ТОКАРНЫЙ СТАНОК С ЧПУ ДЛЯ ПРЕЦИЗИОННОЙ РАЗМЕРНОЙ ОБРАБОТКИ ОБОЛОЧЕК ДВОЙНОЙ КРИВИЗНЫ ИЗ КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к станкостроению, а именно к станкам для шлифования наружных и внутренних поверхностей тонкостенных оболочек двойной кривизны из керамических и композиционных материалов.
Известен станок, содержащий станину, шпиндельную бабку, каретку, поперечные салазки, поворотный стол, и шлифовальную головку, при этом шпиндельная бабка закреплена на станине, содержит шпиндель, и привод вращения шпинделя, станина снабжена продольными направляющими, каретка установлена с возможностью перемещения по продольным направляющим станины, снабжена приводом продольных перемещений и на ней закреплены поперечные направляющие, поперечные салазки установлены с возможностью перемещения по поперечным направляющим каретки и снабжены приводом поперечных перемещений, поворотный стол установлен на поперечных салазках и снабжен приводом поворота, шлифовальная головка закреплена на поворотном столе и содержит шпиндель, на конце которого закреплен шлифовальный круг [Свидетельство РФ на полезную модель №37333, МПК В23В 5/26, Станок токарный / Юдин Н.В. и др., №2003130585, опубл. 20.04.2004].
В этом станке перемещение каретки и поперечных салазок осуществляется вручную оператором станка, что не позволяет с высокой точностью обрабатывать криволинейные поверхности. Поэтому этот станок в основном используется для обработки цилиндрических и конических поверхностей. Это сужает его технологические возможности.
Известен станок, содержащий станину, шпиндельную бабку, каретку, поперечные салазки, поворотный стол, заднюю бабку и две сменные шлифовальные головки для обработки, соответственно, внутренних и наружных поверхностей оболочек, при этом шпиндельная бабка закреплена на станине, содержит шпиндель, установленный в передней и задней опорах корпуса шпиндельной бабки, и привод вращения шпинделя, станина снабжена продольными направляющими, каретка установлена с возможностью перемещения по продольным направляющим станины, снабжена приводом продольных перемещений и на ней закреплены поперечные направляющие, поперечные салазки установлены с возможностью перемещения по поперечным направляющим каретки и снабжены приводом поперечных перемещений, поворотный стол установлен на поперечных салазках и снабжен приводом поворота, задняя бабка установлена с возможностью перемещения по продольным направляющим станины, а каждая из шлифовальных головок снабжена средствами для ее закрепления на поворотном столе и содержит шпиндель, на конце которого закреплен шлифовальный круг [Патент РФ на полезную модель №65416, МПК В24В 5/16, Специальный станок с ЧПУ / Кузнецов Е.А. и др., №2007104943, опубл. 10.08.2007] - прототип.
В этом станке корпус шпиндельной бабки выполнен цельным, поэтому для обеспечения возможности установки шпинделя в корпус шпиндель выполнен ступенчатым, а посадочное отверстие в передней опоре корпуса выполнено большим диаметром, чем посадочное отверстие в задней опоре. Невозможность обработки посадочных отверстий в корпусе с одного прохода без изменения положения резца снижает соосность получаемых отверстий. Точно так же невозможность обработки посадочных диаметров наружной поверхности шпинделя с одного прохода резца снижает их соосность. Все это увеличивает радиальное биение шпинделя, что снижает точность обработки оболочки.
Предлагаемая полезная модель направлена на повышение точности обработки оболочки.
Для решения этой задачи в станке, содержащем содержащий станину, шпиндельную бабку, каретку, поперечные салазки, поворотный стол, заднюю бабку и две сменные шлифовальные головки для обработки, соответственно, внутренних и наружных поверхностей оболочек, при этом шпиндельная бабка закреплена на станине, содержит шпиндель, установленный в передней и задней опорах корпуса шпиндельной бабки, и привод вращения шпинделя, станина снабжена продольными направляющими, каретка установлена с возможностью перемещения по продольным направляющим станины, снабжена приводом продольных перемещений и на ней закреплены поперечные направляющие, поперечные салазки установлены с возможностью перемещения по поперечным направляющим каретки и снабжены приводом поперечных перемещений, поворотный стол установлен на поперечных салазках и снабжен приводом поворота, задняя бабка установлена с возможностью перемещения по продольным направляющим станины, а каждая из шлифовальных головок снабжена средствами для ее закрепления на поворотном столе и содержит шпиндель, на конце которого закреплен шлифовальный круг, согласно полезной модели, шпиндель шпиндельной бабки установлен с возможностью вращения в гильзе с гладкой цилиндрической наружной поверхностью, диаметр посадочного отверстия под шпиндель в передней опоре корпуса шпиндельной бабки равен диаметру посадочного отверстия в задней опоре корпуса, и оба они равны диаметру наружной цилиндрической поверхности гильзы, при этом корпус шпиндельной бабки выполнен разъемным из двух частей, разъединяемых по горизонтальной плоскости, проходящей через ось шпинделя, и снабжен средствами для соединения этих частей между собой.
Кроме того, шпиндель шлифовальной головки для обработки наружных поверхностей оболочки выполнен в виде электрошпинделя со встроенным электродвигателем и вертикально закреплен в корпусе этой шлифовальной головки, а сам корпус шлифовальной головки выполнен разъемным из двух частей, разъединяемых по вертикальной плоскости, проходящей через ось электрошпинделя, и снабжен средствами для соединения этих частей между собой.
Шпиндель шлифовальной головки для обработки внутренних поверхностей оболочки также выполнен в виде электрошпинделя со встроенным электродвигателем и горизонтально закреплен в корпусе этой шлифовальной головки параллельно оси центров станка.
Кроме того, станок снабжен устройством для измерения наружных поверхностей оболочек, снабженным средствами для его закрепления на поворотном столе, и устройством для измерения внутренних поверхностей оболочек, снабженным средствами для его закрепления на шпинделе шлифовальной головки, посредством которой обрабатывают внутренние поверхности оболочек.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами. На фиг.1 изображен вид спереди на станок со шлифовальной головкой для обработки внутренних поверхностей оболочки; на фиг.2 - вид А по фиг.1; на фиг.3 - вид Б по фиг.1; на фиг.4 - вид сверху на станок со шлифовальной головкой для обработки наружных поверхностей оболочки; на фиг.5 изображена шпиндельная бабка, вид сбоку; на фиг.6 - разрез В-В по фиг.5; на фиг.7 изображена шлифовальная головка для обработки наружных поверхностей оболочки; на фиг.8 - шлифовальная головка для обработки внутренних поверхностей оболочки.
Токарный станок с ЧПУ для прецизионной размерной обработки оболочек двойной кривизны из керамических материалов содержит станину 1, шпиндельную бабку 2, каретку 3, поперечные салазки 4, поворотный стол 5, заднюю бабку 6 и две сменные шлифовальные головки для обработки, соответственно, внутренних (7) и наружных (8) поверхностей оболочек. Шпиндельная бабка закреплена на станине, содержит шпиндель 9 и привод вращения шпинделя. Шпиндель 9 установлен с возможностью вращения в гильзе 10 с гладкой цилиндрической наружной поверхностью. Гильза установлена в передней 11 и задней 12 опорах корпуса шпиндельной бабки. Для этого диаметры посадочных отверстий в передней и задней опорах корпуса шпиндельной бабки равны диаметру наружной цилиндрической поверхности гильзы 10. Корпус шпиндельной бабки выполнен разъемным из двух частей, разъединяемых по горизонтальной плоскости, проходящей через ось шпинделя. Крышка 13 шпиндельной бабки соединена с ее основанием 14 при помощи винтов 15. Вращение шпинделя 9 осуществляется при помощи ременной передачи 16, передающей вращение со шкива электродвигателя 17, закрепленного на подмоторной плите, на шкив 18, закрепленный на шпинделе 9.
Станина снабжена продольными направляющими 19, 20, по которым перемещается каретка 3, снабженная соответствующим приводом. Привод продольных перемещений каретки содержит электродвигатель 21 с редуктором и передачу винт-гайка, винт 22 которой установлен в станине с возможностью вращения, а гайка закреплена на фартуке 23, прикрепленном снизу к каретке. Сверху на каретке закреплены поперечные направляющие 24, 25, по которым перемещаются поперечные салазки 4, снабженные соответствующим приводом. Привод поперечных перемещений салазок содержит электродвигатель 26 с редуктором и передачу винт-гайка, винт которой установлен в каретке с возможностью вращения, а гайка закреплена на салазках. Поворотный стол 5 установлен на поперечных салазках и снабжен приводом поворота. Задняя бабка 6 установлена с возможностью перемещения по продольным направляющим 27, 28 станины и снабжена средствами для ее фиксации относительно станины.
Каждая из шлифовальных головок снабжена средствами для ее закрепления на поворотном столе 5. Шлифовальная головка 8 для обработки наружных поверхностей оболочки содержит электрошпиндель 29 со встроенным электродвигателем, который вертикально закреплен в корпусе этой шлифовальной головки. Корпус выполнен разъемным из двух частей, разъединяемых по вертикальной плоскости, проходящей через ось электрошпинделя. При помощи винтов 30 крышка 31 корпуса присоединяется к его основанию 32. Ослабив винты 30, выставляют электрошпиндель по высоте так, чтобы плоскость симметрии С шлифовального круга 33, закрепленного на конце электрошпинделя, совпадала с горизонтальной плоскостью, проходящей через ось центров станка. После этого винты 30 затягивают, фиксируя положение электрошпинделя.
Шлифовальная головка 7 для обработки внутренних поверхностей оболочки содержит электрошпиндель 34 со встроенным электродвигателем, который горизонтально закреплен в корпусе этой шлифовальной головки параллельно оси центров станка. Для этого корпус шлифовальной головки содержит трубу 35, которая закреплена в основании 36 корпуса параллельно оси центров станка. На конце трубы сделан радиальный разрез. С этой стороны в трубе установлен электрошпиндель. Зафиксирован электрошпиндель при помощи винтов 37, стягивающих между собой части разрезанного конца трубы 35. На конце электрошпинделя закреплен шлифовальный круг 38.
Станок снабжен устройством 39 для измерения наружных поверхностей оболочек, снабженным средствами для его закрепления на поворотном столе 5, и устройством для измерения внутренних поверхностей оболочек, снабженным средствами для его закрепления на электрошпинделе 34. Это позволяет проконтролировать точность обработки поверхности без снятия оболочки со станка и, в случае необходимости, внести коррективы в программу обработки. Каждое из измерительных устройств содержит датчик со щупом.
Работает станок следующим образом. Для обработки наружной поверхности оболочку 40 при помощи специального приспособления 41 закрепляют на шпинделе 9 шпиндельной бабки так, чтобы ось оболочки совпадала с осью центров станка, а острый конец оболочки был направлен в сторону задней бабки 6. Заднюю бабку устанавливают в непосредственной близости от оболочки и фиксируют ее положение относительно станины. Выдвигая пиноль задней бабки, вставляют острый конец оболочки во вращающийся грибковый центр 42, вставленный в пиноль. На поворотном столе закрепляют шлифовальную головку 8 для обработки наружных поверхностей. На противоположном конце поворотного стола закрепляют устройство 39 для измерения наружных поверхностей оболочек. Перемещая каретку по продольным направляющим станины и поперечные салазки по поперечным направляющим каретки, устанавливают шлифовальную головку 8 в исходное положение для начала обработки. Включают вращение электрошпинделя 29 головки. Перемещая каретку и поперечные салазки по командам от системы ЧПУ в соответствии с заданной программой, производят шлифование наружной поверхности оболочки. Периодически производят замеры обрабатываемой поверхности. Для этого поворотный стол поворачивают на такой угол, чтобы щуп датчика измерительного устройства 39 был расположен перпендикулярно к обрабатываемой поверхности. В случае необходимости, вносят необходимые поправки в программу обработки.
Для обработки внутренней поверхности оболочку 40 при помощи специального приспособления 43 закрепляют на шпинделе 9 шпиндельной бабки так, чтобы ось оболочки совпадала с осью центров станка, а острый конец оболочки был направлен в сторону шпиндельной бабки. Устанавливают заднюю бабку в непосредственной близости от оболочки и, выдвигая ее пиноль, поджимают оболочку к шпинделю. Фиксируют положение оболочки и приспособления в радиальном направлении при помощи неподвижного люнета 44. Отодвигают заднюю бабку. На поворотном столе закрепляют шлифовальную головку 7 для обработки внутренних поверхностей оболочек. Перемещая каретку по продольным направляющим станины и поперечные салазки по поперечным направляющим каретки, устанавливают шлифовальную головку в исходное положение для начала обработки. Включают вращение электрошпинделя 34 головки. Перемещая каретку и поперечные салазки по командам от системы ЧПУ в соответствии с заданной программой, производят шлифование внутренней поверхности оболочки. Для проведения замеров обрабатываемой поверхности на шпинделе головки закрепляют датчик с контактным щупом. В случае необходимости, вносят необходимые поправки в программу обработки.