Расточная машина

Расточная машина — это металлорежущий станок, предназначенный для обработки отверстий (растачивания) с высокой точностью, а также для обработки наружных и торцевых поверхностей, нарезания резьбы и выполнения других операций. Основное назначение расточных станков — увеличение диаметра уже имеющихся отверстий, обеспечение их строгой соосности, параллельности и перпендикулярности относительно базовых поверхностей, а также обработка отверстий в крупногабаритных деталях, которые невозможно обработать на других типах станков.

История развития

Первые прообразы расточных станков появились в конце XVIII века в связи с потребностями артиллерийского и машиностроительного производства. В 1775 году английский инженер Джон Уилкинсон построил первый горизонтальный расточной станок для обработки цилиндров паровых машин Джеймса Уатта. Этот станок позволял растачивать отверстия диаметром до 1,8 метра с точностью, достаточной для создания паровых цилиндров.

В XIX веке конструкция станков совершенствовалась: появились механизмы подачи, более жесткие станины, а также возможность регулировки скорости вращения шпинделя. В России первые расточные станки начали применяться на оружейных заводах Тулы и Ижевска в середине XIX века. В XX веке, с развитием электроники и гидравлики, станки стали оснащаться системами ЧПУ (числового программного управления), что позволило автоматизировать процесс обработки и повысить точность до микрометров.

Классификация расточных станков

Расточные станки классифицируются по нескольким основным признакам: по типу расположения шпинделя, по конструктивным особенностям, по степени автоматизации и по назначению.

По типу расположения шпинделя

• Горизонтально-расточные станки — наиболее распространенный тип. Шпиндель расположен горизонтально. Предназначены для обработки крупных корпусных деталей (блоки цилиндров, корпуса редукторов, станины). Обеспечивают высокую точность при растачивании глубоких отверстий.
• Координатно-расточные станки — высокоточные станки, оснащенные прецизионными измерительными системами (оптические линейки, лазерные интерферометры). Позволяют обрабатывать отверстия с точностью взаимного расположения до 0,001 мм. Используются в инструментальном производстве и при изготовлении эталонных деталей.
• Алмазно-расточные станки — специализированные станки для чистовой обработки отверстий алмазными или твердосплавными резцами. Обеспечивают высокое качество поверхности (шероховатость до Ra 0,32 мкм). Применяются в авиастроении, приборостроении и производстве гидравлики.
• Вертикально-расточные станки — шпиндель расположен вертикально. Используются для обработки деталей, у которых ось отверстия должна быть строго перпендикулярна базовой плоскости (например, в штампах и пресс-формах).

По конструктивным особенностям

• Консольные — имеют подвижную консоль, на которой закреплен шпиндельный узел. Обеспечивают большую свободу перемещения, но менее жесткие.
• Бесконсольные (портальные) — шпиндельный узел перемещается по порталу (раме). Обладают высокой жесткостью и точностью, применяются для обработки особо крупных деталей (например, в судостроении).
• Настольные — компактные станки, устанавливаемые на верстаке. Используются в мелкосерийном производстве и ремонтных мастерских.

По степени автоматизации

• Универсальные (ручные) — управление всеми движениями осуществляется оператором вручную. Характерны для ремонтных и единичных производств.
• С ЧПУ — оснащены системой числового программного управления. Позволяют автоматически выполнять сложные циклы обработки, включая растачивание, фрезерование, сверление и нарезание резьбы. Обеспечивают высокую повторяемость и производительность.
• Обрабатывающие центры — многофункциональные станки, совмещающие функции расточного, фрезерного и сверлильного станков. Часто оснащены автоматической сменой инструмента и поворотными столами.

Устройство и основные узлы

Типичный горизонтально-расточной станок состоит из следующих основных узлов:

• Станина — массивная чугунная или сварная конструкция, обеспечивающая жесткость и точность станка. Имеет направляющие для перемещения стола и стойки.
• Стойка (колонна) — вертикальная часть, несущая шпиндельный узел. Перемещается по направляющим станины.
• Шпиндельный узел — вращающийся вал, в который устанавливается расточная оправка или инструмент. Обеспечивает вращение и осевую подачу.
• Стол — рабочая поверхность для закрепления обрабатываемой детали. Может иметь продольное и поперечное перемещение, а также поворотное устройство.
• Пиноль — выдвижная часть шпиндельного узла, позволяющая обрабатывать глубокие отверстия без перемещения всей стойки.
• Привод — электродвигатель, передающий вращение на шпиндель через коробку скоростей. Обеспечивает регулировку частоты вращения.
• Система подачи — механизм, обеспечивающий перемещение стола, стойки или пиноли. В современных станках — с серводвигателями и шарико-винтовыми передачами.
• Система охлаждения — подача смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) в зону резания для отвода тепла и удаления стружки.

Применение

Расточные станки широко используются в различных отраслях промышленности:

• Тяжелое машиностроение — обработка корпусов турбин, редукторов, станин прокатных станов, крупных цилиндров.
• Автомобилестроение — растачивание цилиндров двигателей, обработка корпусов коробок передач, мостов.
• Авиастроение — изготовление деталей шасси, корпусов двигателей, элементов фюзеляжа.
• Судостроение — обработка гребных валов, кронштейнов, корпусных конструкций.
• Инструментальное производство — изготовление штампов, пресс-форм, кондукторов.
• Нефтегазовая промышленность — обработка корпусов насосов, компрессоров, арматуры.

Технологические особенности растачивания

Процесс растачивания заключается в увеличении диаметра отверстия с помощью однолезвийного или многолезвийного инструмента (расточного резца, оправки). Основные параметры режима резания: скорость резания (V, м/мин), подача (S, мм/об) и глубина резания (t, мм).

Точность растачивания зависит от жесткости системы «станок — приспособление — инструмент — деталь» (СПИД). Для достижения высокой точности (IT6-IT7) применяют чистовые проходы с малыми глубинами резания (0,05–0,2 мм) и использованием алмазных или твердосплавных пластин.

Особое внимание уделяется соосности отверстий при их последовательной обработке. Для этого применяют кондукторные втулки, расточные головки с регулируемыми резцами, а также системы активного контроля размеров.

Известные производители

В России и мире существует ряд предприятий, специализирующихся на выпуске расточных станков:

• АО «Станкостроительный завод „Саста“» (Россия, г. Сасово) — выпускает горизонтально-расточные станки с ЧПУ серии 2А622, 2А636.
• ООО «Станкостроительный завод „Тяжстанкогидропресс“» (Россия, г. Новосибирск) — производит тяжелые расточные станки.
• ООО «Станкостроительный завод „Красный пролетарий“» (Россия, г. Москва) — исторический производитель, выпускал координатно-расточные станки.
• PAMA (Италия) — один из мировых лидеров по производству высокоточных расточных станков с ЧПУ.
• TOS Varnsdorf (Чехия) — производит горизонтально-расточные станки серии WHN, WHT.
• Union (Германия) — выпускает прецизионные расточные станки для тяжелой промышленности.

Интересные факты

• Первый расточной станок Уилкинсона был настолько точен, что позволил создать паровой двигатель с КПД, втрое превышающим предыдущие модели.
• В СССР координатно-расточные станки выпускались на заводе «Красный пролетарий» и использовались для изготовления деталей космических аппаратов.
• Современные расточные станки с ЧПУ могут обрабатывать детали длиной до 20 метров и массой до 100 тонн.
• Алмазно-расточные станки способны достигать шероховатости поверхности, сравнимой с зеркальной (Ra 0,02 мкм).

Источники

1. «Металлорежущие станки» / под ред. В. Э. Пуша. — М.: Машиностроение, 1986.
2. «Справочник технолога-машиностроителя» / под ред. А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова. — М.: Машиностроение, 1985.
3. «Расточные станки» / А. С. Проников. — М.: Машгиз, 1963.
4. Каталог продукции АО «Станкостроительный завод „Саста“».
5. Техническая документация TOS Varnsdorf.