Резьбошлифовальный станок с ЧПУ

Рис.1. Станок резьбошлифовальный с ЧПУ 681-ой серии

Самые примитивные операции по шлифованию резьбы можно выполнить и на других различных станках, таких как токарные или фрезерные. Но если же речь идет об операциях более сложного характера или о средне- и крупносерийном производстве, тогда выбор однозначно падает на резьбошлифовальные станки.

На станках данного типа имеется возможность установки систем автоматизации для загрузки и разгрузки деталей, что дает возможность эффективного и целесообразного производства изделий средних и крупных серий высокой точности.

Мощность двигателя шлифовального круга данных станков в среднем 15 кВт, что делает его значительно более энергозатратным сравнительно со станками другого типа. Например, токарный станок имеет в среднем 7 кВт, сверлильный 2.8 кВт, и 10 кВт фрезерный станок.

Установка числового программного обеспечения на резьбошлифовальные станки делает металлообработку более перспективной. В средне- и крупносерийном производстве данные системы помогают решить ряд важных задач, таких как повышение производительности и уменьшение энергозатратности. Системы ЧПУ так же оказывают значительное влияние и на человеческий фактор в процессе обработки за счет автоматизации производства, что положительно влияет на снижение травмоопасных и аварийных ситуаций, делая работу на станке более безопасной.

Унификация и нормализация являются основой для резьбошлифовальных станков, так как при обработке резьбы готовое изделие требует максимального соответствия нормам и государственным стандартам.

Так как станки данного типа имеют довольно узкий профиль работы, то вполне возможно создание модульного принципа конструирования. Модульное проектирование подразумевает создание специализированного оборудования для выполнения задач какого-либо конкретного типа. В данном случае- обработка резьбы. Нарезание резьбы довольно распространенный процесс металлообработки, соответственно хороший резьбошлифовальный станок, имеющий высокую степень автоматизации точно не будет простаивать без дела.

Выбор технических характеристик станка

Выбор станка зависит в первую очередь от требуемой точности, которую может обеспечить станок, размеров станка, а также кинематических и силовых характеристик.

Для обеспечения не особо высокой степени точности резьбы можно вполне обойтись станком нормальной или повышенной точности. Если же показатели точности более строгие, тогда возникает необходимость использования более точного и дорогостоящего оборудования.

Различают станки: нормальной, повышенной, высокой, особо высокой точности и особо точные станки.

Показатель точности станка включает в себя показатели точности обработки и показатели геометрической точности станка.

К первым относятся:

• Стабильность размерности партии изделий;

• Стабильность допустимой шероховатости изделий;

   

К показателям геометрической точности относятся:

• Точность базирования заготовки и инструмента;

• Точность координатных перемещений рабочих органов станка;

• Точность расположения осей вращения;

   

Так же как и показатели точности- показатели габаритов станка зависят от целей, которые мы преследуем при обработке. А именно учитываются габариты заготовок и инструментов. Для обеспечения обработки крупногабаритных деталей возникает необходимость применения соответствующего по размерам оборудования. 

Показатель размерности станка включает в себя:

• Максимальный диаметр и размер заготовки;

• Максимальный и минимальный диаметр шлифуемого отверстия;

• Максимальные размеры шлифуемых цилиндрических и торцовых поверхностей;

• Максимальная длина шлифования;

• Максимальный диаметр шлифовального круга;

   

Кинематические характеристики характеризуются подачей S и скоростью резания V.

Силовые характеристики с свою очередь включают в себя силы и мощность резания.

Кинематическим и силовым характеристикам соответствуют следующие показатели:

• Максимальная скорость вращения инструмента- шлифовального круга;

• Диапазон значений для подачи и частоты вращения;

• Скорость перемещений вспомогательных органов станка;

Компоновка станка

Основой всего станка служит станина, на которую установлены остальные необходимые элементы. Основную часть станины составляют: передняя бабка, служащая для зажима обрабатываемой заготовки, также задняя бабка, снабженная гидравлическим приспособлением для дополнительной фиксации заготовки. Для обеспечения вертикального суппорта с тыльной стороны станины установлен поворотный редуктор. В этой же части вмонтирована шлифовальная бабка. К основанию вертикального суппорта прикреплена каретка механизма для правки с помощью абразивного круга. Вся рабочая часть станка изолирована специальными защитными дверцами, обеспечивающими безопасную работу на станке. Данная компоновка станка является стандартной, имеющая все необходимые элементы для достижения необходимого результата металлообработки.

Привода главного движения в станке

Главным движением в резьбошлифовальном станке является вращение шлифовального круга, которое обеспечивается с помощью главного электродвигателя. От двигателя движение передается на ременную передачу, обеспечивающую вращение абразивного инструмента.

На современных резьбошлифовальных станках с ЧПУ значение скорости вращения абразивного круга может достигать 6000 об/мин.

Используется бесступенчатое регулирование скорости. Данный тип регулировки преимущественно отличается от ступенчатого возможностью плавного изменения скорости вращения инструмента прямо во время работы, избегая потерь времени, расходующегося, например, на ручную смену шкивов.

Направляющие станка

В металлообрабатывающих станках используются направляющие следующих типов:

• Скольжения (Полужидкостное, жидкостное и газовое трение)

• Качения (Шариковые и роликовые)

• Комбинированные

• Жидкостного трения

   

По траектории движения подвижных узлов различают направляющие:

• Прямолинейные

• Круговые

   

По расположению различают направляющие:

• Вертикальные

• Горизонтальные

• Наклонные

   

По форме сечения различают направляющие:

• Треугольные

• Прямоугольные

• Трапециевидные

• Цилиндрические

   

На современных резьбошлифовальных станках с ЧПУ преимущественно используют замкнутые роликовые линейные направляющие. Такой тип направляющих обладает весьма низким коэффициентом трения (μ = 0,005), что обеспечивает малое тепловыделение. Также обеспечивает точное и равномерное перемещение как на низких, так и высоких скоростях. Вдобавок данные направляющие имеют простую схему смазки.

Шпиндельные узлы станка

Компановка резьбошлифовального станка включает в себя два шпиндельных узла: шпиндель шлифовального круга и шпиндельный узел для закрепления и осуществления движения вращения заготовки.

Привод главного движения был описан выше. Далее рассмотрим привод заготовки.

В движение данный шпиндельный узел приводит электродвигатель, который передает вращение на клиноременную передачу, далее на червяк и червячное колесо откуда поступает на блок зубчатых колес, который в свою очередь сообщает нужное движение на шпиндель.

Опорой шпиндельного узла шлифовального круга служат прецизионные гидродинамические

подшипники.

Рис.2. Абразивный круг на шарикоподшипниках

Рис.3. Шпиндельные узлы инструмента и заготовки

Приводы подач станка

Подача абразивного круга по оси X выполняется по двум плоским направляющим, опорой для которых служат линейные роликовые подшипники. Контроль подачи осуществляется с помощью системы числового программного управления. Подача рабочего стола по оси Z выполняется по однорельсовой направляющей, опорой для которой служат линейные роликовые подшипники. Привод подачи абразивного круга и рабочего стала осуществляется за счет шариковой винтовой пары.

Привод шпинделя заготовки приводится в движение электродвигателем. Двигатель передает движение на клиноременную передачу, косозубую пару и червячную пару, далее на механизм переключения люфтов и блок зубчатых колес. Дальнейшее движение зависит от положения муфты. Блок зубчатых колес передает движение на ходовой винт с помощью гитары шага. Закрепленная на станине параллельно оси гайка получает движение от ходового винта и сообщает его рабочему столу и шпинделю заготовки.

Привод шлифовального круга приводится в движение вторым электродвигателем. Так же используется клиноременная передача, передающая вращательное движение от двигателя- инструменту.

Привод поперечной подачи абразивного круга осуществляется с помощью системы ЧПУ. Зубчатые колеса передают движение на винт, который вращаясь приводит в движение гайку, закрепленной на шлифовальной бабке, заставляя тем самым совершать ее поступательные движения.

Несущая система станка

Несущими элементами станка являются в основном корпусные элементы, такие как станина и корпуса шпиндельных узлов. Чаще всего элементы несущей системы являются литыми из чугуна, являясь виброгасителями. Это способствует тому, что станку проще переносить вибрационные нагрузки, которые порой оказывают значительное влияние на работу станка в целом. Чем тяжелее станок- тем меньше вибрация. Вибрационное воздействие неизбежно, но пренебрежение методам её снижения может привезти к деформации или выходу станка из строя.

Типичные представители

В процессе подготовки данного реферата были разобраны несколько современных представителей станков резьбошлифовального типа, оснащенных системой числового программного управления. Были рассмотрены станки как иностранных изготовителей, так и отечественных.

Основные технические характеристики данных станков: