Для чего нужна шпиндельная бабка. Большая энциклопедия нефти и газа

Для ремонта машины постоянно требуются металлические детали. Хорошо, если модель распространенная — можно купить. Если же авто редкое, приходится либо долго ждать пока доставят, либо заказывать изготовление. В таком случае можно приобрести токарный станок для гаража. При наличии опыта его можно использовать для подработки.

Какие виды токарных станков подходят для частного использования

Всего токарных станков девять видов, но далеко не все нужны в гараже. Чаще всего у частников можно увидеть небольшие токарно-винторезные станки. Наряду с обработкой деталей (шлифовка, сверление, фрезеровка, сверление радиальных отверстий и др.) они выполняют нарезание резьбы разного типа и точение конуса. Именно такой токарный станок для гаража стараются купить — он покрывает почти все потребности автовладельцев.

Выпускаются в двух видах — настольные и со станиной (напольные). Настольные — небольшие, с малым весом (до 200 кг) станки. Для них в гараже проще найти место. Недостаток — большие и тяжелые детали на них не обработаешь. Еще один момент: из-за небольшой массы они не всегда в состоянии выдать высокую точность обработки.

Напольные токарные станки (обычно школьные) имеют значительно большую массу и габариты. Для нормальной эксплуатации под них надо делать отдельный фундамент. Возможна установка на виброгасителях, но их найти совсем непросто.

Устройство токарного станка

Для того чтобы выбрать токарный станок желательно знать его устройство, назначение, функции и возможные параметры каждой из частей. Для начала разберем основные узлы.



Это основные узлы токарного станка. Есть смысл подробнее рассмотреть сложные узлы, так как от их исполнения зависят возможности и работа оборудования.

Станина

Чаще всего это две параллельные массивные металлические балки/стенки, соединенные поперечинами для придания большей жесткости. По станине перемещается суппорт и задняя бабка. Для этого на станине проточены направляющие салазки. Задняя бабка перемещается по плоским направляющим, суппорт — по призматическим. Очень редко встречаются призматические направляющие для задней бабки.


Станина для токарного станка по металлу — заводская и самодельная

При выборе б/у станка обращайте внимание на состояние салазок и на плавность перемещения частей по ним.

Передняя (шпиндельная) бабка

Передняя бабка в современных токарных станках,чаще всего, объединяет в себе держатель детали и устройство изменения скорости вращения шпинделя. Есть несколько типов управления скоростью вращения — при помощи перевода рычагов в определенное положение, при помощи регулятора.


Управление регулятором с плавным изменением скорости вращения осуществляется на базе управления микропроцессором. В этом случае на корпусе бабки имеется жидкокристаллический дисплей на котором отображается текущая скорость.

Основная деталь передней бабки — шпиндель, который с одной стороны соединяется со шкивом электропривода, с другой имеет резьбу, на которую накручиваются патроны, удерживающие обрабатываемую деталь. Точность выполнения токарных работ напрямую зависит от состояния шпинделя. В этом узле не должно быть биений и люфтов.


Гитара шестерен — для передачи вращения и изменения его скорости

В передней бабке находится система сменных шестерен для передачи и изменения вращения на вал коробки передач. Когда будете выбирать токарный станок для гаража, обращайте внимание на состояние шестерен и отсутствие люфта шпинделя. От этого зависит точность обработки заготовок.

Задняя бабка

Задняя бабка подвижна — передвигается по направляющим на станине. Подводится к детали, подстраивается ее положение, пинолью упирается в деталь, удерживая ее в нужном положении, положение пиноли фиксируется поворотом соответствующей рукоятки. После чего закрепляется положение задней бабки еще одной рукояткой фиксации.

В некоторых моделях задняя бабка предназначена не только для поддержки массивных или длинных деталей в заданном направлении, но и для их обработки.


Для этого на пиноли, в зависимости от выполняемых операций, закрепляется соответствующая оснастка — резцы, метчики, сверла. Дополнительный центр станка на задней бабке может быть неподвижным или вращающимся. Вращающийся задний центр делают на высокоскоростных станках, для снятия крупной стружки, вытачивания конусов.

Суппорт

Суппорт токарного станка — подвижная часть, на которой крепятся инструменты для обработки деталей. Благодаря специальной конструкции этого узла передвигаться резец может в трех плоскостях. Перемещение по горизонтали обеспечивается направляющими на станине, продольными и поперечными салазками.


Положение резца относительно поверхности станка (и детали) задается поворотным резцедержателем. В каждой из плоскостей имеется фиксатор, обеспечивающий удержание в заданном положении.

Держатель резца может быть одно или многоместным. Резцедержатель, чаще всего, выполнен в виде цилиндра с боковой прорезью, в которую вставляется резец, фиксирующийся болтами. На несложных станках на суппорте имеется специальный паз, в который вставляется выемка на нижней части держателя. Так происходит фиксация режущего инструмента на станке.

Токарный станок для гаража: параметры

В первую очередь определяетесь с массой и типом подключения. Выбирая массу, не стоит стремиться найти самый легкий станок. Очень легкие не дают устойчивости, могут вибрировать при работе, что скажется на точности работы. Да, тяжелые станки устанавливать проблематично, но установка — это единичное мероприятие, в работать придется регулярно. Потому вес — далеко не самый основной критерий выбора.


Слишком большие токарные станки не в каждый гараж можно установить, а небольшие и средние — отличный выбор

Тип подключения — однофазный или трехфазный — это уже важнее. И то, трехфазные можно подключить к 220 через специальные пускатели. Из электрических характеристик важна еще мощность двигателя. Чем она выше тем большую скорость вращения может развить токарный станок. Это общие моменты. Есть еще специальные:

  • Диаметр заготовки, которую можно на станке обрабатывать. Определяется диаметром обработки над станиной и над суппортом.
  • Длинна обрабатываемой детали. Зависит от хода.
  • Перечень операций.
  • Максимальное число оборотов.
  • Способ регулировки — плавный, ступенчатый.
  • Возможность обратного хода.

Размеры обрабатываемых деталей напрямую связаны с размерами станка. Так что тут приходится искать разумный компромисс. Обычно не хочется слишком загромождать гараж, но надо обрабатывать габаритные детали.

Микро и мини токарные станки

Чтобы не загромождать гараж можно найти мини- или микро токарные станки. Они отличаются совсем уж небольшими размерами и малой массой. Например, микро-токарный станок для гаража PROMA SM-250Е имеет размеры 540*300*270 мм и массу 35 кг. Обрабатывать может заготовки длиной 210 мм и диаметром 140 мм. Плавная регулировка скоростей от 100 до 2000 об/мин. Для таких размеров не так уж и плохо.


Токарные мини станки — в гараже им самое место

Несмотря на маленькие размеры, может производить следующие операции:

  • обтачивание поверхностей,
  • нарезание резьбы;
  • сверление;
  • зенкование;
  • развертывание.

Возможны также шлифовка деталей, накатка, заточка инструмента. Основные операции, как видите, присутствуют. Недостаток в том, что на станках такого типа хоть сколько нибудь крупные детали не обработаешь.И еще недостаток конкретно этой модели цена. Стоит этот токарный станок для гаража от 900$.

В той же категории есть китайские JET BD-3 и JET BD-6 (цена 500-600$) и отечественные КРАТОН MML-01 (цена 900$), Энкор Корвет 401 (650$), немецкие Optimum — от 1300$ до 6000$; чешские Proma — от 900$,

Напольные варианты

Тут выбор не так широк, потому что и цены и масса намного выше. Есть несколько проверенных моделей, которые можно установить в гараже.


Это так называемые школьные станки — ТВ 4 (его усовершенствованную версию ТВ 6), ТВ 7 и настольное исполнение ТВ 16. При массе 280 кг (ТВ 4) и 400 кг ТВ 7, желательно наличие отдельного фундамента. Если поставить его просто на бетонный пол, он его разобьет.

Представляет собой чугунный корпус, закрепленный на левой стороне станины. Назначение передней бабки - осуществление главного движения станка: передача вращающего момента от приводного электродвигателя к обрабатываемой заготовке.
На универсальном станке с помощью конструктивных элементов передней бабки осуществляется привод подачи суппорта с . На станке с ЧПУ функцию перемещения выполняют привода подач и высокоточные ШВП

В передней бабке размещены коробка переключения скоростей и шпиндель, с закрепленным на торце патроном для зажима заготовки.

Коробка скоростей

Коробка скоростей - это набор зубчатых шестерен с двумя кинематическими цепями для ускоренной и замедленной передачи вращения шпинделю.

Переключение скоростей производится рукоятками, выведенными на лицевую панель передней бабки. При этом различное сочетание вошедших в зацепление шестерен определяет число оборотов шпинделя в единицу времени. Соотношение скоростей вращения подчиняется геометрической прогрессии, то есть каждая последующая скорость равна предыдущей, умноженной на одно и то же число.

Коробки скоростей бывают раздельные и совмещенные с передней бабкой. Основная часть раздельной коробки размещена в левой тумбе, устройство перебора скоростей находится в передней бабке. Это необходимо для ограждения шпинделя от воздействия вибраций и нагревания от коробки скоростей.

Большинство же токарных станков имеют совмещенную коробку скоростей, находящуюся в одном месте - передней бабке. Этим достигается компактность конструкции привода шпинделя и сосредоточение управления на одной лицевой панели.

Число оборотов шпинделя настраивается зацеплением зубчатых элементов коробки в различных сочетаниях. Для этих целей современные станки оборудованы однорукояточным механизмом, который одним движением перемещает несколько подвижных элементов коробки.

Преселективный или предварительный механизм переключения скоростей шпинделя является более производительным. На внешнюю панель вынесен поворотный диск с указателем числа оборотов. Токарь совмещает указатель диска с числом оборотов на панели, а затем рукояткой включения переводит станок на вращение с заданной скоростью.

Кроме зубчатых передач в современных станках для привода шпинделя может применяться бесступенчатый метод. Использование приводного электродвигателя с регулируемой скоростью вращения позволяет напрямую подавать крутящий момент на шпиндель. При этом шпиндель может вращаться с любой скоростью в диапазоне, ограниченном характеристиками станка, конструкция передней бабки становится более компактной.* (мин шаг приращения скорости - 1 об/мин)

Шпиндель

Шпиндель - это вращающийся вал, на переднем конце которого закреплен патрон для зажима заготовок. Вращается шпиндель в высокоточных подшипниках качения. Для устранения зазоров передняя опора снабжена регулируемым подшипником с коническим внутренним кольцом.

Настройка подшипника осуществляется специальной гайкой. При затягивании гайки внутреннее кольцо смещается по шпинделю, устраняя зазоры, образовавшиеся в процессе эксплуатации. Задняя опора шпинделя вращается в двух упорных подшипниках, имеющих аналогичную регулировку.

Требования к шпиндельному узлу

Шпиндельный узел является основным элементом токарного станка. От его состояния зависит качество обработки деталей и производительность. Рассмотрим требования, предъявляемые к шпинделю:

  • Точность вращения. Задается соответствующими стандартами. Этот параметр зависит от типа и назначения станка, класса точности. Для специальных станков предусмотрены свои технические условия.
  • Жесткость шпинделя. Также должна определяться соответствующими стандартами. Обычно допустимый прогиб шпинделя определяется по его радиальному биению. Величина прогиба должна быть меньше одной трети величины биения.
  • Виброустойчивость. Эта характеристика влияет на качество готовых изделий.
  • Быстроходность шпинделя. Чем больше скорость вращения, тем выше качество обрабатываемой поверхности. Быстроходность зависит от конструктивных особенностей и назначения станка.
  • Несущая способность. Зависит от выбора шпиндельных опор и правильной подачи смазочных жидкостей.
  • Долговечность. Этот параметр напрямую зависит от качества подшипников, в которых вращается шпиндель.
  • Допустимый нагрев подшипников. Определяется классом точности станка.

Конструкции шпиндельных узлов

Конструкции шпиндельных узлов различаются по многим параметрам: по выполнению конкретных работ и точности их выполнения, габаритам и, как следствие, передаваемой мощности, способу передачи крутящего момента и скорости вращения.

В современных скоростных станках вращение шпинделя уже невозможно в традиционных подшипниках. Здесь применяются воздушные, магнитные опоры вращающегося шпинделя. При этом отклонение от, например, округлости может не превышать 0,2 мкм. Тогда как шпиндель на подшипниках дает отклонение до 1 мкм.

Существуют прецизионные шпиндели с погрешностью обработки всего 0,025 мкм. Такой шпиндель приводится во вращение инерционным приводом. Шпиндель с маховиком разгоняется до заданной скорости, далее происходит отключение от привода и дальнейшее вращение по инерции.

Настройка станка

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для использования в металлорежущих станках, особенно в станках высокой точности, например в координатно-расточных или сверлильно-фрезерно-расточных. Шпиндельная бабка содержит корпус, шпиндельное устройство, включающее шпиндель, гильзу, механизм зажима инструмента, гидроцилиндр отжима инструмента, а также двигатель. Новым в устройстве является то, что электродвигатель расположен соосно с гидроцилиндром отжима инструмента и соединен со шпинделем напрямую через промежуточный вал, установленный с возможностью перемещения относительно верхнего конца вала, являющегося одновременно толкателем механизма отжима инструмента, при этом нижний конец вала-толкателя соединен с верхним концом шпинделя. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для использования в металлорежущих станках, особенно в станках высокой точности, например в координатно-расточных или сверлильно- фрезерно-расточных. Известны и применяются шпиндельные бабки, в которых шпиндель и электропривод располагаются на разных осях. Вращение при этом от электропривода к шпинделю передается посредством коробки скоростей, которая также смещена от оси шпинделя. Механизм отжима инструмента располагается или на одной оси со шпинделем или смещен. Известные конструкции шпиндельных бабок имеют длинную кинематическую цепь от электропривода до шпинделя, что является причиной возникновения вибрации, шума при работе шпинделя. Причем с повышением числа оборотов шпинделя, вибрации и шум возрастают. Вибрации шпинделя значительно снижают геометрическую точность обрабатываемых деталей, что совершенно недопустимо для особо высокоточных станков, которыми являются координатно-расточные станки. Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к изобретению является шпиндельная бабка, в которой шпиндель с гидроцилиндром отжима инструмента и с пакетом тарельчатых пружин закрепления инструмента расположены на разных осях с электроприводом вращения шпинделя и с коробкой скоростей. Недостатками прототипа являются сложность конструкции шпиндельной бабки, обусловленная расположением ее составных механизмов на разных осях; повышение вибрации и шум, обусловленные длинной кинематической цепью от электропривода до шпинделя; невозможность получения высокой геометрической точности обрабатываемых деталей при достижении максимальных частот вращения шпинделя, так как с увеличением оборотов шпинделя вибрация его увеличивается. Целью изобретения является упрощение конструкции, снижение вибраций и повышение точностных характеристик при максимальных частотах вращения шпинделя. Поставленная цель достигается тем, что в известной шпиндельной бабке, содержащей электропривод и корпус, в котором размещены шпиндельный узел, гидроцилиндр отжима инструмента, расположенный соосно со шпинделем, и механизм зажима инструмента с толкателем, шпиндельная бабка снабжается промежуточным валом, установленным в корпусе, причем электропривод напрямую соединяется с указанным промежуточным валом и располагается на одной оси с гидроцилиндром отжима инструмента и шпинделем, при этом толкатель механизма зажима инструмента выполняется в виде установленного с возможностью осевого перемещения вала, соединенного с промежуточным валом и шпинделем. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается введением в шпиндельную бабку промежуточного вала, установленного в корпусе и напрямую соединенного с электроприводом, и расположенным на одной оси с гидроцилиндром отжима инструмента и шпинделем. Вместе с тем толкатель механизма зажима инструмента выполняется в виде установленного с возможностью осевого перемещения вала, который соединяется с промежуточным валом и шпинделем. Использование предлагаемого устройства шпиндельной бабки позволяет значительно упростить конструкцию шпиндельной бабки; снизить шумовые характеристики станка и вибрации шпинделя станка и тем самым увеличить геометрическую точность обрабатываемых деталей. На чертеже изображена шпиндельная бабка, продольный разрез. Предлагаемое устройство содержит корпус 1, к верхнему концу которого прикреплен электропривод 2. Вал 3 электропривода посредством шпонки 4 соединен с одним концом промежуточного вала 5, вращающегося в подшипниках 6, ось которых совпадает с осью электропривода 2. Другой конец промежуточного вала 5 соединен посредством шпонки 7 с толкателем 8 с упором его в торец отверстия промежуточного вала. Толкатель 8 представляет собой две цилиндрических поверхности: меньшего диаметра 9 и большего диаметра 10, разделенных буртом 11, на котором нарезаны зубья (шлицы). Толкатель своим меньшим диаметром 9 с гарантированным зазором располагается в поршне 12 гидроцилиндра 13 отжима инструмента, зубья бурта 11 входят в зацепление с зубьями, выполненными на внутренней поверхности шпинделя 14. Цилиндрическая поверхность большего диаметра 10 по посадке расположена в центральном отверстии шпинделя 14. Возможный зазор между промежуточным валом 5 и цилиндрической поверхностью меньшего диаметра 9 толкателя, а также между шпинделем 14 и цилиндрической поверхностью большего диаметра 10 толкателя значительно меньше гарантированного зазора между отверстием поршня 12 и цилиндрической поверхностью меньшего диаметра 9 толкателя 8. Вместе с тем при расположении поршня 12 в крайнем верхнем положении между внутренней торцовой поверхностью поршня 12 и торцовой поверхностью бурта 11 обеспечивается гарантированный зазор. Это позволяет обеспечить вращение толкателя 8 вместе с промежуточным валом 5 и шпинделем 14 без контакта с поршнем 12 гидроцилиндра 13 отжима инструмента. Гидроцилиндр 13 сверху при помощи винтов закрывается крышкой 15, в которую упирается поршень 12 в верхнем положении. Толкатель 8 нижним своим торцом опирается на тягу 16, верхний конец которой расположен в центральном отверстии шпинделя 14, а нижний в механизме зажима инструмента 17 и в цанге 18. На тяге 16 расположен пакет тарельчатых пружин 19. Шпиндель 14 размещен на подшипниках 20 внутри гильзы 21, которая крепится к корпусу 1 шпиндельной бабки, снизу закрывается крышкой 22, а сверху соединяется с гидроцилиндром 13. В цангу 18 вставляется хвостовик 23 инструмента. Устройство работает следующим образом. При необходимости освобождения хвостовика 23 инструмента из шпинделя 14 необходимо остановить шпиндель и механизм зажима инструмента 17 привести в положение "Отжато". В тот момент, когда шпиндель 14 перестал вращаться, поршень 12 начинает смещаться вниз под действием давления масла, поступающего в полость А гидроцилиндра 13. При этом поршень 12 внутренним торцом нажимает на торец бурта 11 толкателя 8 и смещает его вниз. Толкатель 8 торцом поверхности 10 нажимает на торец тяги 16, смещая ее вниз, сжимая пакет тарельчатых пружин 19 и толкая цангу 18, которая, разжимаясь, освобождает хвостовик 23 инструмента. После смены инструмента давление в полости А сбрасывается, а масло подается в полость Б, создавая в нем давление и перемещая поршень 12 вверх до упора наружного торца поршня 12 в крышку 15 гидроцилиндра 13. Пакет тарельчатых пружин 19 разжимается, перемещая тягу 16 вверх вместе с цангой 18, которая зажимает грибок инструмента в шпинделе 14. При перемещении тяги 16 вверх она сдвигает вдоль оси толкатель 8 до упора верхним его торцом в торец отверстия промежуточного вала 5, который смещаться в осевом направлении не может, так как зафиксирован в подшипниках 6, а они в корпусе. В этом положении восстанавливается гарантированный зазор между внутренней торцовой поверхностью поршня 12 и торцовой поверхностью бурта 11 толкателя 8. Таким образом толкатель 8 в устройстве шпиндельная бабка выполняет две функции: передает вращение от электропривода 2 на шпиндель 14 через промежуточный вал 5; в момент, когда шпиндель 14 не вращается, смещает в осевом направлении тягу 16 механизма зажима инструмента.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

ШПИНДЕЛЬНАЯ БАБКА, содержащая электропривод и корпус, в котором размещены шпиндельный узел, гидроцилиндр отжима инструмента, расположенный соосно с шпинделем, и механизм зажима инструмента с толкателем, отличающаяся тем, что шпиндельная бабка снабжена промежуточным валом, установленным в корпусе, причем электропривод напрямую соединен с промежуточным валом и расположен на одной оси с гидроцилиндром отжима инструмента и шпинделем, при этом толкатель механизма зажима инструмента выполен в виде установленного с возможностью осевого перемещения вала, соединенного с промежуточным валом и шпинделем.

Хорошая конструкция - компромисс между ее достоинствами и недостатками, и решения принимаются в силу наших широты и глубины знаний, собственного опыта исследований и созидания, что и называется талантом конструктора.

Шпиндельный узел, как наиболее ответственный из всех узлов, должен обеспечивать главное функциональное качество станка - высокую точность и производительность.

Точность вращения и жесткость шпиндельного узла определяются не только высокой точностью подшипников качения, но и в значительной степени точностью обработки, качеством поверхности посадочных мест вала, корпуса и сопряженных с подшипником деталей. Точность всех этих элементов должна быть соизмерима с точностью подшипников. В целом точность шпиндельного узла, как и несущей системы станка, определяется тремя характеристиками точности.

Типовая схема отклонений формы и расположения: а — шпинделя; б — корпуса шпиндельной бабки

Кольца шпиндельных подшипников относительно тонкостенны и при посадке приобретают форму более жестких сопряженных поверхностей вала и корпуса. Например, сжатие внутреннего кольца подшипника диаметром 120-140 мм силой руки вызывает овальность до 10 мкм. Требуется выдерживать жесткие допуски на перпендикулярность (биение) упорных поверхностей валов, корпусов, деталей, фиксирующих подшипники в осевом направлении (гайки, втулки). На рис. 1 и в табл. 1 приводятся рекомендации по отклонению формы, расположения и шероховатости посадочных поверхностей шпинделя (вала) и корпуса при установке подшипников классов точности SP и UP и их аналогов.

Деталь Корпус Вал
Класс точности SP UP SP UP
Круглость t IT2/2 IT1/2 IT2/2 IT1/2
Цилиндричность t 1 IT2/2 IT1/2 IT2/2 IT1/2
Конусность t 2 - - IT3/2 IT3/2
Биение t 3 IT1 IT0 IT1 IT0
Соосность t 4 IT4 IT3 IT4 IT3
Диапазон d, D, мм Шероховатость Ra, мкм
d,D< 80 0,4 0,2 0,2 0,1
80 ≤ d,D ≤ 250 0,8 0,4 0,4 0,2
d,D> 250 1,6 0,8 0,8 0,4

Численные значения допусков на параметры круглости t, цилиндричности t 1 , конусности t 2 , биения t 3 , соосности t 4 задаются в функции квалитетов точности ISO (IT0-IT5) - табл. 2.

Численные значения допусков на номинальный диаметр для разных квалитетов ISO

Номинальный диаметр, мм Квалитет ISO, мкм
IT0 IT1 IT2 IT3 IT4 IT5
50-80 1,2 2,0 3,0 5,0 8,0 13,0
80-120 1,5 2,5 4,0 6,0 10,0 15,0
120-180 2,0 3,5 5,0 8,0 12,0 18,0

Обращает внимание высокая точность посадочных поверхностей под подшипники: круглость и цилиндричность t = t 1 = 1,5 мкм, биение t 3 = 2 мкм и др. для диаметров 50-80 мм и класса точности SP.

При несовпадении углов конуса шейки шпинделя и внутреннего кольца двухрядного цилиндро-роликового подшипника беговые дорожки деформируются. На рис. 2 показана деформация внутреннего кольца подшипника при уменьшении конуса шейки шпинделя на 3′. До посадки (рис. 2, а) между кольцом и шейкой шпинделя есть зазор. После посадки (рис. 2, б) кольцо деформировалось. Дорожка 1 увеличилась в диаметре на Δd1 мкм, а дорожка 2 уменьшилась на Δd 2 мкм (рис. 2, в). Посадка подшипника осуществлялась осевым смещением кольца на δ 0 мм вдоль оси конической шейки шпинделя.



Деформация внутреннего кольца подшипника серии 3182100: а — до посадки; б — после посадки; в — график деформаций.

Конструкция шпинделя

Конструкция шпинделя достаточно проста и определяется числом и типом подшипников, их фиксацией, регулировкой зазора- натяга, расположением звена привода, устройством уплотнения и других элементов. Каких-либо специальных требований к конфигурации не предъявляется. При проектировании шпинделя необходимо обосновывать минимально возможные размеры при сохранении его главного функционального качества.

Расчет позволяет строго обосновать оптимальное расстояние между опорами двух- и многоопорных шпиндельных узлов и их жесткость и является главным инструментом по обоснованию конструкции шпиндельных узлов для заданных условий работы. Он позволяет на стадии проектирования учесть влияние каждого элемента шпиндельного узла: вылета шпинделя, пролетной части шпинделя, диаметральных размеров каждого подшипника передней и задней опоры шпинделя, расстояние между подшипниками на общее смещение (отжатие) шпинделя и удельное влияние каждого из них. Вылет шпинделя всегда должен быть минимальным по условиям эксплуатации станка.

Выбор диаметра шпинделя (условно - диаметр шейки шпинделя передней опоры) до настоящего времени строго не обоснован. На наш взгляд, строго математически диаметр шпинделя можно определить формально из условия равножесткости, когда смещения шпинделя из-за деформаций опор и вала равны. Равножесткость, как и равнопрочность, позволяет в равной степени использовать потенциальный ресурс всех элементов конструкции, влияющих на жесткость шпиндельного узла: вала и подшипников. Это формальное условие выгодно использовать всегда. Но равножесткость учитывает только деформационный ресурс, но не учитывает изменение условий работы подшипников под нагрузкой.

Строго физически диаметр шпинделя можно определить из условия минимального допустимого угла перекоса колец подшипников в опорах шпинделя, обеспечивающего сохранение благоприятных условий их работы.

Однако при этом не приводятся расчетные или экспериментальные подтверждения. Тем не менее это направление, учитывающее жесткость шпинделя (диаметр в пролете) с условиями работы подшипников, верно. Необходимо учесть все факторы, вызывающие перекос колец, в том числе соосность отверстий под подшипники и жесткость опор.

На практике давно увеличивают диаметр шпинделя в пролете, если возможен монтаж подшипников с переднего и заднего концов шпинделя.

Конфигурация наружной поверхности шпинделя зависит от выбранной схемы компоновки, способов фиксации подшипников и схемы привода шпинделя.

Конфигурация и требования к внутренней поверхности шпинделя зависят от размещаемых механизмов зажима заготовки или инструмента (многоцелевые станки, одно- и многошпиндельные токарные автоматы). Максимально допустимый внутренний диаметр шпинделя d B следует назначать с учетом деформаций шпинделя в поперечном сечении от действующих на него сил. Отклонение формы сечения шпинделя под нагрузкой должно быть существенно ниже допустимого отклонения от круглости внутреннего кольца подшипника. Эта тема требует специальных исследований. Из опыта проектирования рекомендуется отношение внутреннего диаметра шпинделя d B к диаметру шейки шпинделя под передней опорой d: d B /d = (0,35-0,6). В токарных станках завода ОАО «КП» чаще всего принимается d B /d = (0,5-0,6), предельное отношение d B /d = (0,4-0,7).

При выборе диаметра отверстия в шпинделе следует учитывать изменение прогиба переднего конца шпинделя. Для шпинделя диаметром d = 100 мм и оптимальным расстоянием между опорами с увеличением d B /d от 0,5 до 0,6 прогиб увеличивается, а жесткость уменьшается с 1,3 до 4,3% при радиально-упорных шарикоподшипниках в опорах (k = 0,12 × 10 6 Н/мм). С увеличением жесткости опор влияние отверстия более существенно изменяет жесткость шпиндельного узла: при тех же условиях и жесткости опор k = 2,6 × 10 6 Н/мм жесткость узла снижается с 5,8 до 13,9%.

Из приведенного примера ясно, что при одном подшипнике в опорах для шпиндельного узла на шарикоподшипниках рекомендуется d B /d < 0,5, а на роликоподшипниках - d B /d < 0,5. При этом, как отмечалось выше, необходимо оценить отклонение формы сечения шпинделя от сосредоточенной силы.

Оформление переднего конца шпинделя чаще всего выбирают стандартным, в зависимости от способа крепления инструмента или заготовки.

При проектировании шпиндельных узлов следует уделить серьезное внимание силовым смещениям шпиндельной бабки, которые определяются собственной деформацией корпуса бабки и тангенциальными смешениями в плоскости стыка станина - шпиндельная бабка. В общем балансе силовые смещения шпиндельной бабки могут быть значительными: на долю шпиндельной бабки приходится около 30% осевых смещений (станок мод. 16К20Ф1). На рис. 3 график 1 показывает осевые смещения шпинделя, график 2 - смещения шпиндельной бабки на высоте оси шпинделя, график 3 - смещения шпиндельной бабки в плоскости стыка со станиной. Исследования большой партии станков мод. 16К20Ф1 в производственных условиях показали значительное рассеивание упругих смещений корпуса шпиндельной бабки: размах выборки составлял 21 мкм.



Силовые смещения вдоль оси шпинделя станка мод 16К20Ф1: 1 — шпинделя; 2 — шпиндельной бабки на высоте оси шпинделя; 3 — шпиндельной бабки в плоскости стыка

Деформация корпуса шпиндельной бабки под действием внешних сил не только увеличивает силовые смещения шпинделя и снижает жесткость узла, но и существенно влияет на деформацию посадочных поверхностей. Специально выполненный расчет силовых смещений базовых точек посадочной поверхности шпиндельной бабки станка мод. 16К20 показал следующие результаты: локальные смещения вдоль оси z шпинделя Δz = -(2,1- 5,3) мкм, радиальное смешение по оси а- в горизонтальной плоскости Δx = (0,5-3,8) мкм, радиальное смещение по оси у в вертикальной плоскости Δy = ((-0,2)-5,0) мкм.

Смешения определяли в четырех точках по окружности передней опоры методом конечных элементов с учетом закрепления шпиндельной бабки на станине при нагружении силой 4800 Н. Локальные смещения посадочной поверхности шпиндельной бабки приводят к смещению переднего конца шпинделя до 7-8 мкм.

Общий вид деформированной шпиндельной бабки после нагрузки показан на рис. 4. Обращает внимание деформация передней стенки 1 и посадочной поверхности 2 передней опоры.



Общий вид деформированной шпиндельной бабки станка 16К20 при нагружении силой 4800 Н

Локальные смещения посадочной поверхности под действием сил резания соизмеримы с допуском отклонения формы (см. табл. 2). Напрашивается вывод о необходимости снижения деформаций шпиндельных бабок как с целью снижения силовых смещений шпинделя относительно станины, так и с целью повышения годности вращения шпинделя в условиях силовой нагрузки. Можно также рекомендовать контроль (проверку) силовых смещений посадочных поверхностей шпиндельных бабок для каждой новой модели станка.

Следует подчеркнуть, что создание жестких корпусов шпиндельных бабок более экономично достигается оптимизацией их формы, а не простым увеличением толщины стенок. В работе приводится пример расчета корпуса шпиндельной бабки станка мод. 1К62, когда только за счет перераспределения одной и той же массы по объему конструкции влияние деформаций бабки на точность шпиндельного узла удалось снизить примерно на 35%.

В пролете шпинделя или, чаще всего, на его заднем конце размещается ведомое звено шпинделя - шкив или зубчатое колесо. Их размещение, способ крепления и передача крутящего момента на шпиндель влияют на конструкцию шпинделя. Современное жесткое крепление шкива на шпинделе существенно упрощает конструкцию узла по сравнению с разгруженным шпинделем.

Три первых радиально-упорных подшипника в передней опоре рекомендуется устанавливать вплотную, что обеспечивает максимальную жесткость шпиндельного узла. Наличие проставочного кольца может быть обосновано с позиции смазки и нагревания подшипников. Однако строгих доказательств на этот счет не приводится. На практике применяются проставочные кольца разной высоты и установка подшипников вплотную.

Традиционные конструкции шпиндельной бабки, в которых совмещаются шпиндельный узел и коробка скоростей, все чаше заменяются отдельным корпусом шпиндельного узла, чему способствует бесступенчатое регулирование скорости. Компактная конструкция корпуса легко позволяет увеличить его жесткость, но не изменяет остающейся проблемы тепловыделения в опорах и тепловых деформаций подшипников и шпинделя.

Тепловые деформации в процессе работы станков поставили проблему фиксации корпуса шпиндельной бабки от поперечных смещений. По результатам исследований и опыту эксплуатации станков рекомендуется шпиндельную бабку выполнять симметричной относительно плоскости, проходящей через ось шпинделя перпендикулярно опорной поверхности бабки. Поверхность фиксации должна располагаться в плоскости симметрии.

На рис. 5, а шпиндельная бабка 1 от боковых смещений фиксируется уступом 2, к которому она прижимается винтами (станок мод. МК6801ФЗ). Шпиндельная бабка выполнена симметричной, но поверхность фиксации, уступ 2, смещен относительно плоскости симметрии. На станке мод. МК7130 (рис. 5, б) поверхность фиксации 2 расположена практически в плоскости симметрии и шпиндельная бабка 1 симметрична и прижимается к поверхности 2 клином 3. Роль фиксатора может выполнять конический подпружиненный шип 2, ось которого лежит в плоскости симметрии 1 (рис. 5, в).



В станках с несимметричной шпиндельной бабкой и смещенной от плоскости симметрии фиксирующей поверхности (осью фиксирующего шипа) поперечные тепловые смещения бабки (определялись по смещению шпинделя) больше и достигают 7,5-35 мкм у отечественных и импортных станков после работы на холостом ходу в течение 2,5-3,0 ч при частоте вращения шпинделя n = 2400 мин -1 .

С целью снижения силовых и тепловых деформаций корпуса шпиндельных бабок стали часто делать в виде унифицированной конструкции цилиндрической формы, которая существенно облегчает монтаж, балансировку, регулировку зазора-натяга подшипников и испытания на нагрев. Цилиндрический корпус позволяет готовый шпиндельный узел быстро монтировать в каком-либо корпусе станка. Ранее такие конструкции применялись только для быстроходных сменных шпиндельных узлов (n = (15 000-30 000) мин -1) в целях сокращения времени монтажа и демонтажа. Сменные шпиндельные узлы хранились в инструментальной кладовой наряду с обычным инструментом.

Винты для крепления крышек , фиксирующих подшипники от осевого смещения в передней и задней опорах, могут стать причиной снижения точности вращения шпинделя. Если имеется некая толщина стенки между расточкой в корпусе под подшипник и отверстием под винты (участок пониженной жесткости), то дорожка качения наружного кольца может деформироваться из-за вспучивания посадочной поверхности. Причем вспучивание может проявляться только после затяжки винтов, т.е. после сборки узла. Предпочтительнее использовать большее число винтов, но меньшего размера, во избежание слишком сильного затягивания и вспучивания.

Рассмотрим некоторые конструкции дополнительных приспособлений и технических решений, расширяющих технологические возможности сверлильных станков.

Ограничение продольной подачи инструмента с помощью ограничителя

Наладка сверлильного станка на заданную глубину сверления может осуществляться по втулочным упорам на сверле (рис. 1.14.1, а ) или измерительной линейке с упором, закреплённой на станке (рис. 1.14.1, б ). Некоторые станки, кроме линейки, имеют механизмы автоматической подачи с лимбами, которые определяют ход сверла по глубине. Иногда применяют специальный патрон (рис. 1.14.1, в ) с регулируемым упором, который обеспечивает точность сверления по глубине в пределах 0,100,05 мм.

Рис. 1.14.1. Примеры устройств для автоматического обеспечения глубины сверления:

а ) втулочный упор на сверле; б ) линейка и упор на станке; в ) патрон 1 с упором 2

Применение насадки для скоростного сверления

Насадка для увеличения числа оборотов шпинделя (рис. 1.14.2) применяется при сверлении мелких отверстий и устанавливается в шпиндель 1 сверлильного станка.

Рис. 1.14.2. Конструкция насадки для скоростного сверления:

1 – шпиндель станка; 2 – шестерни; 3 – штанга; 5 – корпус насадки

Это достигается двумя парами шестерён 2. Штанга 3, закреплённая в корпусе 4, не допускает вращения насадки вместе со шпинделем, упираясь в колонку станка.

Применение устройств для образования канавок в отверстиях

На рис. 1.14.3, а изображена схема устройства для получения канавки в отверстии расточной пластиной.

Рис. 1.14.3. Схемы устройств для образования канавок в отверстиях:

а ) расточной пластиной (1 – хвостовик; 2 – кондукторная втулка; 3 – пружина;

4 – гильза; 5 – штифт; 6 – заготовка; 7 – расточная пластина; 8 – упор вертикальной подачи);

б ) резцом (1 – упор вертикальной подачи; 2 – скалка; 3 – державка; 4 – резец; 5 – ось; 6 – кондукторная втулка);

в ) шлицевой фрезой (1 – быстросменный сверлильный патрон, 2 – маховичок,

3 – универсальный шарнир, 4, 12 – втулки, 5 – корпус, 6 – гайка,7 – шпиндель фрезы, 8 – заготовка, 9 – фреза, 10 – фиксатор, 11 – защёлка фиксатора)

Хвостовик 1 вставляется в шпиндель станка. В прямоугольное окно устройства вставляется расточная пластина 7, через сквозную наклонную прорезь в которой проходит штифт 5, запрессованный в корпусе устройства. При вертикальной подаче штифт выдвигает пластину в радиальном направлении, и её режущая кромка растачивает в отверстии заготовки 6 кольцевую канавку. Гильза 4, через окна которой проходит расточная пластина. Направляется кондукторной втулкой 2. Бурт втулки ограничивает осевое перемещение гильзы, чтобы растачивание канавки происходило на определённой высоте. Пружина 3 возвращает расточную пластину в исходное положение.

На рис. 1.14.3, б представлена схема устройства для растачивания широких канавок (выемок). В специальной скалке 2 имеется продольный паз, в котором на оси 5 закреплена качающаяся подпружиненная державка 3 с резцом 4. При подаче скалки вниз выступ державки отклоняется вправо кондукторной втулкой 6. Резец врезается в стенку отверстия и при дальнейшем опускании скалки протачивает выемку, длину которой ограничивают предварительной установкой упора 1.

На рис. 1.14.3, в показана схема устройства для образования канавки шлицевой фрезой.

Применение устройства для растачивания конических отверстий

На рис. 1.14.4, а показана схема приспособления для растачивания конуса в заготовке на сверлильном станке.


Рис. 1.14.4. Схемы устройств к сверлильным станкам:

а ) для растачивания конических отверстий; б ) для подрезки торцов

Втулка 10 верхней своей частью вставляется в быстросменный шариковый патрон станка и направляется кондукторными втулками 2 и 5, запрессованными в корпус приспособления, где закреплена заготовка 4. Во втулке 10 помещён валик 7 с пружиной 1. При опускании шпинделя станка валик 7 доходит до неподвижного упора 6. Дальнейшее опускание шпинделя станка с втулкой 10 вызывает радиальное перемещение пластины 8 с расточным резцом 9 благодаря тому, что штифт 3, запрессованный в валике 7, давит на боковую поверхность наклонного паза пластины. Таким образом, вершина резца будет описывать коническую поверхность. При подъеме шпинделя станка пружина 1 возвращает валик 7 и пластину в исходное положение.

Применение устройства для подрезки торцов

На рис. 1.14.4, б показана схема устройства для подрезки торцов на неподвижных заготовках. Хвостовик 1 вращается и подаётся вместе со шпинделем сверлильного станка. В эксцентричное отверстие державки вставляется валик 8 с насадным кривошипом – резцедержателем 7 и резцом 5. В то же время валик связан с втулкой 3, которая своим буртом опирается на шариковый подпятник, установленный на корпусе приспособления. При опускании шпинделя втулка 3 доходит до упора, дальнейшее опускание шпинделя вызывает вращение валика 8 благодаря тому, что цилиндрический конец винта 2 входит в спиральную канавку на валике 8. В результате этого резцу сообщается подача по дуге окружности при подрезке торца заготовки 6. При подъёме шпинделя станка пружина 4 возвращает резец в исходное положение.

Применение устройства для сверления многогранных отверстий

Используя специальное приспособление, на сверлильном станке можно просверлить многогранное отверстие, например, четырёхгранное (рис. 1.14.5, а ), при этом, с помощью приспособления, одновременно выполняются три движения: вращение сверла вокруг своей оси О 1 , движение оси сверла по окружности расчётного диаметра и осевое движение сверла.

Рис. 1.14.5. Сверление четырёхгранного отверстия трёхгранным сверлом:

а ) схема движения при сверлении; б ) общий вид специального приспособления для выполнения схемы движения; в ) устройство плавающего патрона для установки сверла (1 – стакан, 2 – хвостовик, 3 – плавающее кольцо, 4 – сменная втулка, 5 – винт, 6 – втулка, 7 – шарики, 8 – винты)

Специальное приспособление (рис. 1.14.5, б ) устанавливается хвостовиком 3 в шпиндель сверлильного станка. В самом приспособлении тоже есть шпиндель 5, который эксцентрично помещён во втулку 6. В этот шпиндель устанавливают плавающий патрон (рис. 1.14.5, в ) со специальным сверлом, число режущих лезвий которого на единицу меньше числа граней отверстия, т.е. три (рис. 1.14.5, а ). Вращение шпинделя станка через конусный хвостовик 3 и зубчатое колесо 4 передаётся втулке 6 (рис. 1.14.5, б ), вследствие чего находящееся в ней сверло вращается по окружности О 2 (рис. 1.14.5, а ). При вращении втулки 6 (рис. 1.14.5, б ) закреплённое на шпинделе 5 зубчатое колесо 2 обкатывается по внутреннему зубчатому венцу не вращающегося корпуса 1, благодаря чему сверло получает главное вращательное движение вокруг своей оси.

Вращение сверла вокруг своей оси и дополнительное вращение по окружности О 2 имеют противоположное направление, а режущие лезвия сверла описывают прямую линию вдоль стороны прямоугольника. Осевая подача осуществляется опусканием шпинделя станка.

Оснащение сверлильного станка револьверной головкой

Данное усовершенствование (рис. 1.14.6) наиболее эффективно в мелко- и среднесерийном типе производства при последовательной обработке отверстия (отверстий) несколькими инструментами.

Рис. 1.14.6. Общий вид револьверной головки со свёрлами (а ) и одношпиндельного настольно-сверлильного станка, оснащённого револьверной головкой (б )

Такая схема обработки выгодна для обеспечения высокой точности расположения отверстия относительно других поверхностей изделия. Револьверная головка (РГ), как правило, имеет наклонную ось поворота и от трёх до семи гнёзд для установки инструмента. Непосредственно в работе всегда участвует только один режущий инструмент. Каждый последующий инструмент вводится в работу путём ручного или автоматического переключения РГ (в зависимости от конструкции).

Оснащение сверлильного станка многошпиндельной головкой

Данное усовершенствование эффективно в средне- и крупносерийном производстве для одновременного выполнения нескольких технологических переходов всеми инструментами, размещёнными в одной многошпиндельной головке (МГ). Различают универсальные и специальные МГ. Первые позволяют регулировать расстояние между шпинделями и настраиваться на обработку отверстий другого диаметра с иным взаимным расположением и расстоянием. Вторые – лишены такой возможности и применяются только для изготовления одного типоразмера деталей.

Многошпиндельные головки применяются для сверления вертикальных (рис. 1.14.7) или наклонных (рис. 1.14.8) отверстий.

Рис. 1.14.7. Общий вид настольно-сверлильного станка со специальной многошпиндельной головкой для сверления вертикальных отверстий:

1 – многошпиндельная головка; 2 – кондукторная плита;

3 – самоцентрирующее приспособление для установки заготовки

Рис. 1.14.8. Конструкции многошпиндельных головок для сверления наклонных отверстий:

а ) с наклоном от вертикали до 15° (1 – переходник, 2 – многошпиндельная головка, 3 – телескопические валик, 4 – шарнир, 5 – рабочий шпиндель, 6 – гильза, 7 – направляющая втулка, 8 – направляющая, 9 – кондукторная плита, 10 – распорная втулка, 11 – зажимное приспособление, 12 – кондукторная втулка);

б ) с наклоном от вертикали свыше 15° (1 – фланец, 2 – валик-рейка, 3 – рабочий шпиндель, 4 – пиноль, 5 – зубчатое колесо, 6 – зубчатое колесо, 7 – упорный кронштейн, 8 – заготовка, 9 – приспособление, 10 – втулка, 11 – коническая пара, 12 – зубчатое колесо).

Примечательно, что и те, и другие, как правило, имеют в своей конструкции кондукторные плиты с кондукторными втулками.

Для сверления отверстий под углом 15° применяют МГ с раздвижными шпинделями и передачей вращения при помощи шарнирно-телескопических передач (рис. 1.14.8, а ). Через переходник 1 МГ закрепляют на пиноли вертикально-сверлильного станка. Вращение от шпинделя станка сообщается рабочим шпинделям 5 через редуктор 2 и телескопические валики 3 с шарнирами 4. Рабочие шпиндели вращаются в гильзах 6, которые имеют осевое перемещение в наклонно расположенных отверстиях направляющих втулок 7. При движении шпинделя станка вниз направляющие 8 обеспечивают необходимую ориентацию рабочих шпинделей. На направляющих 8 установлены кондукторная плита 9 и распорные втулки 10. При перемещении МГ вниз кондукторная плита упирается в зажимное приспособление 11 с обрабатываемой заготовкой. При дальнейшем движении вниз перемещается только корпус редуктора и рабочие шпиндели. При этом направление перемещения рабочих шпинделей под необходимым углом производится направляющими 7 и кондукторными втулками 12. По окончании сверления шпиндель станка поднимают вверх, при этом сначала выходят из отверстий обрабатываемой заготовки свёрла рабочих шпинделей, а затем поднимается вверх вся многошпиндельная головка. МГ можно переналаживать на обработку другой заготовки. Сменными элементами при этом являются направляющие втулки 7, кондукторная плита 11 и распорные втулки 10. При сверлении отверстий под углом свыше 15° описанная конструкция МГ неприемлема, т.к. в шарнирах телескопических валиков появляются значительные боковые усилия, приводящие к поломке свёрл.

На рис. 1.14.8, б представлена схема работы двухшпиндельной головки для сверления наклонных отверстий в телах вращения при угле наклона свыше 15°. К корпусу сверлильного станка неподвижно крепится фланец 1 с двумя валиками-рейками 2. На валиках 2 посажена подпружиненная двухшпиндельная головка с наклонными шпинделями. Каждый шпиндель 3 установлен в пиноли 4, имеющий на наружной поверхности зубья рейки. С рейками пиноли 4 и валика 2 входит в зацепление зубчатое колесо 5. На шпинделях 3 закреплено цилиндрическое зубчатое колесо 6, кинематически соединённое со шпинделем станка. В центре головки расположен упорный кронштейн 7 с кондукторными втулками. Вращение рабочим шпинделям 3 сообщается от шпинделя станка через втулку 10, коническую пару 11 и зубчатое колесо 12. Обрабатываемую заготовку 8 устанавливают на призму приспособления 9, закреплённую на столе вертикально-сверлильного станка. В исходном положении корпус головки находится в крайнем нижнем положении, и шпиндели 3 отведены назад. При подъёме стола сверлильного станка обрабатываемая заготовка упирается в упорный кронштейн 7 и перемещает корпус головки вверх. При этом вращаются зубчатые колёса 5, и пиноли 4 с рабочими шпинделями 3 перемещаются в направлении заготовки 8, осуществляя сверление отверстий.

Оснащение сверлильного станка многошпиндельной головкой и позиционным поворотным столом

На рис. 1.14.9, а показан фрагмент общего вида вертикально-сверлильного станка, оснащённого многошпиндельной головкой и двухпозиционным поворотным столом с двумя кондукторами. Данная схема позволяет совмещать время обработки одной заготовки и время установки второй.

Рис. 1.14.9. Примеры обработки заготовок на сверлильных станках, оснащённых многошпиндельными головками совместно с поворотными столами:

а ) последовательное сверление двух заготовок, установленных в кондукторах на двухпозиционном поворотном столе с применением специальной 4-х шпиндельной головки;

б ) общий вид станка, вид сверху 4-х позиционного стола станка и схема одновременной обработки трёх заготовок, каждая из которых последовательно проходит обработку тремя разными инструментами

На рис. 1.14.9, б показана схема последовательной обработки отверстия в заготовке с помощью трёхшпиндельной головки на четырёхпозиционном столе станка. На круглом поворотном столе установлены 4 самоцентрирующих патрона, из которых один служит для смены заготовки во время одновременной обработки других заготовок в остальных трёх патронах.

Оснащение сверлильного станка многошпиндельной револьверной головкой

В основе данного усовершенствования – применение револьверной головки, в гнёздах которой установлены многошпиндельные головки, а уже в них – режущие инструменты. На рис. 1.14.10 показан общий вид вертикально-сверлильного станка, к шпиндельной бабке (1) которого прикреплена 6-ти позиционная револьверная головка (2). В каждом гнезде установлена 4-х шпиндельная сверлильная головка (3) с кондукторной плитой.

Рис. 1.14.10. Общий вид вертикально-сверлильного станка

с многошпиндельной револьверной головкой:

1 – шпиндельная бабка; 2 – револьверная головка; 3 – многошпиндельная головка;

4 – станочное приспособление для установки заготовки

На столе станка размещено самоцентрирующее поворотное приспособление (4).

Разработка и применение агрегатных сверлильных станков

В крупносерийном и массовом производстве разрабатывают и применяют специальные многошпиндельные агрегатные станки, скомпонованные из стандартных узлов, включая многошпиндельные сверлильные головки (рис. 1.14.11).


Рис. 1.14.11. Примеры компоновок агрегатных сверлильных станков

Такие станки позволяют одновременно обрабатывать большое число отверстий, расположенных с разных сторон заготовки.

Наибольшее число отверстий, одновременно обрабатываемых на агрегатном станке инструментами одной многошпиндельной головки, определяют в большинстве случаев не потребной мощностью обработки, а наименьшими межцентровыми расстояниями шпинделей головки (табл. 1.14.1). Соответствие между конструкцией детали и возможностями станка следует рассматривать как элемент отработки детали на технологичность в ходе выбора станков для её изготовления.

Таблица 1.14.1

Наименьшие межцентровые расстояния шпинделей

многошпиндельных головок, мм

Диаметр

обрабатываемого

отверстия, мм

Тип многошпиндельной головки:

зубчатая

кривошипная

с шарнирными

муфтами

Технологичность «расширенных» сверлильных работ

В связи с использованием на станках сверлильной группы различных дополнительных приспособлений, требования к технологичности станочных работ и технологичности конструкции деталей, изготавливаемых на этих станках, также изменяются (табл. 1.14.2).

Таблица 1.14.2

Примеры изменения в оценке технологичности конструкции деталей с учётом расширения технологических возможностей сверлильных работ

Нетехнологичная

конструкция

(без дополнительных

технических средств)

Технологичная

конструкция

(с дополнительными

техническими средствами)

Пояснение

Технологичность

обеспечивается за

счёт применения

устройства для

сверления 4-гранного

отверстия

Технологичность

обеспечивается за

счёт применения

устройства для фрезерования канавки

Контрольные вопросы и задания для самостоятельной работы

1. Посмотрите рис. 1.14.1, в . Как называется втулка, в которую упирается упор 2? Каково её назначение?

2. Сколько должно быть режущих кромок у сверла для сверления трёхгранного отверстия?

3. Посмотрите рис. 1.14.6, б . Сколько инструментов можно разместить на станке?

5. Посмотрите рис. 1.14.9, б . Какие инструменты применяют для обработки отверстий?

6. Возможно ли одновременное сверление отверстий диаметром 6 мм с помощью зубчатой многошпиндельной головки, если расстояние между отверстиями равно 14 мм?

Библиографический список к теме № 1.14

1. Шевляков, И.М. Обработка деталей на агрегатных и специальных станках/ И.М Шевляков, В.Д. Мельниченко. – М.: Машиностроение, 1981.

2. Глазов, Г.А. Комплексная механизация механических цехов в мелкосерийном производстве/ Г.А. Глазов. – Л.: Машиностроение, 1972.

3. Митрофанов, С.П. Научная организация машиностроительного производства/ С.П. Митрофанов. – Л., Машиностроение, 1976.

4. Корсаков, В.С. Основы конструирования приспособлений в машиностроении/ В.С. Корсаков. – М.: Машиностроение, 1965.