Координатно-расточные станки: типы, функции и точные применения

Что такое координатно-расточной станок?

Координатно-расточной станок (jig borer) — тип станка, изобретенный в конце Первой мировой войны для быстрой и точной установки центров отверстий. Изобретен независимо в Швейцарии и США.

Похож на специализированный фрезерный станок, предоставляющий инструментальщикам и матричникам более высокую точность позиционирования (повторяемость) и точность, чем универсальные станки.

Хотя способен на легкое фрезерование, координатно-расточной станок больше подходит для высокоточного сверления, расточки и растачивания, где шток или головка не испытывают значимых боковых нагрузок, как при фрезеровании. Результат — станок, спроектированный для точности позиционирования, а не для интенсивного снятия материала.

Типичный координатно-расточной станок имеет стол примерно 400×200 мм (16×8 дюймов), перемещаемый крупными volant'ами 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 мкм).

Обычно используется для доводки до точного размера меньших отверстий, просверленных менее точным оборудованием примерно в правильном месте (то есть маленькое отверстие строго внутри области, подлежащей расточке для большого отверстия).

Координатно-расточные станки ограничены обработкой материалов, достаточно мягких для расточки. Часто оснастка (jig) закаляется; для координатно-расточного станка это требует сначала расточить, потом закалять, что может дать деформацию. Поэтому был разработан координатно-шлифовальный станок — станок с точностью координатно-расточного, но способный обрабатывать закаленные материалы.

История

До появления координатно-расточного станка центрировка отверстий делалась либо разметкой (быстро-неточно или кропотливо-точно), либо сверлильными жгутами (самих изготовленных кропотливой разметкой).

Координатно-расточной станок изобрели для ускорения изготовления сверлильных жгутов, но он устранил необходимость в жгутах вообще, делая высокую точность напрямую доступной для деталей, для которых жгуты создавались.

Революционный принцип: достижения в управлении станками, ускорявшие изготовление жгутов, фундаментально были способом ускорить сам процесс резания, для которого жгут был лишь средством к цели.

Таким образом, развитие координатно-расточного станка способствовало прогрессу станочного инструментария к позднейшей ЧПУ и СНЦ. Координатно-расточной станок стал логическим продолжением ручной технологии, начавшей внедрять концепции, ставшие рутиной в ЧПУ/СНЦ:

• Координатная размерность (размерность всех расположений на детали от одной базы);
• Работа в «десятых» (десятитысячных дюйма, 0,0001 дюйма) как быстрой повседневной возможности станка (ранее — прерогатива специальных, трудоемких, ремесленных навыков);
• Исключение жгутов вообще.

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

«Во многих случаях координатно-расточной станок — это "устранитель жгутов". То есть такой станок может использоваться вместо жгута, когда объем работы не оправдывает изготовление жгута или когда нет времени на его изготовление».

Несколько инноваций в развитии координатно-расточного станка принадлежат Moore Special Tool Company. В частности, внедрение закаленных точных винтов, изготовленных шлифованием, а не мягких винтов с компенсирующей гайкой.

Технологические достижения, приведшие к координатно-расточному станку и ЧПУ, предвещали эру СНЦ и САПР/КАМ, кардинально изменив производство многих товаров.

Типы координатно-расточных станков

Существует два основных типа:

• Вертикально-фрезерный тип
• Портальный (планерный) тип

1. Вертикально-фрезерный тип

По конструкции соответствует вертикально-фрезерному станку. Шпиндель вращается на вертикальной колонне, а горизонтальный стол стоит на станине перед колонной.

Позиция закрепления детали на столе. Она задается составными движениями стола: перпендикулярно и параллельно фронту колонны.

2. Портальный (планерный) тип

Имеет две вертикальные колонны по бокам стола, закрепленные на станине. Стол имеет возвратно-поступательное движение для наладки детали. Шпиндель закреплен на поперечине, соединяющей две вертикальные колонны.

В портальном координатно-расточном станке две координатные перемещения для центровки отверстия задаются: продольным движением стола и поперечным движением шпинделя вдоль поперечины.

Применение координатно-расточных станков

Применения:

• Координатно-расточной станок используется для пилотных отверстий.
• Для изготовления составных и прогрессивных матриц.
• Для сверления отверстий в жгутовых бушнах.
• Часто используется для жгутов, оснасток, матриц и бушн для шлифовки закаленных деталей.
• Также для выравнивающих штифтов в страйпере или комплекте матрицы.