Кинематическая схема сверлильного станка: Кинематическая схема вертикально-сверлильного станка – Сверление металла

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Рис. 4.30. Вертикально – сверлильный станок модели 2А150

На вертикально-сверлильных станках обрабатывают заготовки, у которых оси отверстия и вращения инструмента совмещают, перемещая заготовку относительно шпинделя станка.

Общий вид вертикально-сверлильного станка на колонне показан на рис. 4.30, а. Станок состоит из нижней (фундаментальной) плиты 12, станины (колонны) 10, стола 1, шпиндельной бабки 8 с заключенным внутри нее механизмом подачи, коробки скоростей 9 и рукояток управления. Ручное перемещение шпинделя осуществляется рукояткой 7 и штурвалом 5, а переключение на ручную подачу – рукояткой 4. Переключение скоростей шпинделя производится рукояткой 3,а величин подач – рукояткой 11. Включение подачи – рукояткой 6, смазывающе-охлаждающей жидкости – рукояткой 2.

Рассмотрим кинематическую схему вертикально-сверлильного станка модели 2А150 (рис. 4.30, б). Главное движение осуществляет шпиндель с инструментом, одновременно имеющий движение подачи вдоль оси. Заготовка в процессе обработки неподвижна.

Частота вращения изменяется переключением блока Б₁ на валу I и блока Б₂ на валу IV. Предельные значения частот вращения определяются из уравнений:

мин^-1;

мин^-1.

Кинематическая цепь подач начинается от шпинделя и заканчивается перемещением зубчатой рейки, прикрепленной к гильзе шпинделя. Изменение значений подач достигается переключением тройного блока Б

Стол может быть установлен на различной высоте благодаря конической передаче ¹²/₄₂ и винту с шагом t=8 мм.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Содержание:

Бурение и сопутствующие операции

Бурение

Сверление — это широко используемый процесс, при котором сквозные или глухие отверстия создаются или расширяются в WP. Этот процесс заключается в подаче вращающегося режущего инструмента (сверла) вдоль его оси вращения в неподвижный ВЭУ (рис. 3.15). Скорость осевой подачи обычно очень мала по сравнению с окружной скоростью v. Сверление считается черновой операцией, и поэтому точность и чистота поверхности при сверлении, как правило, не имеют большого значения. Если требуется высокая точность и хорошая отделка, сверление должно сопровождаться какой-либо другой операцией, такой как развертывание, растачивание или шлифование.

Наиболее часто используемым инструментом для сверления является спиральное сверло диаметром от 0,25 до 80 мм. Стандартное спиральное сверло (рис. 3.16) характеризуется геометрией, в которой нормальный передний угол и скорость режущей кромки зависят от их расстояния от центра сверла. Согласно терминологии спирального сверла, показанной на рис. 3.17, угол наклона спирального сверла эквивалентен переднему углу других режущих инструментов. Стандартный угол наклона спирали составляет 30°, что вместе с углом при вершине 118° подходит для сверления стали и чугуна (Cl) (рис. 3.17а). Сверла с углом наклона спирали 20°, известные как сверла с медленным вращением спирали, доступны с вершиной 118° для резки латуни и бронзы (рис. 3.17b) и с вершиной 90° для резки пластика. Сверла Quick Helix с углом наклона спирали 40° и вершиной 100° подходят для сверления более мягких материалов, таких как алюминиевые сплавы и медь (рис. 3.17c). На рис. 3.18 показаны основные параметры обработки при сверлении и расширении отверстий.

РИСУНОК 3.15 Операция сверления.

РИСУНОК 3.16 Терминология стандартного точечного спирального сверла.

РИСУНОК 3.17 Спиральные сверла с разными углами подъема спирали: (а) стандартные, (б) медленные, (в) быстрые.

РИСУНОК 3.18 Основные параметры обработки при сверлении.

Буровые операции

Связанные со сверлением или альтернативные операции, такие как колонковое сверление, центровое сверление, зенкерование, зенкерование, точечная обработка, развертывание, нарезание резьбы и другие операции, также могут выполняться на сверлильных станках, как показано на рис. 3.19. Соответственно основные и подающие движения такие же, как и при сверлении; то есть сверло вращается, пока оно подается в стационарный WP. В этих процессах форма и геометрия инструмента зависят от выполняемого процесса обработки. Те же операции можно выполнять и на некоторых других машинах, удерживая инструмент неподвижно и вращая заготовку. Самый общий пример — выполнение этих процессов на центральном токарном станке, в котором

РИСУНОК 3. 19 Бурение и сопутствующие бурению операции.

инструмент (сверло, зенковка, развертка, метчик и т. д.) удерживается в задней бабке, а заготовка удерживается и вращается патроном (рис. 3.20). Самый важный буровой союзник

процессов выглядят следующим образом:

• 1. Колонковое бурение, которое выполняется с целью расширения отверстий, как показано на рисунке 3.19. С помощью этой операции можно получить более высокую точность размеров и формы, а также улучшенное качество поверхности. Обычно это промежуточная операция между сверлением и развертыванием. Аналогичные допуски следует учитывать как для развертывания, так и для колонкового бурения. Корончатые сверла имеют три или четыре канавки; они не имеют ребра или долота и, следовательно, обеспечивают лучшее направление в отверстие, чем обычные спиральные сверла, которые обеспечивают лучшую и более точную работу (третий и четвертый классы точности). Колонковое сверление является более производительной операцией, чем сверление, так как при одинаковых скоростях резания применяемые подачи могут быть в два-три раза больше. Рекомендуется по возможности увеличивать отверстия корончатыми сверлами вместо сверления большим сверлом. Этот процесс намного эффективнее, чем сверление отверстий большого диаметра одним сверлом.
• 2. Зенковка, зенкерование и точечная торцовка, выполняемые различными инструментами. Зенковка и зенкерование (рис. 3.19) применяются для обработки цилиндрических и конических выемок в ранее просверленных отверстиях. Такие углубления используются для заделки головок винтов и болтов, когда эти головки не должны выступать за поверхность (рис. 3.21а и б). Точечная торцовка — это процесс чистовой обработки торцов бобышек для шайб, упорных колец, гаек и других деталей (рис. 3.21в). Инструменты для точечной обработки режут только на очень ограниченную глубину. Инструменты, используемые в этих процессах, изготовлены из быстрорежущей стали (HSS) и имеют направляющую или направляющую, которые обычно взаимозаменяемы. Для этих процессов скорости резания и подачи аналогичны таковым при колонковом сверлении.

РИСУНОК 3.20 Сверление и сопутствующие сверлению операции, выполняемые на токарном станке с двигателем: (а) сверление и (б) зенкерование.

РИСУНОК 3.21 (a) Зенковка, (b) Зенковка и (c) Операции точечной торцовки.

выполнять этот процесс после колонкового бурения, его можно выполнять и после бурения. В зависимости от диаметра отверстия следует предусмотреть припуск на развертывание от 40 до 400 мкм. Для разверток из быстрорежущей стали и в зависимости от материала WP используются низкие скорости резания от 2 до 20 м/мин и малые подачи от 0,1 до 1 мм/об. Предыдущие значения удваиваются при использовании твердосплавных разверток. Получаемые отверстия всегда немного (до 20 мкм) больше, чем расширители. Однако при использовании изношенных разверток или при развёртывании отверстий в пластичных материалах отверстие после развёртывания может иметь меньший диаметр, чем у развёртки. Поэтому все эти факторы следует учитывать при выборе римера. Развертки могут быть ручными или механическими, цилиндрическими или коническими, прямыми или спиральными канавками, стандартными или регулируемыми.

• 5. Нарезание резьбы метчиком — это процесс нарезания внутренней резьбы в отверстии с помощью метчика, который в основном представляет собой инструмент для нарезания резьбы. Существует две возможности выполнения нарезки резьбы на сверлильных станках:
  • • Нарезание резьбы в глухих отверстиях, где станок должен быть оснащен реверсивным устройством вместе с предохранительным патроном.
  • • Нарезание резьбы сквозных отверстий, не требующее реверсивного устройства и предохранительного патрона.
• 6. Глубокое сверление, при котором отношение длины к диаметру отверстия составляет 10 и более, заготовка вращается патроном и поддерживается люнетом, а сверло подается в осевом направлении. Применяются следующие специальные виды сверл:
  • • Ружейные сверла для сверления отверстий диаметром до 25 мм
  • • Сверла полукруглые для сверления отверстий диаметром более 25 мм
  • • Трепанационные сверла для кольцевого сверления отверстий диаметром более 80 мм, оставляющие стержень, который входит в сверло во время работы

Сверлильные станки общего назначения

Машины буровые общего назначения классифицируются как:

• • Настольные чувствительные сверлильные станки
• • Вертикальные сверлильные станки
• • Радиальные сверла
• • Многошпиндельные сверлильные станки
• • Горизонтально-сверлильные станки для глубокого сверления

Наибольшее распространение в общем машиностроении получили вертикально-сверлильные станки и радиально-сверлильные станки.

Настольные чувствительные сверлильные станки

Данные сверлильные станки предназначены для обработки отверстий малого диаметра 0,25-12 мм. Ручная подача характеризует эти машины, поэтому их называют «чувствительными». Высокие скорости типичны для чувствительных сверлильных станков настольного типа.

Вертикальные сверлильные станки

Эти станки используются для обработки отверстий диаметром до 50 мм в относительно небольших работах. На рис. 3.22 показан типичный сверлильный станок. У них широкий

РИСУНОК 3.22 Типичный вертикальный сверлильный станок.

диапазон скоростей шпинделя и подач. Поэтому их применяют не только для сверления из твердого материала, но и для колонкового бурения, развертывания и нарезания резьбы. На рис. 3.23 показана схема зубчатой ​​передачи машины.

Режущие движения. Как показано на схеме зубчатой ​​передачи (рис. 3.23), уравнения кинематической цепи для максимальной скорости шпинделя и подачи задаются как

и

Вспомогательные движения. Буровая головка с редуктором скорости и подачи перемещается вдоль колонны станка через зубчатую передачу: червячная передача 1/20-рейка и шестерня (z = 14, м = 2). Стол станка можно перемещать вертикально вручную за счет фасок 18/45 и подъемного винта, приводимого в движение с помощью рукоятки (рис. 3.23).

РИСУНОК 3.23 Кинематическая схема вертикального сверлильного станка.

Радиально-сверлильные станки

Эти станки специально разработаны для сверления, зенкерования, зенкования, развертывания и нарезания резьбы в тяжелых и громоздких WP, которые неудобно или невозможно обрабатывать на вертикально-сверлильных станках. Они подходят для многоинструментальной обработки в индивидуальном и серийном производстве. Радиально-сверлильные станки (рис. 3.24) отличаются от вертикально-сверлильных станков тем, что ось шпинделя выполнена совмещенной с осью обрабатываемого отверстия путем перемещения шпинделя в системе полярных координат к отверстию при неподвижной работе. Это достигается

• 1. Поворот радиального рычага (4) вокруг жесткой стойки (2)
• 2. Подъем или опускание радиального рычага на колонне с помощью механизма подъема и зажима рычага (3) в соответствии с высотой рабочего стола
• 3. Перемещение шпиндельной бабки (5) по направляющим радиального рычага (4)

Соответственно инструмент располагается в любой необходимой точке на стационарном РМ, который устанавливается либо на съемный стол (6), либо непосредственно на основание (1). После выполнения задач маневрирования радиальным рычагом и шпиндельной головкой они удерживаются в положении 9.0010

РИСУНОК 3.24 Типовой радиально-сверлильный станок.

с помощью механических зажимных устройств. Схема зубчатой ​​передачи шпинделя радиально-сверлильного станка очень похожа на схему вертикально-сверлильного станка.

Многошпиндельные сверлильные станки

Используются в основном в серийном производстве для обработки РД, требующих одновременного сверления, развертывания и нарезания резьбы большого количества отверстий в разных плоскостях РД. Одношпиндельный сверлильный станок для таких целей неэкономичен, так как требуется не только значительно большее количество станков и операторов, но и более длительный цикл обработки. Существует три типа многошпиндельных сверлильных станков:

а. Многошпиндельные сверлильные станки Gang. Шпиндели (2-6) расположены в ряд, и каждый шпиндель приводится в движение собственным двигателем. Бригадный станок фактически представляет собой несколько вертикально-сверлильных станков, имеющих общую базу и единый рабочий стол (рис. 3.25). Они используются для последовательной обработки разных отверстий в одном рабочем столе или для обработки одного отверстия разными режущими инструментами.

б. Многошпиндельные вертикально-сверлильные станки с регулируемым центром. Отличаются от станков группового типа тем, что имеют общий привод для всех рабочих шпинделей. Шпиндели регулируются в шпиндельной головке для сверления отверстий разного диаметра в произвольных местах на поверхности ДП (рис. 3.26).

РИСУНОК 3.25 Многошпиндельный многошпиндельный сверлильный станок.

с. Станки многошпиндельные сверлильные агрегатные. Они широко используются в массовом производстве. Они, как правило, строятся в основном из типовых узлов. Такие станки предназначены для обработки определенной детали, удерживаемой в приспособлении, и часто встраиваются в автоматический трансферный станок (рис. 3.27).

Горизонтально-сверлильные станки для глубокого сверления

Такие станки, как правило, оснащены мощными насосами, подающими СОЖ под высоким давлением либо через полый буровой инструмент, либо через зазор между буровой штангой и обрабатываемым отверстием. Смазочно-охлаждающая жидкость вымывает стружку, образующуюся при сверлении.

При глубоком сверлении заготовка вращается патроном и поддерживается люнетом, в то время как сверло подается в осевом направлении. Этот процесс уменьшает величину отклонения сверла от центра просверленного отверстия. Станки глубокого сверления (также называемые токарно-сверлильными станками) предназначены для сверления отверстий, имеющих отношение длины к диаметру 10 и более.

Принадлежности для крепления инструмента к сверлильным станкам

Спиральные сверла бывают с прямым хвостовиком (для малых размеров) или с коническим хвостовиком (для средних и больших размеров). Используется самоцентрирующийся трехкулачковый сверлильный патрон (рис. 3.28)

РИСУНОК 3.26 Многошпиндельный сверлильный станок.

РИСУНОК 3.27 Многошпиндельный сверлильный станок блочного типа.

РИСУНОК 3.28 Трехкулачковый сверлильный патрон.

для крепления небольших сверл (до 15 мм) с прямыми хвостовиками. Вращение патронного ключа с конической шестерней (1) закрывает или открывает кулачки (2). Сам патрон оснащен хвостовиком с конусом Морзе, который входит в гнездо шпинделя. Конические втулки (рис. 3.29)а) служат для удержания инструментов с коническими хвостовиками в гнезде шпинделя (рис. 3.29б). Размер хвостовика с конусом Морзе определяется от меньшего к большему цифрами 1-6 и зависит от диаметра сверла (табл. 3.2).

Прилежащий угол конуса Морзе находится в диапазоне 3°. Если две сопрягаемые конические поверхности чистые и в хорошем состоянии, такого небольшого конуса достаточно, чтобы обеспечить фрикционный привод между двумя поверхностями. На конце конического хвостовика инструмента или конического хвостовика втулки обрабатываются две лыски, оставляя хвостовик. Хвостовик предназначен для извлечения инструмента из гнезда шпинделя с помощью выколотки, как показано на рис. 3.29.в. Когда режущий инструмент имеет конус Морзе меньше, чем у гнезда шпинделя, разница компенсируется использованием одной или двух конических втулок (рис. 3.29d).

Если одно отверстие должно быть обработано последовательно несколькими инструментами за одну операцию, быстросменные патроны используются для сокращения времени обработки на действующих сверлильных станках. Они позволяют быстро менять инструменты, не останавливая станок.

РИСУНОК 3.29 Удержание сверл в гнезде шпинделя или втулках и выталкивание из гнезда или втулки, (a) коническая втулка, (b) гнездо шпинделя, (c) выталкивание и (d) удерживание различными втулками.

ТАБЛИЦА 3.2 Размеры конуса Морзе

Быстросменный патрон для инструментов с коническим хвостовиком показан на рис. 3.30. Корпус (1) имеет конический хвостовик, вставленный в шпиндель станка. Скользящее кольцо (2) может быть поднято (для освобождения) или опущено (для зажима). В патрон вставляются сменные конические втулки (3), в которых закреплены различные инструменты. Когда кольцо (2) опущено, оно вдавливает шарики (4) в выемку b, и крутящий момент передается. Рукав быстро высвобождается поднятием воротника вверх.

Патрон предохранительный (рис. 3.31) применяется для нарезания резьбы глухих отверстий на станках с реверсивным устройством. Трудно рассчитать время разворота в нужный момент; если предохранительный патрон не используется, метчик может удариться о дно отверстия и сломаться. Патрон с предохранительным метчиком фиксируется в шпинделе станка коническим хвостовиком центрального вала (4). Элемент сцепления (2) закреплен шпонкой на валу (4), а второй элемент сцепления (3) свободно установлен на валу 4. Оба элемента удерживаются в зацеплении под действием пружины (1). Сжатие пружины регулируется гайкой (6). Вращение передается втулке (5) через элемент сцепления (3). Когда фактический крутящий момент превышает заданное значение, элемент сцепления (2) начинает проскальзывать, метчик перестает вращаться, а шпиндель реверсируется.

Зажимные приспособления, используемые на сверлильных станках

Тип используемого удерживающего устройства зависит от формы и размера рабочего стола, требуемой точности и производительности. Следует подчеркнуть, что работа

РИСУНОК 3.30 Быстросменный патрон.

при сверлении ни в коем случае нельзя держать руками. Высокий крутящий момент передается вращающимся сверлом, особенно когда сверло пробивает донную поверхность, что может вырвать работу из руки. Полученные травмы могут варьироваться от небольшого пореза руки до потери пальца. Как правило, работа на сверлильном станке выполняется путем зажима на рабочем столе, в тисках или, в случае массового производства, на сверлильном станке. Стандартное оборудование любой мастерской включает в себя тиски и набор зажимов, шпилек, болтов, гаек и набивки, которые просты и недороги. Тиски не точно фиксируют заготовку и не позволяют удерживать режущие инструменты на одной линии. Небольшой рабочий стол можно удерживать в тисках, в то время как более крупные изделия и листовой металл лучше всего закреплять на поверхности рабочего стола, которая снабжена стандартными Т-образными пазами для зажима.

Сверлильные кондукторы — это специальные приспособления, предназначенные для удержания определенного WP и направления режущего инструмента. Кондукторы позволяют выполнять работу без предварительной выкладки WP. Таким образом, бурение с использованием кондукторов является более точным и быстрым, чем стандартные методы. Однако для оправдания дополнительных затрат на оборудование требуется большее количество WP. Кондукторы снабжены кондукторными втулками, чтобы гарантировать, что отверстие будет обработано в правильном месте. Кондукторные втулки относятся к запрессовочным втулкам кондукторных, используемых в мелкосерийном производстве для обработки отверстий одним инструментом. Скользящие возобновляемые втулки используются для массового производства. Втулки изготовлены из закаленных сталей для обеспечения

РИСУНОК 3.31 Безопасный патрон для метчика.

необходимая твердость для сопротивления износу. Кондукторы обычно изготавливаются на координатно-расточных станках.

Согласно рисунку 3.32, пластинчатый кондуктор (2) устанавливается на поверхность WP (l), где должны быть просверлены отверстия. WP зажимается под шаблоном пластины с помощью

(3).

На рис. 3.33 показано приспособление, используемое для сверления трех отверстий в тонкостенных компонентах. Запрессовываемые втулки сверла запрессовываются в отдельную верхнюю плиту, которая привинчивается и привинчивается к корпусу шаблона и опорной плите. Опорный шаблон, используемый для выполнения восьми отверстий (вверху и внизу) во фланцах цилиндрического компонента, показан на рис. 3.34. Соответственно, зажатие достигается за счет накидной гайки. Ранее просверленные отверстия располагаются с помощью подпружиненного установочного штифта в основании шаблона, что позволяет просверливать отверстия на одной линии. На рис. 3.35 показана конструкция зажимного приспособления, которая позволяет просверливать отверстие под углом к ​​осевой линии компонента. Специальная втулка сверла используется для максимально близкого приближения сверла к детали. На рис. 3.36 показан зажим для перевернутой стойки с четырьмя опорами, а на рис. 3.37 показан зажим для индексации, используемый для сверления шести отверстий, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга по периферии компонента.

РИСУНОК 3.33 Сверлильный шаблон для тонкой пластины. (Из Mott, L. C., Engineering Drawing and Construction, Oxford University Press, Oxford, 1976. С разрешения.)

РИСУНОК 3.32 Простое приспособление для пластин.

РИСУНОК 3.34 Опорный кондуктор для сверления отверстий во фланцевых цилиндрических WP. (Из Mott, L.C., Engineering Drawing and Construction , Oxford University Press, Oxford, 1976. С разрешения.)

РИСУНОК 3.35 Кондуктор для углового сверления. (Из Mott, L.C., Engineering Drawing and Construction, Oxford University Press, Oxford, 1976. С разрешения.)

РИСУНОК 3.36 Перевернутая опорная стойка. (Из Mott, L.C., Engineering Drawing and Construction, Oxford University Press, Oxford, 1976. С разрешения.)

РИСУНОК 3.37 Индексный сверлильный шаблон. (Из Mott, L.C., Engineering Drawing and Construction, Oxford University Press, Oxford, 1976. С разрешения.)