2.3.5. Сверлильные станки

Сверлильные станки предназначены для обработки отверстий сверлами, зенкерами, развертками, раскатниками и осевыми комбинированными инструментами. Эти станки также используют при нарезании внутренних резьб, при получении конических и цилиндрических углублений, для обработки плоских торцов бобышек и приливов, вырезания дисков и колец из листовых заготовок. С помощью приводов сверлильных станков получают необходимые формообразующие движения: главное движение резания – вращение заготовки или инструмента и движение подачи – поступательное перемещение инструмента вдоль оси вращения.

Сверлильные станки согласно классификации ЭНИМСа входят в сверлильно-расточную группу и представлены в ней тремя типами станков.

1. Вертикально-сверлильные станки имеют вертикальное расположение оси шпинделя и выпускаются в двух исполнениях: настольном и напольном. Основной характеристикой вертикально-сверлильных станков является наибольший диаметр просверливаемого отверстия в стали с _в = 500 ... 600 МПа. Для настольных станков этот диаметр не превышает 16 мм, а для напольных – 75 мм.

Р и с. 2.31 Инструменты для растачивания отверстий

Значение наибольшего диаметра сверления входит в обозначение серийно выпускаемых станков как характеристика их технологических возможностей. Например, в обозначении вертикально-сверлильного станка 2Н135 последние две цифры указывают, что наибольший диаметр просверливаемого отверстия этого станка равен 35 мм.

Особенность работы на универсальных вертикально-сверлильных станках состоит в том, что совмещение оси обрабатываемого отверстия с осью шпинделя проводится путем перемещения (обычно вручную) заготовки по столу станка до момента совпадения этих осей. Такая особенность накладывает ограничения на массу заготовок, обрабатываемых на вертикально-сверлильных станках, и объясняет применение кондукторов и обработки по разметке (в единичном производстве). Вертикально-сверлильные станки по числу шпинделей делят на одношпиндельные и многошпиндельные, по степени автоматизации – на полуавтоматические, автоматические и автоматизированные с программным управлением.

2. Радиально-сверлильные станки созданы на базе вертикально-сверлильных станков, но их технологические возможности по обработке тяжелых и крупногабаритных заготовок шире. При обработке на радиально-сверлильных станках совмещение оси шпинделя с осью обрабатываемого отверстия проводят перемещением шпиндельной головки по радиусу (вдоль траверсы) и по дуге окружности (вокруг колонны). В отечественном станкостроении для радиально-сверлильных станков принят размерный ряд со следующими наибольшими диаметрами: 25, 35, 50, и 100 мм (например станки 2К52, 2М53, 2М55 и 2М58).

В вертикально-сверлильных станках напольного исполнения приводы главного движения и движения подач выполнены в виде шестеренных коробок скоростей 3 и подач 2 и размещены на коробчатой станине 4, закрепленной на фундаментной плите 5 (рис. 2.32). Внутренняя полость фундаментной плиты часто используется как резервуар для хранения СОТС. На вертикальных направляющих станины подвижно установлены стол 1 для заготовок и шпиндельная бабка, уравновешенная противовесом. Стол для установки заготовок снабжен ручным приводом вертикальных перемещений.

Кинематика вертикально-сверлильных станков такова, что приводной двигатель вращает входной вал коробки скоростей, а ведомый вал коробки подачи получает вращение от одного из промежуточных валов коробки скоростей. Выходными элементами коробки скоростей и коробки подач являются соответственно шпиндель 6 и шпиндельная гильза 7. Шпиндель установлен на подшипниках во внутреннем отверстии шпиндельной гильзы 7, а на верхнем конце шпинделя имеется участок со шлицами для непрерывной передачи инструменту вращения при его поступательном перемещении. Движение подачи на рейку, выполненную на шпиндельной гильзе, поступает от шестерни 8, соосно с которой на поперечном валу 9 установлен механизм подачи. Он состоит из кулачковой муфты 11, закрепленной на штурвале, и обгонной муфты, ступица 10 которой связана собачками 12 с двусторонним храповым диском 13.

Механизм подачи обеспечивает работу станка в следующих режимах: ручной подвод инструмента к заготовке; включение механической подачи; ручное опережение движения подачи; выключение механической подачи; ручной отвод инструмента от заготовки; ручная подача, обычно используемая при нарезании резьбы метчиком. Для извлечения инструментов в станке предусмотрено устройство в виде кулачка 14, шарнирно установленного в пазу шпинделя. Кулачок при подходе шпиндельного узла к крайнему верхнему положению останавливается, упираясь в стенку бабки, и выталкивает инструмент из отверстия шпинделя.

Радиально-сверлильные станки конструктивно более сложны, и их исполнительные органы совершают большее число движений (рис. 2.33), чем у вертикально-сверлильных станков. Эти станки преимущественно монтируют на фундаментной плите 1, на верхней плоскости которой устанавливают заготовку или приставной стол 2 для обработки малогабаритных заготовок. На фундаментной плите жестко закреплен цоколь с неподвижной внутренней колонной, где на подшипниках установлена поворотная наружная колонна 7. На поворотной колонне установлена траверса 8, которая может перемещаться вертикально. По направляющим траверсы в радиальном направлении перемещается шпиндельная бабка 4. Вертикальное перемещение траверсы механизировано и осуществляется передачей винт – гайка от электромеханического привода, установленного на верхнем торце поворотной колонны.

Высокая жесткость и виброустойчивость радиально-сверлильных станков в значительной степени достигаются с помощью устройств зажима траверсы, поворотной колонны и шпиндельной бабки. Поворот траверсы вместе с поворотной колонной и радиальное перемещение шпиндельной бабки производятся вручную. На корпусе шпиндельной бабки установлены электродвигатель привода коробок скоростей и подач, кинематически связанных между собой и размещенных в корпусе этой бабки. В целях сокращения вспомогательного времени коробки скоростей и подачи имеют преселективное управление. Для удобства обслуживания все органы управления станка сосредоточены на лицевой панели шпиндельной бабки.

Р и с. 2.32 Вертикально-сверлильный станок

Р и с.2.33. Радиально-сверлильный станок (а) и схема перемещения его шпинделя в зоне обработки (б): 1 – плита; 2 – стол; 3 – шпиндель; 4 – шпиндельная бабка; 5 – коробка скоростей;

6 – электродвигатель; 7 – колонна; 8 – траверса.

Эффективная эксплуатация сверлильных станков возможна только при наличии достаточного количества вспомогательных инструментов и оснастки. Вспомогательные инструменты устанавливают в шпинделях. Они предназначены для крепления режущего инструмента, обеспечения ему дополнительных движений, заданной точности, быстросменности и т. д. Наиболее простыми вспомогательными инструментами являются инструментальные втулки с конусом Морзе № 1 – 5, разрезные втулки, удлинительные оправки (рис. 2.34, а), кулачковые и цанговые патроны (рис. 2.24, б). Для компенсации отклонения от соосности инструмента со шпинделем применяют плавающие патроны, допускающие смещение инструмента параллельно своей оси. С целью сокращения вспомогательного времени используют быстросменные патроны (рис. 2.34, в), позволяющие менять инструменты без остановки шпинделя.

Для улучшения качества нарезаемой резьбы и предохранения инструмента от поломок применяют предохранительные патроны, прекращающие передачу крутящего момента при перегрузках.

Р и с. 2.34 Вспомогательный инструмент

Установку и закрепление различных по конфигурации заготовок при обработке на сверлильных станках осуществляют с помощью универсальных приспособлений: машинных тисков, угольников, плавающих столов, прихватов и т. п. (рис. 2.35, а, б, в). Эти приспособления используются в единичном производстве при обработке отверстий по разметке с отклонением межцентрового расстояния (0,25 ... 0,5 ) мм.

Р и с.2.35. Приспособления сверлильных станков:

а – угольник; б – поворотная плита; в – тиски машинные; г – кондуктор с быстросменными втулками

С повышением серийности производства и возрастанием требований к точности обработки стали применять специальные приспособления, в которых для направления инструмента при обработке используют постоянные или быстросменные кондукторные втулки из закаленной стали У12А (рис. 2.35, г). Сверление по кондуктору позволяет снизить отклонение межцентрового расстояния до (0,05 ... 0,30) мм.

Промежуточное положение между универсальными и специальными приспособлениями занимают универсально-сборные приспособления (УСП). Идея разработки УСП состоит в том, что из нормализованного набора универсальных элементов и узлов собирают приспособления для обработки конкретных деталей. После обработки партии заготовок приспособления разбирают и его элементы используют для сборки новых приспособлений.