Шпиндельная головка сверлильного станка радиального типа представляет собой самостоятельный агрегат, в котором объединены коробка скоростей, коробка подач, механизм подачи, шпиндель и механизм для перемещения и закрепления головки. В качестве примера рассмотрим шпиндельную головку сверлильного станка 2A53. Коробка скоростей (рис. 1) расположена в верхней части шпиндельной головки и сообщает шпинделю 6 12 реверсируемых скоростей в диапазоне 50-2240 об/мин. Коробка скоростей сверлильного станка приводится от двухскоростного электродвигателя 1 (n = 1420/2840 об/мин). Далее через зубчатую пару 21/33 движение передается на специальную двустороннюю мнoгoдисковую фрикционную муфту 2, управляемую вилкой 5. Переключением двусторонней муфты и двухскоростного двигателя валу IV сообщаются четыре различных скорости либо через зубчатую пару 36/39, либо через зубчатую передачу 28/28 * 28/42; паразитное колесо изменяет направление вращения вала IV. Вал VI представляет собой чугунную гильзу с внутренними зубьями - шлицами, в которую входит зубчатый (шлицевый) конец шпинделя.
На гильзе 6 сидит двухвенцовый блок 29-51, который может занимать три положения. В первом положении меньшее зубчатое колесо z = 29 блока зацепляется с колесом z = 39 вала IV, во втором положении большое зубчатое колесо z = 51 блока зацепляется с колесом z = 17 того же вала. Таким способом получаются восемь верхних скоростей ряда, причем для сохранения неизменным направления вращения шпинделя при переключении муфты 2 автоматически реверсируется электродвигатель. В третьем положении блока зубчатое колесо z = 51 полого вала VI зацепляется с колесом z = 17 вала V (вала перебора), который получает вращение от вала IV через зубчатую пару 15/60. Таким способом получаются четыре нижних скорости ряда. Также в этом случае в нужный момент происходит автоматическое реверсирование электродвигателя.
Рис. 1. Коробка скоростей сверлильного станка 2A53.
Обод 4 нижней части муфты 2 охватывается тормозом 3, который останавливает шпиндель при перестановке вилки 5 в среднее положение. Реверсирование шпинделя осуществляется электродвигателем.
Коробка скоростей сверлильного станка снабжена механизмом переключения скоростей (рис. 2), позволяющим установить заранее скорость шпинделя, необходимую для следующей операции во время работы станка. Включение этой заранее установленной скорости происходит после остановки шпинделя простым движением одной рукоятки.
Основным элементом механизма является блок 5, состоящий из двух дисков с отверстиями, расположенными в определенном порядке. Против дисков находятся попарно сблокированные толкатели 2 и 4. Толкатели 4 находятся в контакте с рычагом 3, который через детали 16, 17, 18, 19, 14 и 12 связан со штангой 13, на которой находится вилка, соединенная с блоком зубчатых колес 29-51 (см. рис. 1) коробки скоростей. Рычаг 3 (рис. 2) может занимать три положения, что соответствует трем положениям двухвенцового блока 29-51.
Толкатели 2 находятся в контакте с рычагом 1, связанным через промежуточные детали с валиком 20, в котором закреплен палец 22. Рычаг 1 может занимать два положения. При первом положении палец 22 соединяет зубчатый сектор 21 с полым валиком 24, на котором сидит рукоятка 25. При втором положении полый валик 24 соединяется с сектором 23. Зубчатый сектор 21 соединен с рейкой, нарезанной на стакане 27 непосредственно, а сектор 23 - через промежуточное зубчатое колесо 30. Таким образом, поворот рукоятки 25 в одном направлении может вызвать перемещение стакана 27 в разных направлениях в зависимости от положения пальца 22. Стакан 27 через пружину 28 связан со штангой 29 (рис. 2), перемещающей вилку 5 (рис. 1) в коробке скоростей. Следовательно, поворотом рукоятки 25 включают верхнюю или нижнюю часть двусторонней фрикционной муфты коробки скоростей, т. е. изменяют числа оборотов шпинделя. Наличие промежуточного колеса 30 позволяет включить правое вращение шпинделя движением рукоятки 25 вниз и левое вращение - движением ее вверх. Среднему положению рукоятки 25 соответствует остановка шпинделя. Электродвигатель привода шпинделя в этом положении рукоятки отключается переключателем 26.
Таким образом, перемещение блока 5 в осевом направлении (вниз) вызовет:
- во-первых, установку двухвенцового блока 29-51 (рис. 1), коробки скоростей сверлильного станка в требуемое положение;
- во-вторых, подготовку механизма к включению верхней или нижней части двусторонней фрикционной муфты 2 (рис. 1).
Рис. 2. Механизм переключения скоростей станка 2A53.
Предварительный набор (выбор) скорости шпинделя заключается в том, что поворотом избирательной рукоятки 6, связанной с блоком 5 и лимбом 15, на лимбе устанавливают требуемую скорость. При этом поворачивается блок 5, и против толкателей 2 и 4 устанавливаются соответствующие отверстия в дисках. Одновременно поворачиваются кулачки 7 и 8, сидящие на оси рукоятки 6, которые действуют на переключатели 9 и 10 числа оборотов и направления вращения двускоростного электродвигателя. После остановки станка с помощью рукоятки 25 и смены инструмента, поворотом переключающей рукоятки 31, связанной рычагом II с блоком 5, производится окончательная подготовка станка к пуску (в это время блок 5 перемещается вниз). Далее, поворотом рукоятки 25 включают правое или левое вращение шпинделя с требуемой скоростью.
Освобожденная рукоятка 31 позволяет отвести блок 5 в исходное по ложение с помощью пружины 19, действующей на рычаг 11. Таким образом, механизм переключения подготовлен к следующему предварительному набору скорости.
Коробка подач сверлильного станка (рис. 3) получает вращение от вала VI коробки скоростей (см. рис. 1) через зубчатую передачу 30/66 * 23/34, вал VIII и далее через зубчатую пару 17/39 (рис. 3) на вал XI. Таким образом, коробка подач связана со шпинделем жесткой кинематической целью. Восемь вели чин подачи (0,06-122 мм/об) при данном числе оборотов шпинделя получаются с помощью переключений двухвенцового блока 17-38 на валу IX, и четырехвенцового блока 17-34-28-22 на валу XI, управляемых одной рукояткой 6. Поворот этой рукоятки вокруг горизонтальной оси вместе с барабаном 4 приводит к перемещению рейки 1 посредством зубчатого колеса 5. Сидящая на рейке вилка 2 перемещает четырехвенцовый блок в четыре фиксированных положения.
Рис. 3. Коробка подач сверлильного станка 2A53.
При повороте рукоятки 6 в прорези барабана 4 происходит перемещение валика 3, на конце которого нарезана круглая рейка, зацепленная с валом шестерней 8. Далее через зубчатую пару движение передается рейке 9, на которой сидит вилка 7, перемещающая двухвенцовый блок в два фиксированных положения. Коробка подач смонтирована в отдельном корпусе, который крепится к передней плоскости корпуса шпиндельной головки.
Механизм подачи сверлильного станка (рис. 4) обеспечивает:
- механическую подачу шпинделя с заданной скоростью;
- автоматическое выключение механической подачи при достижении заданной глубины сверления;
- быстрое ручное перемещение шпинделя;
- тонкую ручную подачу шпинделя.
Для получения механической подачи головка 8, сидящая на зубчатом (шлицевом) конце вала 18, вводится с помощью рукояток 5 в зацепление с зубчатым колесом 11, С этой целью к головке 8 прикреплен диск 10, имеющий внутренний и наружный зубчатые венцы.
Зубчатое колесо 11, свободно сидящее на валу 18, торцовыми кулачками соединено с червячным колесом 12, получающим вращение от червяка 19, который связан с коробкой подач посредством зубчатой муфты 10 (см. рис. 3). На левом конце вала 18 нарезано зубчатое колесо 17, зацепляющееся с рейкой пиноли 13, в которой вращается шпиндель 14 (рис. 4).
Механическая подача автоматически выключается специальным устройством, состоящим из лимба 9, упора 2, кнопки с эксцентриковой шейкой 4 и фиксатора 3.
Поворотом кнопки 4, закрепленной на лимбе 9, фиксатор 3 выводится из зацепления с наружным зубчатым венцом диска 10. Освобожденный лимб поворачивается на необходимое число делений и вновь закрепляется на диске 10 с помощью фиксатора 3. Затем, перемещением кнопки 4 в осевом направлении выдвигается упор 2, который в конце заданного поворота нажимает на ролик 1, связанный с рычагом выключения зубчатой муфты 10 (см. рис. 3).
Быстрая ручная подача шпинделя производится вращением рукояток 5 при выведенной из зацепления с зубчатым колесом 11 головке 8. Тонкая ручная подача производится с помощью маховичка 21 (рис. 4), закрепленного на валу червяка 19. При этом зубчатая муфта 10 (см. рис. 3) выключается рукояткой 20.
Для ручного перемещения шпиндельной головки служит маховик 6, связанный посредством валика 7 и зубчатой передачи 15-16 с рейкой, закрепленной на траверсе.
Рис. 4. Механизм подачи сверлильного станка 2A53.
Жесткое крепление шпиндельной головки в заданном положении производится эксцентриковым механизмом, расположенным с задней стороны корпуса головки. Одновременно с креплением головки происходит закрепление наружной колонны станка.
Шпиндельные головки радиально сверлильных станков больших размеров обеспечивают значительно больший диапазон регулирования скоростей шпинделя и величин подачи, нежели шпиндельные головки небольших станков. Число ступеней скорости шпинделя и величин подачи также увеличено. Шпиндельные головки тяжелых сверлильных станков радиального типа снабжены механизмами управления, позволяющими производить предварительный выбор скоростей и подач. Переключение скоростей и подач осуществляется электромеханическим или гидравлическим способом.
Применение таких механизмов значительно сокращает вспомогательное время, необходимое для переключения скоростей и подач, что особенно важно для радиально-сверлильных станков, т.к. на них чаще всего выполняются операции, требующие смены инструмента, а следовательно, изменения режимов резания.
Дальнейшее уменьшение затрат времени переключения скоростей и подач достигается оснащением шпиндельных головок механизмами, обеспечивающими автоматическое переключение режима при переходе к следующей операции.
Наиболее перспективна в отношении удобства автоматизации переключения скоростей и подач шпиндельная головка сверлильного станка со встроенными электромагнитными муфтами. Переключение режима при одношпиндельной головке должно быть связано с отводом шпинделя в исходное положение, а в случае применения револьверной головки, оснащенной несколькими инструментами, - с ее поворотом.
