Горизонтально-расточной станок: выдвижной шпиндель W, ползун, планшайба, отличие от горизонтального ОЦ

Станок для крупных корпусов с точными соосными отверстиями: как устроены стойка, шпиндельная бабка, ползун и выдвижной шпиндель, зачем планшайба, чем расточной станок отличается от горизонтального обрабатывающего центра и что спросить у клиента.

12 мин чтения

Коротко

Горизонтально-расточной станок — станок с горизонтальным шпинделем для крупных корпусных деталей, где главное — точные отверстия и их взаимное положение.
Его отличительный узел — выдвижной расточный шпиндель: он выдвигается из ползуна по оси W и дотягивается до отверстий глубоко внутри корпуса.
Ползун (ось Z) выходит из шпиндельной бабки, бабка ездит по стойке вверх-вниз (Y), стойка — вдоль станины (X). Деталь стоит на поворотном столе (B′) или на неподвижном столе.
Планшайба с радиальным суппортом (ось U) растачивает отверстия большого диаметра и подрезает торцы, меняя вылет резца на ходу.
От горизонтального ОЦ отличается размером детали, вылетом шпинделя и задачей: ОЦ — серия корпусов с паллетами, расточной — крупные и тяжёлые корпуса штучно и малыми партиями.

Назначение

Горизонтально-расточной станок обрабатывает крупные корпусные детали: корпуса редукторов, насосов, турбин, станины, рамы. Главная задача — растачивание: точная обработка отверстий под подшипники и валы, когда важны диаметр, соосность отверстий в разных стенках и расстояния между осями. Кроме того, станок фрезерует плоскости, сверлит и нарезает резьбу.

Вид сверху на цех с крупным горизонтально-расточным станком: высокая стойка, поворотный стол, ограждение. — Крупный горизонтально-расточной станок: высокая стойка на своей станине и поворотный стол для тяжёлых деталей.Фото: NeleKirk, CC BY-SA 4.0 · источник

ISO 3070-2 определяет растачивание как обработку отверстия однолезвийным инструментом, который вращается вместе со шпинделем, пока деталь стоит. Стандарт называет и типичный приём: соосные отверстия в противоположных стенках растачивают либо выдвижным шпинделем насквозь через всю деталь, либо с двух сторон, повернув стол на 180°.

Компоновка и оси

Горизонтально-расточной станок с подвижной стойкой, вид сбоку. Стойка ездит вдоль своей станины (X), шпиндельная бабка — по стойке (Y), ползун выдвигается к детали (Z), расточный шпиндель — из ползуна (W). Деталь на поворотном столе (B). Схема не в масштабе.

ISO 3070-2 делит горизонтально-расточные станки на три типа: с неподвижной стойкой и столом на крестовых салазках; с подвижной вдоль оси X стойкой (напольный тип); со стойкой, которая движется вдоль оси шпинделя. Оси напольного станка по этому стандарту:

X — стойка ездит по станине поперёк шпинделя;
Y — шпиндельная бабка движется по стойке вверх и вниз;
Z — ползун выдвигается из бабки вдоль оси шпинделя;
W — расточный шпиндель выдвигается из ползуна, тоже вдоль оси шпинделя;
R′ — движение стола вдоль оси шпинделя, если стол подвижный;
B′ — поворот стола вокруг вертикали, если стол поворотный;
U — радиальное движение суппорта на планшайбе, если она стоит.

Штрих у R′ и B′ означает, что движется деталь, а не инструмент (ГОСТ 23597-79). Радиальный суппорт ГОСТ тоже советует обозначать U.

Z и W параллельны: по ГОСТ 23597-79 дополнительное прямолинейное движение параллельно Z обозначают W. Но в разных станках буквы распределены по-разному: ISO 3070-3 буквой W обозначает движение стойки вдоль оси шпинделя, а ISO 3070-1 — движение ползуна. Поэтому оси конкретного станка смотрят по схеме в его паспорте.

ISO 3070-2 отмечает, что такие станки обычно комплектуют и неподвижным столом, и подвижным поворотным. Стандарт особо подчёркивает роль фундамента: станина стойки, фундамент и станина стола работают как одно основание станка.

Основные узлы

Слева: выдвижной шпиндель проходит через обе стенки корпуса, соосные отверстия растачиваются с одной стороны. Справа: планшайба вращается вместе со шпиндельным узлом, радиальный суппорт с резцом движется по радиусу (U). Схема не в масштабе.

Выдвижной расточный шпиндель (W). Он движется внутри ползуна или бабки и выдвигается к детали. Так инструмент дотягивается до отверстий в глубине корпуса и проходит насквозь через несколько стенок. Чем дальше выдвинут шпиндель, тем больше он прогибается под силой резания, поэтому технолог старается работать с наименьшим вылетом.

Расточная оправка в горизонтальном шпинделе обрабатывает деталь, закреплённую на угловой плите. — Растачивание горизонтальным шпинделем: деталь закреплена на угловой плите, расточная оправка подходит к отверстию сбоку.Фото: Julia Švarc, CC BY-SA 4.0, кадрировано · источник

Ползун (Z). Подвижная балка, которая выходит из шпиндельной бабки; в русских терминах ISO 3070-2 — подвижный корпус шпинделя. Ползун массивнее выдвижного шпинделя, поэтому тяжёлую работу стараются вести с ползуна, а на его торец ставят дополнительные головы.

Планшайба. Вращающийся диск на шпиндельной бабке с радиальным суппортом — салазками, которые двигают резец по радиусу (ось U). Планшайба подрезает торцы фланцев, растачивает отверстия большого диаметра, проточки и канавки. ISO 3070-2 упоминает планшайбу в основном как дополнительную принадлежность. Не путайте с планшайбой карусельного станка — там так называют круглый стол, на котором вращается деталь.

Дополнительные головы. ISO 3070-2 и ISO 17543-1 описывают универсальные головы, которые ставят на ползун: угловые, с делением по углу, с двумя поворотными осями. Они разворачивают шпиндель, и станок обрабатывает деталь с разных сторон и под углом. Несколько голов можно хранить в магазине голов.

Поворотный стол. ISO 3070-2 перечисляет три его задачи: повернуть деталь на нужный угол, подавать её по кругу при фрезеровании и даже вращать при точении.

Отличие от горизонтального ОЦ

У обоих шпиндель горизонтален и есть поворотный стол. Разница — в задаче и размерах.

	Горизонтальный ОЦ	Горизонтально-расточной станок
Детали	Корпуса малого и среднего размера, серия	Крупные и тяжёлые корпуса, штучно и малыми партиями
Шпиндель	Обычно не выдвигается	Выдвижной шпиндель W и ползун Z: дотягивается вглубь корпуса
Деталь	На паллете, паллеты меняются	На поворотном или неподвижном столе, часто краном
Автоматизация	Магазин инструмента, сменщик паллет	Магазин голов и инструментов — по комплектации
Растачивание	Расточной инструмент в шпинделе	Выдвижной шпиндель, планшайба, проход насквозь через стенки

ISO 10791-1 описывает обрабатывающий центр как станок, который сам меняет инструмент из магазина по программе. Расточной станок с ЧПУ тоже может это делать, но его особенность — не автоматизация серии, а вылет и размер.

Типовые детали

корпуса крупных редукторов и коробок передач;
корпуса насосов, компрессоров, турбин, арматуры большого диаметра;
станины и стойки станков, рамы прессов;
корпуса подшипников и опор с соосными отверстиями;
крупные сварные узлы горного, судового и энергетического оборудования.

Какие параметры смотреть в КП

Параметр	Что он значит для клиента
Тип станка: со столом или напольный	Какую массу и размер детали он примет
Диаметр выдвижного шпинделя и ход W	Насколько глубоко шпиндель дотянется и насколько жёстко будет растачивать на вылете
Ход ползуна Z	Вылет для фрезерования и для работы с дополнительными головами
Ходы X и Y	Размер детали, который станок обработает без перестановки
Поворотный стол: размер, нагрузка, точность поворота	От точности поворота зависит соосность отверстий, расточенных с двух сторон
Мощность и момент шпинделя	Растачивание и фрезерование крупных отверстий и плоскостей по стали и чугуну
Планшайба, угловые и универсальные головы	Можно ли подрезать торцы, растачивать большие диаметры, обрабатывать стороны под углом
Магазин инструментов и голов	Сколько операций станок сделает без участия оператора
Фундамент и монтаж	Кто проектирует фундамент, кто делает выверку

На что смотреть при выборе

Если в корпусе отверстия глубоко внутри или в нескольких стенках → выдвижной шпиндель с достаточным ходом W.
Если нужна соосность отверстий в противоположных стенках → точность поворота стола или проход шпинделем насквозь.
Если детали очень крупные и тяжёлые → напольный станок с неподвижным столом и отдельным поворотным столом.
Если нужно подрезать торцы и растачивать большие диаметры → планшайба.
Если на детали поверхности под углом → универсальные головы.
Если детали средние, а партии большие → сравните с горизонтальным ОЦ: паллеты могут оказаться выгоднее вылета.

Вопросы клиенту

Пришлите чертежи типовых корпусов: где отверстия, какие диаметры, насколько глубоко внутри?
Какие допуски на диаметры, соосность и межосевые расстояния?
Какие габариты и масса деталей? Как их будут ставить — краном, на какой стол?
Нужно ли подрезать торцы и растачивать отверстия большого диаметра?
Есть ли поверхности и отверстия под углом?
Какая программа выпуска: штучно, малые серии, повторяющиеся заказы?
Есть ли место под фундамент и кран нужной грузоподъёмности?

Чего не обещать

«Шпиндель выдвинем на весь ход без потери точности». С ростом вылета шпиндель прогибается сильнее — это закладывают в технологию и в допуски, которые обещают клиенту.
«Это тот же горизонтальный ОЦ, только больше». Задача другая: штучные крупные корпуса и вылет, а не серия на паллетах.
«Станок встанет на обычный пол». Для напольных станков фундамент — часть точности станка.

Как объяснить клиенту

«Расточной станок нужен, когда корпус большой, а отверстия под подшипники должны быть точно на одной оси».
«Шпиндель выдвигается из ползуна и проходит через несколько стенок — соосные отверстия растачиваются с одной установки».
«Планшайба растачивает большие диаметры и подрезает торцы: резец идёт по радиусу, пока она вращается».
«Если корпуса средние и их много, сравним с горизонтальным обрабатывающим центром на паллетах».