Сверлильные и расточные станки

ВВЕДЕНИЕ 

     Сверлильные станки – многочисленная группа металлорежущих станков, предназначенных для получения  сквозных и глухих отверстий в  сплошном материале, для чистовой обработки (зенкерования, развёртывания) отверстий, образованных в заготовке каким-либо другим способом, для нарезания внутренних резьб, для зенкования торцовых поверхностей.

     Применяя  специальные приспособления и инструменты, можно выполнять различного рода операции, такие как растачивание отверстий, вырезание отверстий большого диаметра в листовом материале («трепанирование»), притирание точных отверстий и т. д.

     В зависимости от области применения различают универсальные и специальные  сверлильные станки. Находят широкое  применение и специализированные сверлильные  станки для крупносерийного и  массового производства, которые  создаются на базе универсальных  станков путем оснащения их многошпиндельными  сверлильными и резьбонарезными  головками и автоматизации цикла  работы.

     На  сверлильно-фрезерных станках можно  выполнять фрезерование, наклонное  торцевое фрезерование, шлифовку поверхности, горизонтальное фрезерование и другие операции. Для выполнения подобных операций используют сверла, зенкеры, развертки, метчики и другие инструменты.

       Спектр применения сверлильных  станков велик. Они используют  в механических, сборочных, ремонтных  и инструментальных цехах машиностроительных  заводов и в предприятиях малого  бизнеса.

     Расточные станки — металлорежущие станки для сверления, зенкерования, развертывания, растачивания, нарезания резьбы, обтачивания цилиндрических поверхностей и торцов, фрезерования.

     Наиболее  распространены универсальные горизонтально-расточные  станки. Для выполнения ряда операций используют алмазно-расточные станки, а также координатно-расточные  станки.  
 
 
 
 
 
 
 
 

Глава 1. Сверлильные станки 
 

     Рабочими  формообразующими движениями при обработке на сверлильных стайках являются главное вращательное движение и поступательное движение подачи шпинделя вдоль его оси. Эти движения сообщаются шпинделем режущему инструменту. Обрабатываемая заготовка при обработке неподвижна.

     По  технологическому назначению сверлильные  станки делят на универсальные (вертикально-сверлильные, радиально-сверлильные, многошпиндельные) и специализированные (горизонтально-сверлильные для глубокого сверления, центровальные для получения центровых отверстий в торцах заготовок валов, станки для обработки отверстий в коленчатых и кулачковых валах, шатунах, фильерах и т. д.). Специализированные станки применяют в условиях серийного и массового производств.

     Вертикально-сверлильные  станки составляют основную часть парка сверлильных станков и выпускаются двух конструктивных разновидностей: на колонне (основной и наиболее распространенный тип) и настольные, устанавливаемые на верстаке и предназначенные для обработки отверстий малого диаметра.

     На  рис. 1.1 показан вертикально-сверлильный станок модели 2HI35. На фундаментной плите 4 смонтирована колонна 3,коробчатой формы, на передней стороне которой имеются вертикальные направляющие для наладочного перемещения шпиндельной бабки 1 и стола 6. Внутри колонны размещен противовес для уравновешивания шпиндельной бабки. Внутри бабки находятся коробка скоростей и коробка подач станка. Шпиндель 7 с режущим инструментом вращается в подшипниках гильзы 8 с зубчатой рейкой; в процессе обработки с помощью реечной передачи гильзе вместе со шпинделем механически или вручную штурвалом 9 сообщается движение осевой подачи. Стол 6 с Т-образными пазами, на котором устанавливают приспособления и заготовку, при наладке перемещают по направляющим колонны вручную с помощью винтового механизма вращением рукоятки 5. В плите расположен бак для СОЖ. которая подается в зону обработки помпой 2.

     Инструменты с коническим хвостовиком устанавливаются  непосредственно в конические отверстия шпинделя станка и удерживаются в нем силой трения. Когда номера конусов Морзе у инструмента и у шпинделя не совпадают, применяют переходные конусные втулки, надеваемые на хвостовики. Инструменты малого диаметра с цилиндрическим хвостовиком крепятся в сверлильных патронах, вставляемых в шпиндель. В условиях серийного производства с целью повышения производительности для установки инструментов применяют револьверные и многошпиндельные головки.

Рис. 1.1 Одношпиндельный вертикально-сверлильный станок модели 2Н135 

     Заготовки сравнительно больших размеров в  единичном производстве крепятся непосредственно к столу станка при помощи болтов и прихватов. Мелкие заготовки закрепляются в машинных тисках. В серийном и массовом производствах для установки и закрепления обрабатываемых заготовок применяют сверлильные приспособления — кондукторы, снабженные закаленными кондукторными втулками, дающими направление инструменту. При использовании кондукторов отпадает необходимость предварительной разметки заготовок под сверление.

     Настольно-сверлильные  станки выпускаются с наибольшим условным диаметром сверления в стали 3, 6 и 12 мм, а станки на колонне — с диаметром сверления 18, 25, 35, 50 и 75 мм.

     На  вертикально-сверлильных станках  для совмещения осей обрабатываемого отверстия и режущего инструмента заготовку вместе с приспособлением приходится перемещать по столу станка вручную. Это затрудняет обработку крупных, тяжелых заготовок; их гораздо удобнее обрабатывать на радиально-сверлильных станках, на которых совмещение осей отверстий и инструмента производится перемещением шпинделя станка относительно неподвижной заготовки.

     На  рис. 1.2 показан радиально-сверлильный станок общего назначения. На плите 1 закреплена тумба 2 с неподвижной колонной 3, на которой смонтирована поворотная траверса (рукав) 5. По направляющим траверсы перемещается бабка б со шпинделем 7. В шпиндельной бабке размещены коробка скоростей, коробка подач и органы управления. Установку шпинделя в горизонтальной плоскости осуществляют в полярных координатах радиальным перемещением бабки и поворотом траверсы. Винтом 4 траверса перемещается вдоль колонны и может быть закреплена на любой высоте в зависимости от высоты заготовки. Заготовка устанавливается либо на съемном столе 8, либо непосредственно на плите /. В некоторых моделях радиально-сверлильных станков шпиндельную бабку выполняют поворотной в вертикальной плоскости, что позволяет обрабатывать отверстия с осями, расположенными под углом. 

Рис. 1.1 Одношпиндельный радиально-сверлильный станок общего назначения 

     Для тяжелого машиностроения выпускаются переносные радиально-сверлильные станки, устанавливаемые непосредственно на громоздких заготовках, а также станки, перемещаемые относительно заготовки по рельсам.

     Радиально-сверлильные  стенки выпускаются с наибольшим диаметром сверления в стали — 25, 35, 50, 75 и 100 мм.

     С целью сокращения машинного времени в условиях серийного производства одношпиндельные вертикально- и радиально-сверлильные станки оснащаются многошпиндельными сверлильными головками, позволяющими сверлить одновременно несколько отверстий. На рис. 1.3, а приведена схема сверлильной головки с постоянным расположением шпинделей. Корпус 3 головки крепится к шпиндельной гильзе станка. Вращение от шпинделя станка через конус 1 и центральное зубчатое колесо z₁ через промежуточные зубчатые колеса z₂ передается на колеса z₃, жестко закрепленные на шпинделях 2 головки. Промежуточные колеса обеспечивают однонаправленное вращение шпинделя станка и шпинделей головки.

     В случае малого расстояния между осями  шпинделей применяют бесшестеренные сверлильные головки (рис. 1.3, б). Конус 1головки снабжен кривошипом 5, который соединен с поводковой плитой 2, поддерживаемой кривошипом 3. С плитой 2 соединены также рабочие шпиндели 4 с кривошипами такого же радиуса. Вращение от шпинделя станка через конус 1 передается на кривошип, сообщающий поводковой плите круговое поступательное движение. От поводковой плиты приводятся во вращение с одинаковой частотой шпиндели 4.

Рис. 1.3. Многошпиндельные сверлильные головки 

     При необходимости одновременного сверления  большого числа (до 200 и более) отверстий в условиях крупносерийного и массового производств применяют многошпиндельные сверлильные станки. Такой станок отличается от одношпиндельного главным образом наличием сверлильной головки колокольного типа с переставными шпинделями (рис. 1.3, в), допускающем переналадку при смене обрабатываемой заготовки.. Рабочие шпиндели 2 размещены в ползунах 1, которые можно перемещать в радиальном направлении и по окружности относительно опорной плоскости корпуса 8 головки. Передача вращения на переставные шпиндели обеспечивается телескопическими валиками 5 с универсальными шарнирами 4.

     Существуют  также многошпиндедьные сверлильные станки, представляющие собой как бы совокупность нескольких (2—4) одношпиндельных станков с общей станиной и столом. Такие станки предназначены для последовательной обработки отверстий (сверления, зенкерования, развертывания и т. п.) постоянно установленными инструментами в заготовке, передвигаемой по плоскости стола от одного шпинделя к другому.

     Обработку деталей класса валов на токарных и круглошлифовальных станках производят с установкой их на центры станка центровыми отверстиями. Операцию обработки центровых отверстий (центровку заготовок) в условиях серийного и массового производства выполняют на центральных и фрезерно-центровочных станках. В первом случае производится только центровка заготовок, а во втором перед центровкой фрезеруются торцы заготовки. Обработка на фрезерно-центровочных станках предпочтительнее, поскольку предварительное фрезерование торцов облегчает работу центровочных сверл; кроме того благодаря тому, что фрезерование торцов и сверление центровочных отверстий производится с одной установки, обеспечивается строгая перпендикулярность осей отверстий торцам. 

Рис. 1.4. Схема работы фреэерно-центровочного полуавтомата 

     На  рис. 1.4 приведена схема работы двухпозиционного фрезерно-центровочного полуавтомата. Заготовка 4, закрепленная в призмах 5 на столе 1 станка, поступает сначала на позицию /, где ее торцы с подачей стола фрезеруются двумя фрезерными головками 3. После этого стол переносит заготовку в позицию //, где двумя центровыми сверлами 2 производится зацентровка обоих ее торцов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Глава 2. Обработка заготовок  на сверлильных станках 
 

2.1 Характеристика метода сверления 

     Сверление — распространенный метод получения отверстий в сплошном материале. Сверлением получают сквозные и несквозные (глухие) отверстия и обрабатывают предварительно полученные отверстия с целью увеличения их размеров, повышения точности и снижения шероховатости поверхности.

     Сверление осуществляют при сочетании вращательного  движения инструмента вокруг оси — главного движения и поступательного его движения вдоль оси — движения подачи. Оба движения на сверлильном станке сообщают инструменту.

     Процесс резания при сверлении протекает  в более сложных условиях, чем  при точении. В процессе резания  затруднен отвод стружки и подвод охлаждающей жидкости к режущим лезвиям инструмента. При отводе стружки происходит трение ее о поверхность канавок сверла и сверла о поверхность отверстия. В результате повышаются деформация стружки и тепловыделение. На увеличение деформации стружки влияет изменение скорости резания вдоль режущего лезвия от максимального значения на периферии сверла до нулевого значения у центра. 

2.2 Режим резания. Силы резания. 

2.2.1 Режим резания 

     За  скорость резания (в м/мин) при сверлении  принимают окружную скорость точки  режущего лезвия, наиболее удаленной от оси сверла: 

     , 

где D — наружный диаметр сверла, мм; п — частота вращения сверла, об/мин.

     Подача s_B (мм/об) равна величине осевого перемещения сверла за один оборот.