Тема № 1.14 Технические средства расширения технологических возможностей сверлильной системы «спиз» с ручным и механическим управлением»

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 О₁, 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 О₂ (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 О₂ 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
1,5	8	9	8
2,5	9	10	10
4,0	11	12	12
6,0	13	14	14

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?

4. Почему можно считать, что многошпиндельные головки частично являются приспособлениями для установки заготовок?

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.