Координатно-растачивальные станки: типы, функции и преимущества

Что такое координатно-растачивальный станок?

Координатно-растачивальный станок (jig borer) — тип станочного инструмента, изобретенный к концу Первой мировой войны для быстрого и точного позиционирования центров отверстий. Изобретен независимо в Швейцарии и США.

Похож на специализированный фрезерный станок, обеспечивающий инструменталистам и матричников более высокую точность позиционирования (повторяемость) и точность, чем универсальные станки.

Хотя способен на легкое фрезерование, координатно-растачивальный станок больше подходит для высокоточного сверления, растачивания и заточки, где шток или шпиндель не испытывают значительных боковых нагрузок, как при фрезеровке. Результат — станок, спроектированный для точности позиционирования, а не для интенсивного удаления материала.

Типичный станок имеет стол примерно 400 × 200 мм (16 × 8 дюймов), перемещаемый крупными volantами с микрометрическими шкалами и верньерами на тщательно изготовленных валах с высокой передачей — это позволяет устанавливать позиции по двум осям с точностью 0.0001 дюйма (2.5 микрон).

Обычно используется для растачивания до точного размера мелких отверстий, просверленных менее точным оборудованием примерно в правильном месте (маленькое отверстие строго внутри зоны будущего большого).

Координатно-растачивальные станки ограничены материалами, достаточно мягкими для растачивания. Часто оснастка закаляют; для растачивания это требует сначала растачать, затем закалять — может дать искажения. Поэтому был разработан координатно-шлифовальный станок — с точностью растачивального, но способный работать с закаленными материалами.

История

До появления координатно-растачивального станка центрирование отверстий делалось либо разметкой (быстро-неточно или кропотливо-точно), либо сверлильными приспособлениями (сделанными кропотливой разметкой).

Станок изобрели для ускорения изготовления сверлильных приспособлений, но в итоге устранили их необходимость — высокая точность стала доступна прямо для деталей.

Революционный принцип: улучшения управления станками, ускорявшие изготовление приспособлений, по сути ускоряли сам процесс резания, для которого приспособление было лишь средством.

Развитие координатно-растачивального станка продвинуло технологию к НЦ и ЧПУ. Он логически расширил ручную технологию, включив концепции, ставшие рутиной при ЧПУ:

• Координатное измерение (все размеры от одной базы);
• Работа в «десятых» (десятитысячных дюйма, 0.0001") как повседневная возможность (ранее — только у мастеров);
• Отказ от приспособлений.

Фрэнклин Д. Джонс в учебнике «Machine Shop Training Course» (5-е изд.) отмечал:

«Во многих случаях координатно-растачивальный станок — "устранитель приспособлений". То есть такой станок можно использовать вместо приспособления, когда объем работ не оправдывает его изготовление или нет времени на это».

Множество инноваций принадлежит компании Moore Special Tool Company. В частности, внедрение закаленных и точных винтов, изготовленных шлифованием, вместо мягких винтов с компенсирующей гайкой.

Технологические прорывы, приведшие к координатно-растачивальному станку и НЦ, открыли эру ЧПУ и САПР/КАМ, радикально изменив производство.

Типы координатно-растачивальных станков

Два основных типа:

• Вертикально-фрезерный тип
• Портальный (планерный) тип

1. Вертикально-фрезерный тип

Конструктивно связан с вертикально-фрезерным станком. Шпиндель вращается на вертикальной колонне, горизонтальный стол стоит на станине перед колонной.

Заготовка устанавливается на столе. Позиционирование осуществляется составными движениями стола — перпендикулярно и параллельно лицу колонны.

2. Портальный тип

Две вертикальные колонны по бокам стола, закрепленные на станине. Стол имеет возвратно-поступательное движение для настройки заготовки. Шпиндель закреплен на перекладине, соединяющей колонны.

В портальном станке две координатные перемещения для центрирования отверстий: продольное стола и поперечное шпинделя вдоль перекладины.

Применение координатно-растачивальных станков

• Пилотные отверстия.
• Изготовление составных и последовательных штампов.
• Сверление отверстий в втулках штампов.
• Штампы, приспособления, матрицы, втулки для шлифовки закаленных деталей.
• Центрировочные штыри в снятной пластине или комплекте штампа.