Станки для обработки базовых деталей

Традиционным оборудованием для обработки станин являются продольно-фрезерные и продольно-строгальные станки. На рис. 14.10 представлены использовавшиеся в течение длительного периода времени универсальные станки с ручным управлением.

Прошло то время, когда в машиностроении широко использовалось специальное оборудование. Обоснованием применения специальных металлообрабатывающих станков было увеличение производительности. Например, при выпуске в условиях крупносерийного производства отдельных моделей токарных и фрезерных станков использовали для черновой обработки станин агрегатные продольно-фрезерные многошпиндельные станки. Такие станки с числом инструментов до 20 эксплуатировались на московском заводе «Красный пролетарий», Рязанском станкостроительном заводе, Нижегородском (Горьковском) заводе фрезерных станков, Самарском заводе «Средняя Волга».

Рис. 14.10. Станки с числом суппортов от трех до четырех.

На рис. 14.11 представлена схема наладки агрегатного станка для обработки станины токарного станка мод. 16К20 завода «Красный пролетарий».

Рис. 14.11. Схема наладки агрегатного станка для обработки станины токарного станка мод. 16К20.

Шпиндельные головки расположены в пять рядов. Первоначально в работу вступают шесть фрез, размещенных на цилиндрической оправке, и одна торцовая фреза на шпинделе III, выполняющая черновую обработку передней стенки станины. Второй и третий ряды образуют соответственно две головки с вертикальными шпинделями II, IV и одна со шпинделем V. На шпинделях VI и VII четвертого ряда располагается по две фрезы соответственно для обработки призматических поверхностей направляющих. Большие фрезы работают методом торцового фрезерования, а меньшие — цилиндрического. В этом ряду фреза на шпинделе VIII выполняет чистовую обработку передней стенки станины.

Всего в обработке участвует 17 фрез.

Положительная сторона таких станков — достаточно высокая производительность за счет концентрации обработки при одновременной работе нескольких фрез. Однако выявившиеся недостатки сделали эти станки несовместимыми с требованиями, предъявляемыми к современному производству. Обработке на них совершенно чужда гибкость — свойство технологии, определяющее возможность изменять конструкцию обрабатываемой детали. Такая необходимость возникает при стремлении совершенствовать конструкцию изделия. Негибкая технология становится тормозом в принятии прогрессивных решений.

Рано или поздно конструкцию изделия изменяют, появляются новые поверхности. В большинстве случаев перестроить агрегатный многошпиндельный станок невозможно. Приходится вносить в технологический процесс дополнительные операции обработки, выполняемые на других станках. Первоначально достигнутая производительность снижается.

Кроме этого, самого крупного, недостатка, есть и другие.

Одной операцией предварительной фрезерной обработки обойтись не удается. Станину приходится пропускать через черновой, получистовой и чистовой агрегатные станки.

На этих станках приходится работать с малыми скоростями резания, чтобы обеспечить большой период стойкости режущих инструментов, так как процедуры съема со станка инструментальных наладок для заточки фрез и повторной их установки весьма трудоемки.

Продольная подача стола станка определяется условиями работы фрезы, находящейся в самых неблагоприятных условиях. Это обусловливает сравнительно малые подачи. Стружка, перетертая в чугунный порошок, если ее в ходе обработки не удалить, при использовании СОЖ бетонируется, поэтому на агрегатных фрезерных станках вынуждены работать без использования охлаждения.

В настоящее время принцип концентрации обработки успешно заменяется принципом интеграции, в реализации которого главенствующая роль принадлежит станкам с ЧПУ (рис. 14.12). Станки для обработки базовых деталей имеют портальное исполнение, число суппортов в них уменьшено.

На рис. 14.12 изображены станки с подвижной траверсой, позволяющей изменять в широких пределах расстояние между зеркалом стола и торцом шпинделя. Но такое решение применяют не все производители портальных станков. Зачастую траверса не имеет вертикального перемещения и выполняет две роли: верхней перемычки портала и направляющей горизонтальной оси Y (рис. 14.13).

Поворотная шпиндельная головка (рис. 14.14) дает возможность выполнять обработку заготовки с пяти сторон. Фрезерная головка размещена на суппорте, который перемещается по оси Y перпендикулярно продольному перемещению стола (ось X). Основное направление оси шпинделя Z — вертикальное.

Рис. 14.12. Оси координат продольно фрезерных станков с ЧПУ с подвижным столом и подвижным порталом по ГОСТ 21 610–82.

Рис. 14.13. Продольно-фрезерный станок с ЧПУ.

Рис. 14.14. Поворотная-шпиндельная головка станка с ЧПУ.

Станки, у которых ось шпинделя фрезерной головки может изменять свое положение в пространстве, обладают наиболее богатыми технологическими возможностями. Исполнение станка с поворотной головкой позволяет выполнять обработку любых поверхностей, лежащих под разными углами.

ГОСТ 21 610–82 предусматривает два исполнения этих станков: с подвижным столом и подвижным порталом. При сравнении исполнений станков нужно учитывать, что каждое из них обладает своими достоинствами:

• — подвижный стол имеет большую базу, что обеспечивает меньшую переориентацию при реверсировании и меньший износ направляющих;
• — подвижный портал (в международном обозначении — исполнение GeMri) уменьшает общую длину станка.

У некоторых станков в прямоугольный стол встроен круглый вращающийся стол. Появляется возможность не только обработки с разных сторон, но и точения, подобно тому, как это выполняется на токарно-карусельных станках. Шпиндель при точении неподвижен и несет токарные резцы.

Станки снабжаются цепными инструментальными магазинами большой емкости.

В обзоре оборудования для обработки базовых деталей нельзя не упомянуть продольно-строгальные станки (рис. 14.15).

Рис. 14.15. Продольно-строгальные станки.

При обработке узких поверхностей большой длины они по производительности не уступают станкам продольно-фрезерным. Оба вида станков имеют схожую компоновку: портальное исполнение, траверса, подвижный стол. На суппортах боковых стоек и траверсы размещены не фрезерные головки, а строгальные резцедержатели.

Особенность строгания состоит в том, что резание выполняется при движении заготовки только в одну сторону, при возврате стола происходит холостой ход. Электромеханическое устройство отводит резец от обрабатываемой поверхности.

Скорость главного движения обеспечивается продольным перемещением стола. Возникновение инерционных воздействий при разгонах и торможениях больших масс стола с заготовкой ограничивает скорость резания величиной 40 м/мин.

Некоторые исследователи указывают, что назрела необходимость организации производства строгальных станков с ЧПУ.