СТАНОК СПЕЦИАЛЬНЫЙ ТОКАРНЫЙ С ЧПУ

Полезная модель относится к станкостроению, а именно к специальным токарным станкам, предназначенным для обработки роторов турбокомпрессоров путем их обточки и шлифования, а также фрезерования шпоночных пазов и сверления радиальных и осевых отверстий.
Известен специальный токарный станок РТ958Ф1-6 производства Рязанского станкостроительного завода, содержащий станину с продольными направляющими, закрепленную на станине шпиндельную бабку со шпинделем, электропривод вращения шпинделя, установленную на станине с возможностью перемещения заднюю бабку, по меньшей мере одну каретку с ползуном и по меньшей мере один инструментальный суппорт. Каретка станка установлена с возможностью перемещения по продольным направляющим станины, снабжена электроприводом продольных перемещений, датчиком ее положения относительно станины, и на ней закреплены поперечные направляющие. Ползун установлен с возможностью перемещения по поперечным направляющим каретки, снабжен электроприводом поперечных перемещений и датчиком его положения относительно каретки. Инструментальный суппорт станка содержит основание, продольные салазки, поперечные салазки и резцедержатель, при этом основание выполнено с возможностью его закрепления на ползуне и имеет продольные направляющие, продольные салазки установлены с возможностью перемещения по продольным направляющим основания, снабжены механизмом их перемещения, и на них закреплены поперечные направляющие, поперечные салазки установлены с возможностью перемещения по поперечным направляющим продольных салазок и снабжены механизмом их перемещения, а резцедержатель закреплен на поперечных салазках [РТ958Ф1.00.000РЭ Станок специальный токарный с
УЦИ. Руководство по эксплуатации. ОАО «Рязанский станкостроительный завод». 2005 г. Листы 13, 14, 80-83] - прототип.
Помимо инструментального суппорта, этот станок снабжен по меньшей мере одним шлифовальным суппортом, устанавливаемым на ползун вместо инструментального суппорта. Шлифовальный суппорт содержит основание, продольные салазки, поперечные салазки и шлифовальную головку.
Этот станок позволяет производить восстановительный ремонт роторов газовых турбин путем обточки и шлифования их шеек.
Недостатком этого станка является отсутствие возможности фрезерования пазов и сверления отверстий в роторе. Для выполнения этих операций ротор приходится устанавливать на другие специальные станки. Учитывая большие габариты и вес ротора, а также его малую жесткость и высокие требования по точности обрабатываемых поверхностей, эти перестановки ротора являются сложной и трудоемкой операцией.
Отсутствие устройства числового программного управления (ЧПУ) не позволяет производить на этом станке обработку деталей по программе. Это затрудняет обработку на станке сложных криволинейных и длинных конусных поверхностей, а для нарезания резьбы требуется наличие сменных зубчатых колес, сложной коробки подач, ходового вала и электромагнитных муфт в фартуке, соединенном с кареткой. Все это сужает технологические возможности станка и усложняет его конструкцию.
Предлагаемая полезная модель направлена на расширение технологических возможностей станка и упрощение его конструкции.
Для решения этой задачи специальный токарный станок, содержащий станину с продольными направляющими, закрепленную на станине шпиндельную бабку со шпинделем, электропривод вращения шпинделя, установленную на станине с возможностью перемещения заднюю бабку, по меньшей мере одну каретку с ползуном и по меньшей мере один инструментальный суппорт, при этом каретка установлена с возможностью перемещения по продольным направляющим станины, снабжена
электроприводом продольных перемещений, датчиком ее положения относительно станины, и на ней закреплены поперечные направляющие, ползун установлен с возможностью перемещения по поперечным направляющим каретки, снабжен электроприводом поперечных перемещений и датчиком его положения относительно каретки, инструментальный суппорт содержит основание, продольные салазки, поперечные салазки и резцедержатель, при этом основание инструментального суппорта выполнено с возможностью его закрепления на ползуне и имеет продольные направляющие, продольные салазки установлены с возможностью перемещения по продольным направляющим основания, снабжены механизмом их перемещения, и на них закреплены поперечные направляющие, поперечные салазки установлены с возможностью перемещения по поперечным направляющим продольных салазок и снабжены механизмом их перемещения, а резцедержатель закреплен на поперечных салазках, согласно полезной модели, снабжен инструментальной головкой, снабженной электроприводом вращения инструмента и закрепленной в резцедержателе таким образом, что ось вращения инструмента расположена горизонтально и лежит в одной горизонтальной плоскости с осью центров станка. Кроме того, станок снабжен устройством числового программного управления (ЧПУ), электроприводом поворота шпинделя, датчиком угла поворота шпинделя, тормозом шпинделя и устройством управления тормозом шпинделя, при этом выходы с датчика угла поворота шпинделя и с датчиков положения каретки и ползуна соединены с входом устройства ЧПУ, а выходы устройства ЧПУ через преобразователи соединены с электроприводами вращения шпинделя, вращения инструмента инструментальной головки, перемещения каретки, перемещения ползуна, поворота шпинделя и с устройством управления тормоза шпинделя.
Для обеспечения возможности шлифования шеек роторов с высокой точностью станок снабжен по меньшей мере одним шлифовальным
суппортом, содержащим основание, продольные салазки, поперечные салазки и шлифовальную головку. Основание суппорта выполнено с возможностью его закрепления на ползуне и имеет продольные направляющие. Продольные салазки установлены с возможностью перемещения по продольным направляющим основания, снабжены электроприводом их возвратно-поступательного перемещения, и на них закреплены поперечные направляющие. Поперечные салазки установлены с возможностью перемещения по поперечным направляющим продольных салазок и снабжены механизмом их перемещения. Шлифовальная головка закреплена на поперечных салазках.
Тормоз шпинделя содержит гидравлические цилиндры, на поршнях которых закреплены тормозные колодки, а устройство управления тормозом выполнено в виде гидравлического распределителя с электромагнитным управлением.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг.1 изображен предлагаемый станок, вид спереди; на фиг.2 - вид А по фиг.1; на фиг.3 - вид Б по фиг.1; на фиг.4 - вид В по фиг.1; на фиг.5 показано крепление инструментальной головки в резцедержателе при осевом фрезеровании и сверлении; на фиг.6 - крепление инструментальной головки при радиальном фрезеровании и сверлении; на фиг.7 показан вариант установки на ползуне шлифовального суппорта со шлифовальной головкой; на фиг.8 изображен разрез Г-Г по фиг.3; на фиг.9 - схема управления электроприводами станка при помощи устройства ЧПУ.
Станок содержит станину 1 с продольными направляющими 2. На станине закреплены шпиндельная бабка 3 со шпинделем 4 и электропривод 5 вращения шпинделя. Задняя бабка 6 установлена с возможностью перемещения по продольным направляющим станины при помощи электропривода 7. Станок содержит также по меньшей мере одну каретку 8 с ползуном 9 и по меньшей мере один инструментальный суппорт. Каретка установлена с возможностью перемещения по продольным направляющим
станины, снабжена электроприводом 10 продольных перемещений, датчиком 11 ее положения относительно станины, и на ней закреплены поперечные направляющие 12. Ползун 9 установлен с возможностью перемещения по поперечным направляющим 12 каретки, снабжен электроприводом 13 поперечных перемещений и датчиком 14 его положения относительно каретки.
Количество кареток и, соответственно, ползунов и суппортов зависит от расположения обрабатываемых поверхностей ротора и от жесткости ротора. При недостаточной жесткости ротора и, как следствие этого, недопустимо большом прогибе ротора по его длине потребуется использование люнетов для поддержки ротора. Люнеты перемещаются по тем же направляющим 2 станины, что и каретка, поэтому при наличии люнета невозможно свободное перемещение каретки по всей длине станка. Поэтому при наличии обрабатываемых поверхностей как слева, так и справа от люнета потребуется использование двух кареток с ползунами и суппортами.
Инструментальный суппорт содержит основание 15, продольные салазки 16, поперечные салазки 17 и резцедержатель 18. Основание 15 инструментального суппорта выполнено с возможностью его закрепления на ползуне 9 и имеет продольные направляющие. Продольные салазки 16 установлены с возможностью перемещения по продольным направляющим основания, снабжены механизмом их перемещения, и на них закреплены поперечные направляющие. Поперечные салазки 17 установлены с возможностью перемещения по поперечным направляющим продольных салазок и снабжены механизмом их перемещения. Резцедержатель 18 закреплен на поперечных салазках.
Инструментальная головка 19 снабжена электроприводом 20 вращения инструмента и закреплена в резцедержателе при помощи кронштейна 21. Кронштейн имеет такую форму, что ось вращения инструмента расположена горизонтально и лежит в одной горизонтальной плоскости с осью центров
станка. В патрон инструментальной головки можно установить концевую фрезу, сверло, оправку с чашечным шлифовальным кругом и т.п.
Шпиндельная бабка станка снабжена электроприводом 22 поворота шпинделя, датчиком 23 угла поворота шпинделя, тормозом 24 шпинделя и устройством 25 управления тормозом шпинделя. Электропривод поворота шпинделя содержит закрепленную на корпусе шпиндельной бабки плиту 26, по прямолинейным направляющим которой при помощи гидроцилиндра 27 перемещается кронштейн 28. На кронштейне закреплены электродвигатель 29 и редуктор 30. В одном из крайних положений кронштейна выходное зубчатое колесо редуктора 30 взаимодействует с зубчатым колесом 31, закрепленным на шпинделе.
Тормоз 24 шпинделя содержит гидравлические цилиндры 32, 33, на поршнях 34, 35 которых закреплены тормозные колодки 36, 37. Устройство 25 управления тормозом выполнено в виде гидравлического распределителя с электромагнитным управлением. В одном из положений золотника распределителя масло от гидростанции 38 подается в гидравлические цилиндры 32, 33. Поршни 34, 35 гидроцилиндров выдвигаются и тормозными колодками 36, 37 зажимают зубчатое колесо 31, закрепленное на шпинделе. При другом положении золотника гидравлического распределителя масло из гидравлических цилиндров 32, 33 сливается в бак, поршни 34, 35 под действием пружин расходятся и тормозные колодки 36, 37 освобождают зубчатое колесо 31.
Станок снабжен устройством ЧПУ 39. Выходы с датчика 23 угла поворота шпинделя и с датчиков 11 и 14 положения каретки и ползуна соединены с входом устройства ЧПУ, а выходы устройства ЧПУ через преобразователи 40...45 соединены с электроприводом 5 вращения шпинделя, электроприводом 20 вращения инструмента инструментальной головки, электроприводом 10 перемещения каретки, электроприводом 13 перемещения ползуна, электроприводом 22 поворота шпинделя и с электромагнитами гидравлического распределителя.
Для шлифования поверхностей с высокой точностью станок оснащен шлифовальным суппортом, устанавливаемым на ползун 9 вместо инструментального суппорта. Шлифовальный суппорт содержит основание 46, продольные салазки 47, поперечные салазки 48 и шлифовальную головку 49. Продольные салазки 47 перемещаются по продольным направляющим основания и снабжены электроприводом их возвратно-поступательного перемещения. Поперечные салазки 48 перемещаются по направляющим продольных салазок и снабжены механизмом их перемещения. Шлифовальная головка 49 закреплена на поперечных салазках.
Для установки ротора на станок используют домкраты 50. Для поддержки ротора от провисания и для совмещения оси ротора с осью центров станка используют открытые 51 и закрытые 52 люнеты.
Помимо устройства ЧПУ, управление работой станка может осуществляться с пульта управления 53.
Работает станок следующим образом. Подлежащий обработке ротор турбокомпрессора устанавливают на домкраты 50. Поднимают ротор домкратами до уровня оси центров станка. При помощи электропривода 7 подводят заднюю бабку 6 к торцу ротора. Выдвигая пиноль задней бабки, поджимают ротор к патрону шпиндельной бабки 3. Зажимают ротор в патронах шпиндельной и задней бабок. При помощи люнетов 51, 52 выверяют положение ротора относительно оси центров станка.
Далее производят обработку ротора. Для выполнения токарных, фрезерных, сверлильных и некоторых шлифовальных работ на ползуне 9 закрепляют инструментальный суппорт. Для выполнения токарных работ в резцедержателе 18 суппорта закрепляют резцы. За счет управления электроприводами 10 и 13 перемещения каретки и ползуна и электроприводом 5 вращения шпинделя при помощи устройства ЧПУ возможно выполнение любых токарных работ как на обычном токарном станке с ЧПУ, в том числе обработка сложных криволинейных и длинных конусных поверхностей, а также нарезание резьбы. Кроме того, на станке
возможно и выполнение токарных работ в ручном режиме за счет ручного перемещения ползуна 9, продольных 16 и поперечных 17 салазок суппорта.
Для выполнения фрезерных, сверлильных и некоторых шлифовальных работ в резцедержателе 18 закрепляют инструментальную головку 19. Для осевого фрезерования и сверления инструментальную головку закрепляют таким образом, чтобы ось инструмента была параллельна оси центров станка. При этом инструмент может быть направлен как в сторону шпиндельной бабки, так и в сторону задней бабки. Для радиального фрезерования и сверления инструментальную головку закрепляют таким образом, чтобы ось инструмента была перпендикулярна оси центров станка. При этом инструментальная головка может быть закреплена как слева от резцедержателя, так и справа от резцедержателя. Поворот шпинделя производят при помощи электропривода 22 поворота шпинделя. Угол поворота шпинделя отслеживают при помощи датчика 23 угла поворота шпинделя, который выдает информацию на устройство ЧПУ. При достижении необходимого угла поворота устройство ЧПУ выдает команду на электромагнит гидравлического распределителя. Золотник распределителя перемещается в такое положение, при котором масло от гидростанции 38 под давлением поступает в гидравлические цилиндры 32, 33 тормоза шпинделя. Поршни 34, 35 гидроцилиндров выдвигаются и тормозными колодками 36, 37 зажимают зубчатое колесо 31, закрепленное на шпинделе. За счет управления электроприводами 10 и 13 перемещения каретки и ползуна и электроприводом 20 вращения инструмента возможно выполнение фрезерных и сверлильных работ по программе от устройства ЧПУ. Фрезерование пазов можно производить не только при неподвижном шпинделе, но и во время его поворота посредством электропривода 22 поворота шпинделя. За счет этого возможно изготовление не только прямолинейных, но и криволинейных пазов. Фрезерные и сверлильные работы можно производить и в ручном режиме за счет ручного перемещения ползуна 9, продольных 16 и поперечных 17 салазок суппорта.
Помимо фрезерных и сверлильных работ при помощи инструментальной головки 19 можно выполнять и шлифовальные работы, не требующие высокой точности, например шлифование торцов лопаток ротора. Для этого в инструментальной головке закрепляют оправку с чашечным шлифовальным кругом. За счет управления электроприводом 5 вращения шпинделя, электроприводами 10 и 13 перемещения каретки и ползуна и электроприводом 20 вращения инструмента по программе от устройства ЧПУ производят шлифование поверхности. Благодаря программируемому перемещению каретки и ползуна, станок позволяет шлифовать не только цилиндрические, но и длинные конические поверхности.
Недостатком шлифования за счет перемещения каретки является проблематичность получения очень точных поверхностей, поскольку при смене направления движения каретки происходит ее разворот на некоторый угол, в результате чего изменяется траектория перемещения шлифовального круга.
Для шлифования высокоточных поверхностей, например шеек ротора, на ползуне вместо инструментального суппорта устанавливают шлифовальный суппорт. Каретку 8 подводят к месту обработки и при помощи винтов (не показаны) закрепляют неподвижно относительно станины. Ползун 9 закрепляют неподвижно относительно каретки. При помощи регулировочных винтов (не показаны) выставляют положение шлифовального суппорта относительно ползуна таким образом, чтобы продольные салазки 47 шлифовального суппорта перемещались параллельно оси центров станка. Закрепляют основание 46 шлифовального суппорта на ползуне 9. При помощи поперечных салазок 48 подводят шлифовальный круг к обрабатываемой поверхности и включают электропривод возвратно-поступательных перемещений продольных салазок 47. За счет этих перемещений продольных салазок производят шлифование шейки ротора.
Таким образом, предлагаемый станок помимо выполнения токарных работ позволяет производить фрезерование и сверление как в осевом, так и в
радиальном направлении. Кроме того, станок позволяет шлифовать длинные конические поверхности, а при использовании шлифовального суппорта станок позволяет шлифовать высокоточные цилиндрические поверхности. Все это значительно расширяет технологические возможности станка. А отсутствие сменных зубчатых колес, коробки подач, ходового вала и электромагнитных муфт значительно упрощает конструкцию станка. Данное решение реализовано в конструкции специального токарного станка с ЧПУ модели РТ958РФ3-6 производства Рязанского станкостроительного завода.