за пределы станка, что также способствует повышению точ­ности и уменьшению тепловых деформаций базовых деталей станка.

Тонкое (алмазное) растачивание имеет следующие достоин­ства: в порах обработанной поверхности отсутствуют абразивные зерна, наблюдаемые при обработке абразивным инструментом (шлифованием и хонингованием); высокая точность обработки отверстий, отклонение от кругдости 0,003—0,005 мм и параметр шероховатости поверхности Ra = 0,16 ... 0,63 мкм.
^ КООРДИНАТНО-РАСТОЧНЫЕ СТАНКИ

На координатно-расточных станках можно размечать и центровать, сверлить, развертывать и окончательно растачивать отверстия, обрабатывать фасонные контуры, фрезеровать торцы бобышек и др. Станки этого типа применяют для обработки точ­ных отверстий в тех случаях, когда расстояния между их осями или расстояния их осей до базовых поверхностей детали должны быть выдержаны с очень высокой точностью.

Точные расстояния между осями обработанных отверстий и принятыми базовыми поверхностями получают на этих станках без применения каких-либо приспособлений для направления инструмента. Для точного отсчета перемещений подвижных уз­лов станка координатно-расточные станки имеют специальные устройства: точные ходовые винты с лимбами и нониуса­ми, жесткие и регулируемые концевые меры вместе с ин­дикаторными устройствами, точные линейки в сочетании с оптическими приборами и индуктивные проходные вин­товые датчики. При этом применяют механические, оп­тико-механические, оптиче­ские, оптико-электрические и электрические системы.

Координатно-расточные станки бывают одно- и двухстоечные. Одностоечные координатно-расточные станки обычно снабжают крестовым столом, который может перемещаться в двух взаимно перпенди­кулярных направлениях (продольном и поперечном). Шпиндель имеет вращательное движение и движение подачи в осевом направ­лении. У двухстоечных координатно-расточных станков стол мо­жет перемещаться только в продольном направлении, а попе­речное перемещение по траверсе получает головка со шпинделем. Координатно-расточные станки можно использовать как из­мерительные машины для проверки размеров деталей и особо точ­ных разметочных работ. Во избежание температурных влияний окружающей среды на точность работы эти станки необходимо устанавливать в изолированном помещении, где поддерживается температура 20 °С.

Основной особенностью одностоечного координатно-расточного станка 2А450 (рис. 11.10) является то, что он оборудован оптиче­скими устройствами, позволяющими отсчитывать целую и дроб­ную части размера. Поэтому точность отсчета перемещений стола не зависит от механизмов, перемещающих стол, и не нарушается даже при изнашивании этих механизмов. В условиях нормальной эксплуатации станок обеспечивает точность установки межцент­ровых расстояний в прямоугольной системе координат 0,001 мм, в полярной системе — 5 угл. с.

Координаты отсчитывают с помощью точных масштабных зер­кальных валиков и оптических приборов. Зеркальные валики представляют собой стержни из коррозионно-стойкой стали, на которых нанесены тонкие винтовые риски с точным шагом. Поверхность валиков доведена до зеркального блеска. Координаты устанавливают по точным шкалам при наблюдении через специальные микроскопы. Зеркальный валик размещают на столе станка и перемещают вместе с ним. На рис. 11.11 показана схема хода лучей при наблюдении продольно расположенного размера. От осветительного элемента 3 на поверхность валика 2 направля­ется пучок света, который отражается от валика и, проходя, через ряд призм и линз, попадает в микроскоп 1. В микроскоп видна освещенная поверхность валика и риска 5. Риска может быть в положениях s₁, s₂ или s₃. Для правильного отсчета положений стола его надо передвигать до тех пор, пока риска 5 не располо­жится точно между двумя неподвижными линиями 4 ви­зира (эти линии нанесены на тонкую стеклянную пластинку). Следовательно, если риска 5 видна в положениях s_lили s₃, то стол нужно сдвинуть так, чтобы риска заняла положе­ние s₂.

Рис. 11.10. Координатно-расточный станок 2А450:

1 — станина; 2 — стойка; 3 — шпин­дельная бабка; 4 — стол

Перемещения измеряют с помощью шкал зеркальных валиков. Перемещения, равные целым миллиметрам, отсчитывают по масштабным линейкам с миллиметровыми делениями. Перемеще­ния, составляющие доли миллиметров, отсчитывают по лимбам, закрепленным на валиках со шкалами. Точность отсчетов зависит от точности шага рисок масштабного валика.

Сущность индуктивного метода отсчета координат, который применяют на некоторых координатно-расточных станках, состоит в следующем. На станке имеется индуктивный винтовой механизм (рис. 11.12), который содержит винт-якорь 5 и датчик, состоящий из проходных гаек 1 и 2 с шагом 5 мм. Шаг винта-якоря также равен 5 мм. Датчик прикреплен к столу и переме­щается вместе с ним. Гайки являются сердечниками, на которые намотаны катушки, создающие в гайках магнитный по­ток при прохождении тока. Между наружной поверхностью винта и внутренней поверхностью гайки имеется радиальный зазор 0,3— 0,4 мм.

Каждая из гаек-сердечников смещена относительно другой на полшага. Суммарные воздушные зазоры между торцами витков гаек 1 и 2 и винта-якоря 5 будут равны и минимальны лишь вод­ном относительном положении. Это положение повторяется на каж­дом шаге винта-якоря. Во всех других случах при перемещении в пределах шага увеличение зазоров в одном полудатчике сопро­вождается уменьшением их в другом. Это приводит к изменению силы тока в цепи электроиндикатора (микроамперметра со шка­лой ±100 мкА). Когда зазоры в обоих полудатчиках равны, сила тока в цепи электроиндикатора будет равна нулю. Таким образом, при перемещении датчика вместе со столом относительно винта будет фиксироваться точное положение стола через каждые 5 мм.

Рис. 11.11. Оптическая система для отсчетов положения стола

Рис. 11.12. Индуктивный винтовой механизм
Установка точного положения стола в пределах Меньше 5 мм (до 0,001 мм) достигается следующим образом. При наборе коорди­нат винт-якорь 5 поворачивают вокруг оси маховичком 9 через конические колеса 16—17 и цилиндрическую передачу 18—7. Величину поворота винта-якоря наблюдают по лимбу. Затем при работе станка, когда стол движется, датчик точно фиксирует ну­левое положение.
Таким образом, создается непрерывная индуктивная шкала от­счета координат. Учитывая, что датчик при движении со столом фиксирует каждый шаг винта-якоря, т. е. каждые 5е намотаны катушки, создающие в гайках магнитный по­ток при прохождении тока. Между наружной поверхностью винта и внутренней поверхностью гайки имеется радиальный зазор 0,3— 0,4 мм.

Каждая из гаек-сердечников смещена относительно другой на полшага. Суммарные воздушные зазоры между торцами витков гаек 1 и 2 и винта-якоря 5 будут равны и минимальны лишь вод­ном относительном положении. Это положение повторяется на каж­дом шаге винта-якоря. Во всех других случах при перемещении в пределах шага увеличение зазоров в одном полудатчике сопро­вождается уменьшением их в другом. Это приводит к изменению силы тока в цепи электроиндикатора (микроамперметра со шка­лой ±100 мкА). Когда зазоры в обоих полудатчиках равны, сила тока в цепи электроиндикатора будет равна нулю. Таким образом, при перемещении датчика вместе со столом относительно винта будет фиксироваться точное положение стола через каждые 5 мм.

Рис. 11.11. Оптическая система для отсчетов положения стола

Рис. 11.12. Индуктивный винтовой механизм
Установка точного положения стола в пределах Меньше 5 мм (до 0,001 мм) достигается следующим образом. При наборе коорди­нат винт-якорь 5 поворачивают вокруг оси маховичком 9 через конические колеса 16—17 и цилиндрическую передачу 18—7. Величину поворота винта-якоря наблюдают по лимбу. Затем при работе станка, когда стол движется, датчик точно фиксирует ну­левое положение.
Таким образом, создается непрерывная индуктивная шкала от­счета координат. Учитывая, что датчик при движении со столом фиксирует каждый шаг винта-якоря, т. е. каждые 5 мм, необходи­мо, чтобы электроиндикатор включался только перед требуемым витком. Для этого служит передвижной упор 21, который устанав­ливают при наборе координат в соответствии с требуемым разме­ром напротив заданного витка винта-якоря. Упор 21 закреплен на гайке 19, находящейся на вспомогательном винте 6. Винт 6 вра­щается от маховичка 9 через конические колеса 16—17.
На датчике закреплены два микропереключателя 4 и 3, ко­торые последовательно срабатывают при нажатии на упор 22 во время движения стола. Микропереключатель 4 за 2,5—3 мм до требуемой координаты выключает быстрый ход стола или салазок и одновременно включает медленную рабочую подачу. Микропере­ключатель 3 срабатывает за 0,8—1,2 мм до заданной координаты, подготовляя реле для подачи команды «Стоп» электродвигателю привода стола, а также включает электроиндикатор и его сиг­нальную лампочку. При достижении столом заданного размера дат­чик подает сигнал поляризованному реле, а от него через про­межуточное реле магнитному пускателю, отключающему электро­двигатель привода подачи, и стол автоматически останавливается. Точность останова зависит от скорости движения стола и состав­ляет ±0,02 мм.
Для наладки на требуемую координату служит лимб 10, при­водимый во вращение маховичком 9 через червячную пару и пока­зывающий величину в миллиметрах, лимб 11, указывающий доли миллиметров, и нониусный лимб 15, с помощью которого устанав­ливают тысячные доли миллиметров. Точно винт 5 и его лимбы устанавливают рукояткой 13 через зубчатые колеса 12 и 14.

После обработки первого базового отверстия лимб 11 устанав­ливают в нулевое положение. Отключают лимб//фрикционной муфтой. Лимб 10 связывается с червячным колесом 8фрикционными вальцами, находящимися под воздействием пружин. Благодаря этому лимб можно также установить в нулевое положение. Поло­жение стола определяют по линейке 20.

Для автоматического исправления ошибок отсчетного меха­низма (неточность шага и биение винта-якоря, неточность электри­ческой системы механизма) имеется специальный корригирующий диск, который через рычажную систему в соответствии с заранее обнаруженными ошибками поворачивает нониусный лимб. Кон­струкция и принцип работы датчика для набора и установки по­перечных координат аналогичны рассмотренным.