СПЕЦИАЛЬНЫЙ СТАНОК С ЧПУ

Предлагаемая полезная модель относится к области станкостроения, а именно - к специальным станкам для размерной обработки шлифованием полых деталей сложной пространственной формы из композиционных материалов, например, ситаллов (стеклофарфоры, стаклокерамика и др.) и может быть использована на предприятиях машиностроительного профиля.
По своим свойствам ситаллы относятся к жаропрочным материалам с повышенной твердостью и хрупкостью, что определяет сложность при обработке деталей из этих материалов, в частности, шлифование внутренних и наружных поверхностей оболочек сложной пространственной формы.
Для шлифования криволинейных поверхностей крупногабаритных деталей, например, поверхностей трубопрокатных валков станов 20-152 и других криволинейных поверхностей с различного рода образующими и максимальным диаметром до 650 мм. применяется станок модели ХШ-47 производства Харьковского станкостроительного завода [1], [2]. Обработка деталей на станках осуществлялась по копирам, преимущественно, деталей из чугунов и сталей различной твердости.
Недостатком известных станков является невозможность обработки на них деталей из неметаллических материалов, в частности, стеклофарфора и др.
В технологии шлифования полых изделий из композиционных материалов для этих целей до настоящего времени использовались общепромышленные токарные станки, например, 1М63Н, 16К40 [3] с использованием различных приспособлений как для закрепления обрабатываемой детали на позиции обработки, так и для получения заданных ее форм, для чего использовались приспособления типа лекал. Обработка велась шлифовальными инструментами, закрепляемыми на ползушке суппорта станка, причем наружная и внутренняя обработка
производилась на отдельных станках, так как настройка на обработку каждого станка была индивидуальной, что сказывалось на качестве обработки как самих поверхностей, так и на равномерности толщины стенки оболочки (что является определяющим параметром для данных деталей) на различных ее участках, что сказывалось на производительности оборудования и качестве получаемых изделий. Измерение толщин стенки изделия в различных его сечениях при значительных габаритах занимает существенную часть технологического времени обработки детали, что также сказывается на производительности станка.
Целью предлагаемой полезной модели является создание специального станка для обработки шлифованием оболочек сложной пространственной формы свободного от перечисленных недостатков.
Поставленная цель достигается тем, что в известном станке, содержащем станину с направляющими, переднюю бабку со шпинделем и коробкой подач, главный привод, суппорт с ползушкой, заднюю бабку с пинолью и элементами ее перемещения по направляющим станины, люнеты, установленные на направляющих станины с возможностью перемещения относительно продольной оси станка и установленный на суппорте инструментальный узел, в нем инструментальный узел выполнен в виде сменных для наружной и внутренней поверхностей обрабатываемой детали снабженных индивидуальными приводами шлифовальных механизмов и установлен на снабженном индивидуальным приводом и сопряженным с ползушкой поворотном столе, шпиндель снабжен планшайбой, выполненной с возможностью закрепления обрабатываемой детали как для внутренней, так и наружной обработки, причем главный привод, приводы инструментальных узлов и поворотного стола через силовые согласующие элементы соединены с системой числового программного управления (ЧПУ), а инструментальные узлы снабжены датчиками контроля кривизны внутренней и наружной обрабатываемых поверхностей, при этом выходы датчиков подключены на вход системы ЧПУ. Такое конструктивное
выполнение станка позволяет максимально механизировать и автоматизировать процесс обработки полых деталей из композиционных материалов сложной пространственной формы.
Предлагаемая полезная модель представлена на чертежах, где:
- на Фиг.1 показан общий вид станка;
- на Фиг.2 показан вид на станок справа;
- на Фиг.3 показан вид на закрепленную деталь для обработки внутренней поверхности;
- на Фиг.4 показан вид на закрепленную деталь для обработки наружной поверхности;
- на Фиг.5 показан общий вид узла для наружной обработки поверхности;
- на Фиг.6 показан узел крепления шлифовального инструмента;
- на Фиг.7 показан узел для внутреннего шлифования поверхности;
- на Фиг.8 показан общий вид датчика контроля кривизны поверхности;
- на Фиг.9 показана блок-схема взаимосвязей системы ЧПУ, датчиков и приводов станка и согласующих элементов.
Станок содержит (см. Фиг.1, 2) станину 1 с направляющими 2, переднюю бабку 3 со шпинделем 4 и коробкой подач 5, главный привод 6, суппорт 7 с кареткой 8 и поворотным столом 9, снабженным приводом 10. На столе закреплен обрабатывающий узел 11 с обрабатывающим инструментом 12 и приводом 13. На направляющих 2 станины 1 установлен люнет 14 и задняя бабка 15. На шпинделе 4 закреплены планшайбы 16, к которым прикрепляется обрабатываемая деталь 17 через промежуточные элементы 18, которые включают (См. Фиг.3, 4) упор 20, корпус 21, кожух 22, поджимную шайбу 23, запирающую шайбу 24, цанговый розжим 25, центральную опору 26. На обрабатывающем узле 11 устанавливаются число-импульсные датчики 27, идентичные конструктивно и отличающиеся только длиной щупа и его положением относительно контролируемой поверхности (щуп для контроля внутренней поверхности располагается
перпендикулярно к внутренней образующей поверхности, щуп для контроля внешней поверхности - соответственно перпендикулярно к внешней образующей). Датчики содержат корпус, в котором закреплен число-импульсный преобразователь 28 и связанный с ним щуп 29. Станок снабжен системой ЧПУ 30, системой подачи смазочно-охлаждающей жидкости 31 к обрабатывающему инструменту, системой смазки узлов трения (на чертежах не показана), пультом управления 32, защитным экраном. Приводы подключены к ЧПУ через согласующие элементы 34.
Предлагаемый станок работает следующим образом.
Обрабатываемая деталь 17 (для внутренней обработки) предварительно устанавливается в корпус 21 до упора в деталь 20, закрепляется поджимной 23 и запирающей 24 шайбами, помещается в кожух 22, после чего при помощи цехового грузоподъемного механизма деталь устанавливается на оси центров станка, задней бабкой поджимается к планшайбе 16 шпинделя 4 и также закрепляется. Для наружной обработки деталь закрепляется на центральной опоре 26 цанговым розжимом 25, упором 20 и крепится в планшайбе 16 шпинделя 4, после чего с пульта управления оператором включается система подачи СОЖ, система смазки узлов трения, главный привод, привод поворотного стола суппорта, приводы обрабатывающих инструментальных узлов и система ЧПУ, в которую предварительно вводится программа обработки детали и производится ее обработка, при этом периодически датчиками производится контроль кривизны обрабатываемой поверхности в заранее рассчитанных поперечных сечениях детали, что дает возможность оценить значение толщины ее стенок в различных сечениях и, соответственно, внести необходимые поправки в программу обработки.
После завершения обработки и при достижении заданных расчетных характеристик оболочки станок отключается в соответствующем порядке.
Предлагаемая конструкция станка позволяет получать полые детали сложной пространственной формы с заданными характеристиками при высоком качестве и производительности.
Предлагаемые технические решения реализованы в станке модели РТ663Ф3 производства Рязанского станкостроительного завода (ОАО «РСЗ»).
Библиографические ссылки:
1. В.И.Кальченко, «Шлифование криволинейных поверхностей крупногабаритных деталей», М., «Машиностроение», 1979 г., стр.56-64.
2. А.с №218684, БИ №17, 1968 г., стр.147, А.с. №512029, БИ №16, 1976 г., стр.87.
3. Каталог станков Рязанского станкостроительного завода, вып. №2, 2001 г., стр.4-7.