СТАНОК СПЕЦИАЛЬНЫЙ ТОКАРНЫЙ С ЧПУ

Полезная модель относится к станкостроению, а именно к специальным токарным станкам, предназначенным для обработки тяжелых и крупногабаритных тел вращения, например валов, роторов и т.п.
Известен специальный токарный станок с ЧПУ РТ958РФ3-6 производства Рязанского станкостроительного завода, содержащий станину с продольными направляющими, закрепленную на станине шпиндельную бабку со шпинделем, привод вращения шпинделя, заднюю бабку с выдвижной пинолью, каретку, ползун, инструментальный суппорт и устройство числового программного управления (ЧПУ). Шпиндель снабжен датчиком числа оборотов и на нем закреплен четырехкулачковый патрон. Задняя бабка станка установлена с возможностью перемещения по продольным направляющим станины и снабжена приводом ее перемещения. Каретка установлена с возможностью перемещения по продольным направляющим станины, снабжена приводом продольных перемещений, датчиком ее положения относительно станины, и на ней закреплены поперечные направляющие. Ползун установлен с возможностью перемещения по поперечным направляющим каретки, снабжен приводом поперечных перемещений и датчиком его положения относительно каретки. Инструментальный суппорт содержит поперечные салазки и закрепленный на них резцедержатель. Привод продольных перемещений каретки закреплен на каретке и содержит редуктор с двумя параллельными выходными валами и электродвигатель, от которого вращение через червячную передачу передается на первый выходной вал редуктора. На каждом из выходных валов редуктора закреплено зубчатое колесо, а на конце - шестерня, находящаяся в зацеплении с зубчатой рейкой, закрепленной на станине. Выходы с датчиков числа оборотов шпинделя, продольных перемещений
каретки и поперечных перемещений ползуна соединены со входом устройства ЧПУ, а выходы устройства ЧПУ через преобразователи соединены с электродвигателями приводов вращения шпинделя, продольных перемещений каретки и поперечных перемещений ползуна. [РТ958РФ3-6.00.000РЭ Специальный токарный станок с ЧПУ. Руководство по эксплуатации. ОАО «Рязанский станкостроительный завод». 2006 г. Листы 53-58, 70-79] - прототип.
Этот станок снабжен также шлифовальным суппортом, устанавливаемым на поперечные салазки инструментального суппорта и содержащим основание, продольные салазки, поперечные салазки и шлифовальную головку.
На этом станке можно производить восстановительный ремонт роторов турбокомпрессоров путем их обтачивания и шлифования, однако на нем нельзя обрабатывать детали диаметром более 1500 мм. Это связано с тем, что поперечные салазки инструментального суппорта этого станка установлены на продольных салазках, продольные салазки - на основании инструментального суппорта, а основание жестко закреплено на ползуне. Таким образом, перемещение резцедержателя в поперечном направлении осуществляется за счет перемещения ползуна и поперечных салазок инструментального суппорта. Перемещение поперечных салазок незначительно, порядка 140 мм и используется в основном для подвода и отвода инструмента к обрабатываемой детали. Основные перемещения резцедержателя в поперечном направлении на этом станке осуществляются за счет перемещения ползуна. При обработке детали диаметром более 1500 мм, ползун выдвинется из направляющих каретки настолько, что жесткость его соединения с кареткой станет недопустимо низкой, при которой невозможна обработка деталей. Однако и увеличение длины поперечных направляющих каретки имеет свои ограничения, так как это ведет к увеличению габаритов станка, массы каретки и, как следствие, к увеличению силы тяжести, действующей на большом плече относительно направляющих
станины. В результате возрастает сила, отрывающая каретку от направляющих станины, что ведет к снижению точности обработки детали.
Зажим детали в патроне этого станка происходит за счет перемещения кулачков патрона при помощи ходовых винтов с трапецеидальной резьбой. Однако при обработке деталей массой более 10000 кг желательно зажимать детали с большим усилием.
Кроме того, в этом станке вращение на второй выходной вал редуктора привода продольных перемещений каретки передается при помощи второй червячной передачи, червяк которой установлен на одном валу с первым червяком, соединенным с выходным валом электродвигателя. Для устранения люфтов в приводе второй червяк установлен на валу с возможностью перемещения в осевом направлении и подпружинен. Наличие второй червячной передачи усложняет конструкцию редуктора, увеличивает трудоемкость изготовления станка.
Предлагаемая полезная модель направлена на расширение технологических возможностей станка за счет обеспечения возможности обработки деталей диаметром более 1500 мм и массой более 10000 кг.
Для решения этой задачи в специальном токарном станке с ЧПУ, содержащем станину с продольными направляющими, закрепленную на станине шпиндельную бабку со шпинделем, привод вращения шпинделя, заднюю бабку с выдвижной пинолью, каретку, ползун, инструментальный суппорт и устройство числового программного управления (ЧПУ), при этом шпиндель снабжен датчиком числа оборотов и на нем закреплен четырехкулачковый патрон, задняя бабка установлена с возможностью перемещения по продольным направляющим станины и снабжена приводом ее перемещения, каретка установлена с возможностью перемещения по продольным направляющим станины, снабжена приводом продольных перемещений, датчиком ее положения относительно станины, и на ней закреплены поперечные направляющие, ползун установлен с возможностью перемещения по поперечным направляющим каретки, снабжен приводом
поперечных перемещений и датчиком его положения относительно каретки, инструментальный суппорт содержит поперечные салазки и закрепленный на них резцедержатель, привод продольных перемещений каретки закреплен на каретке и содержит редуктор с двумя параллельными выходными валами и электродвигатель, от которого вращение через червячную передачу передается на первый выходной вал редуктора, на каждом из выходных валов редуктора закреплено зубчатое колесо, а на конце - шестерня, находящаяся в зацеплении с зубчатой рейкой, закрепленной на станине, выходы с датчиков числа оборотов шпинделя, продольных перемещений каретки и поперечных перемещений ползуна соединены со входом устройства ЧПУ, а выходы устройства ЧПУ через преобразователи соединены с электродвигателями приводов вращения шпинделя, продольных перемещений каретки и поперечных перемещений ползуна, согласно полезной модели на ползуне закреплены поперечные направляющие, поперечные салазки инструментального суппорта выполнены с возможностью перемещения по поперечным направляющим ползуна, снабжены механизмом их перемещения и средствами фиксации их положения относительно ползуна, а каждый кулачок патрона выполнен составным и содержит перемещаемое в радиальном пазу патрона основание и зажимной кулачок, перемещаемый в радиальном пазу основания при помощи винта, установленного в резьбовом отверстии зажимного кулачка и закрепленного на одной оси с червячным колесом червячной пары, установленной в основании кулачка.
Для упрощения конструкции станка и снижения трудоемкости его изготовления редуктор привода продольных перемещений каретки дополнен промежуточным валом с шестерней, посредством которой вращение с зубчатого колеса первого выходного вала передается на зубчатое колесо второго выходного вала, при этом зубчатое колесо второго выходного вала выполнено составным и состоит из ступицы и зубчатого венца, одетого на ступицу с возможностью поворота и фиксации его положения относительно
ступицы, для чего в зубчатом венце выполнен радиальный паз, а в ступице параллельно ее оси установлен с возможностью поворота эксцентриковый валик, взаимодействующий боковой поверхностью своего эксцентрика с боковой поверхностью паза в зубчатом венце.
Для обеспечения возможности шлифования деталей станок снабжен шлифовальным суппортом, содержащим основание, продольные салазки, поперечные салазки и шлифовальную головку. Основание шлифовального суппорта выполнено с возможностью его закрепления на поперечных салазках инструментального суппорта и имеет продольные направляющие. Продольные салазки установлены с возможностью перемещения по продольным направляющим основания, снабжены приводом 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.
Для повышения точности обработки детали за счет уменьшения ее прогиба под собственным весом станок снабжен, по крайней мере, одним люнетом изделия.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 изображен предлагаемый станок, вид спереди; на фиг.2 - вид спереди на каретку станка; на фиг.3 - разрез А-А по фиг.2; на фиг.4 - разрез Б-Б по фиг.2; на фиг.5 - вид справа на каретку станка при установке поперечных салазок на ползуне максимально близко к оси центров станка; на фиг.6 - вид справа на каретку станка при установке поперечных салазок на ползуне максимально удаленно от оси центров станка; на фиг.7 показан патрон станка; на фиг.8 изображен кулачок патрона, радиальный разрез; на фиг.9 - разрез В-В по фиг.8; на фиг.10 показан вариант установки на ползуне шлифовального суппорта.
Станок содержит станину 1 с продольными направляющими 2. На станине закреплены шпиндельная бабка 3 со шпинделем 4. Привод 5
вращения шпинделя установлен на отдельной тумбе 6. Задняя бабка 7 установлена с возможностью перемещения по продольным направляющим станины и снабжена приводом ее перемещения. Пиноль задней бабки установлена с возможностью перемещения в осевом направлении и снабжена приводом ее перемещения. Станок содержит также каретку 8 с ползуном 9. Каретка установлена с возможностью перемещения по продольным направляющим станины, снабжена приводом продольных перемещений, датчиком ее положения относительно станины, и на ней закреплены поперечные направляющие 10.
Привод продольных перемещений каретки закреплен на каретке и содержит цилиндрический редуктор 11с двумя параллельными выходными валами 12, 13, электродвигатель 14 и червячный редуктор 15. На каждом из выходных валов закреплено зубчатое колесо, а на конце - шестерня 16, 17, находящаяся в зацеплении с зубчатой рейкой 18, закрепленной на станине. Выходной вал электродвигателя 14 соединен с червяком червячного редуктора 15, а зубчатое колесо 19 первого выходного вала находится в зацеплении с шестерней 20, соединенной с червячным колесом червячного редуктора.
Вращение с зубчатого колеса 19 первого выходного вала 12 передается на зубчатое колесо второго выходного вала 13 через шестерню 21, закрепленную на промежуточном валу 22. Для устранения люфтов в приводе зубчатое колесо второго выходного вала выполнено составным и состоит из ступицы 23 и зубчатого венца 24, одетого на ступицу с возможностью его поворота относительно ступицы. Для этого в зубчатом венце выполнен радиальный паз 25, а в ступице параллельно ее оси установлен с возможностью поворота эксцентриковый валик 26, взаимодействующий боковой поверхностью своего эксцентрика 27 с боковой поверхностью паза 25. При помощи винтов 28 фиксируется положение зубчатого венца 24 относительно ступицы 23.
Ползун 9 установлен с возможностью перемещения по поперечным
направляющим 10 каретки, снабжен приводом поперечных перемещений и датчиком его положения относительно каретки. Привод поперечных перемещений ползуна содержит электродвигатель 29, редуктор 30, закрепленный на каретке винт 31 и закрепленную на ползуне гайку 32. На ползуне закреплены поперечные направляющие 33.
Инструментальный суппорт содержит поперечные салазки 34 и закрепленный на них резцедержатель 35. Поперечные салазки 34 выполнены с возможностью перемещения по поперечным направляющим 33 ползуна. Механизм перемещения салазок выполнен в виде закрепленного на салазках винта 36 и закрепленной на ползуне гайки 37. Фиксируются салазки относительно ползуна при помощи винтов 38 и резьбовых отверстий в ползуне.
Шпиндель снабжен датчиком числа оборотов и на нем закреплен четырехкулачковый патрон 39. Каждый кулачок 40 патрона выполнен составным и содержит основание 41 и зажимной кулачок 42. Основание кулачка перемещают в радиальном пазу патрона посредством ходового винта 43. Зажимной кулачок перемещают в радиальном пазу основания при помощи винта 44, установленного в резьбовом отверстии зажимного кулачка и закрепленного на одной оси с червячным колесом 45 червячной пары, установленной в основании кулачка. Червяк 46 червячной пары можно вращать вручную при помощи специального ключа.
Станок оснащен также шлифовальным суппортом, устанавливаемым на поперечные салазки 34 инструментального суппорта вместо резцедержателя 35. Шлифовальный суппорт содержит основание 47, продольные салазки 48, поперечные салазки 49 и шлифовальную головку 50. Основание 47 шлифовального суппорта выполнено с возможностью его закрепления на поперечных салазках 34 инструментального суппорта и имеет продольные направляющие. Продольные салазки 48 установлены с возможностью перемещения по продольным направляющим основания, снабжены приводом их возвратно-поступательного перемещения, и на них закреплены
поперечные направляющие. Поперечные салазки 49 установлены с возможностью перемещения по поперечным направляющим продольных салазок и снабжены механизмом их перемещения. Шлифовальная головка 50 закреплена на поперечных салазках.
Станок снабжен устройством ЧПУ. Выходы с датчиков числа оборотов шпинделя, продольных перемещений каретки и поперечных перемещений ползуна соединены со входом устройства ЧПУ, а выходы устройства ЧПУ через преобразователи соединены с электродвигателем привода 5 вращения шпинделя, электродвигателем 14 привода продольных перемещений каретки и электродвигателем 29 привода поперечных перемещений ползуна.
Для повышения точности обработки детали за счет уменьшения ее прогиба под собственным весом используют открытые 51 и закрытые 52 люнеты.
Работает станок следующим образом. Подлежащий обработке вал устанавливают на домкраты, установленные на станине станка (не показаны). Поднимают вал домкратами до уровня оси центров станка. Подводят заднюю бабку 7 к торцу вала. Выдвигая пиноль задней бабки, поджимают вал к патрону 39 шпиндельной бабки 3. При помощи люнетов 51, 52 выставляют вал относительно оси центров станка. Вращая ходовые винты 43 патрона зажимают вал кулачками 40. Для увеличения усилия зажима вращают червяки 46 червячных пар, установленных в основаниях кулачков. От червячных колес 45 вращение передается на винты 44, которые перемещают зажимные кулачки 42.
Далее производят обработку вала. Для выполнения токарных работ на ползун 9 устанавливают поперечные салазки 34 с резцедержателем 35. Вращая вручную винт 36, перемещают поперечные салазки по поперечным направляющим 33 ползуна и при помощи винтов 38 фиксируют их в нужном положении. Положение салазок определяет диапазон диаметров обрабатываемых поверхностей. При максимальном выдвижении салазок из ползуна в направлении к оси центров станка, как это показано на фиг.5, на
станке можно обтачивать поверхности диаметром до 1200 мм. При фиксации салазок на ползуне в положении, максимально удаленном от оси центров станка, как это показано на фиг.6, на станке можно обрабатывать поверхности диаметром от 650 до 1880 мм. Возможна фиксация салазок и в любом промежуточном положении.
За счет управления приводами перемещения каретки и ползуна и приводом 5 вращения шпинделя при помощи устройства ЧПУ производят токарную обработку вала. При этом возможно выполнение любых токарных работ, в том числе нарезание резьбы.
Для выполнения шлифовальных работ на поперечные салазки 34 инструментального суппорта вместо резцедержателя устанавливают шлифовальный суппорт. Закрепляют основание 47 шлифовального суппорта на поперечных салазках 34. При помощи поперечных салазок 49 подводят шлифовальный круг к обрабатываемой поверхности и включают привод возвратно-поступательных перемещений продольных салазок 48.
Таким образом, предлагаемый станок позволяет обрабатывать детали диаметром до 1880 мм и массой до 35000 кг, что значительно расширяет его технологические возможности по сравнению с прототипом. Данное решение реализовано в конструкции специального токарного станка с ЧПУ модели РТ950Ф3-6 производства Рязанского станкостроительного завода.