CZ286017B6

CZ286017B6 - Obráběcí stroj

Info

Publication number: CZ286017B6
Application number: CZ943101A
Authority: CZ
Inventors: Paul Kobler
Original assignee: Starrag
Priority date: 1993-12-15
Filing date: 1994-12-09
Publication date: 1999-12-15
Also published as: CN1050790C; EP0659520B1; EP0659520A1; CZ310194A3; JPH07195218A; CN1107086A; US5727296A; KR950017075A; TW316866B; RU94043789A; RU2139170C1; DE59309748D1

Abstract

U pětiosého obráběcího stroje je držák (4) nástrojů výkyvný okolo osy (7) natáčení, která v oblasti frézovací hlavy (6) protíná v ostrém úhlu (.alfa.) sklonu osu (5) obrábění, v níž se otáčí frézovací hlava (6). Tento úhel (.alfa.) sklonu je v rozmezí 30 až 60 .degree., s výhodou 45 .degree.. Při výkyvu držáku (4) nástrojů jsou pak nutné jen nepatrné korekce rozdělené na všechny osy. Držák (4) nástrojů může být poměrně krátký, takže jeho deformace jsou malé, čímž je zajištěna vysoká stabilita a přesnost obrábění. Řešení umožňuje dosahovat velkých úhlů natáčení v rozsahu do 90 .degree. nebo i více, aniž by vznikaly problémy kolize, což umožňuje rozsáhlé přizpůsobování polohy břitu nástroje povrchu obrobku. ŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se týká obráběcího stroje, zejména pro frézování turbínových lopatek, lopatek pohonných jednotek a kompresorových kol, obsahující stojan se třemi křížově posuvně uspořádanými suporty, z nichž první suport je posuvně uložen na stojanu, druhý suport je opatřen nástrojovým držákem pro frézovací nástroj, přičemž třetí suport je opatřen upínacím ústrojím obrobku.

Dosavadní stav techniky

Obráběcí stroj tohoto typu je znám z prospektu Boston-Matic 5-Axis Precision Contouring Systém společnosti Boston Digital Corporation. U obráběcích strojů tohoto typu protíná osa natáčení nástrojového držáku osu obrábění v rozsahu obrábění, což má tu výhodu, že při výkyvu frézovacího nástroje za účelem lepšího přizpůsobení se rovině povrchu obrobku, jsou zapotřebí jen nepatrné, obvykle na všechny osy rozdělené vyrovnávací pohyby.

Osa natáčení nástrojového držáku však u stroje, vyobrazeného v uvedeném prospektu, je kolmá na osu obrábění, což způsobuje různé nevýhody. Upínací zařízení frézovacího nástroje má tvar písmene U, čímž je jeho konstrukce poměrně nákladná, především však je upínací zařízení dlouhé, takže se poměrně snadno a silně deformuje v důsledku reakčních sil působících na frézovací nástroj. Z tohoto důvodu není tato konstrukce příliš stabilní, a pokud se požaduje vysoká přesnost obrábění, vznikají různé problémy, neboje třeba, aby celá konstrukce byla velmi masivní.

Navíc je výkyv upínacího zařízení frézovacího nástroje možný jen v jedné rovině, ve které je uspořádáno upínací zařízení obrobku. To omezuje rozsah výkyvu, neboť již při úhlu výkyvu značně menším než 90 dochází ke kolizi.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je odstranit uvedené nevýhody. Toho je dosaženo u obráběcího stroje, zejména pro frézování turbínových lopatek, lopatek pohonných jednotek a kompresorových kol, obsahujícího stojan se třemi křížově posuvně uspořádanými suporty, z nichž první suport je posuvně uložen na stojanu, druhý suport je opatřen nástrojovým držákem pro frézovací nástroj, přičemž třetí suport je opatřen upínacím ústrojím obrobku, podle vynálezu, jehož podstatou je, že nástrojový držák, výkyvné uložený na druhém suportu, je opatřen nucené poháněnou osou natáčení svírající s osou obrábění ostrý úhel, přičemž osa natáčení se protíná s osou obrábění při hrotu frézovacího nástroje, a upínací ústrojí obrobku je připojeno ke svému třetímu suportu prostřednictvím otočné stanice s nucené poháněnou osou uspořádanou rovnoběžně s osou posuvu jednoho ze suportů.

Výhodou tohoto řešení je jednoduchá konstrukce obráběcího stroje, čímž je tento stabilní, a při nízkých nákladech vysoce přesný. Kromě toho připouští velký úhel výkyvu, což umožňuje rozsáhlé přizpůsobení polohy nástroje na orientaci povrchu obrobku, takže lze jednoduše dosáhnout vysoké jakosti povrchu.

Je výhodné, když ostrý úhel a je v rozmezí 30°až 60°.

- 1 CZ 286017 B6

Dále je výhodné, když otáčivý pohyb všech os včetně osy otočné stanice a pohyby všech suportů jsou programově řízeny.

Obráběcí stroj podle vynálezu je zvláště vhodný pro frézování turbínových lopatek a lopatek pohonných jednotek, jakož i kompresorových kol, u nichž se i při poměrně komplikovaném tvaru musí dosáhnout vysoké jakosti povrchu.

Přehled obrázků na výkresech

Příkladná provedení vynálezu jsou znázorněna na výkresech, kde obr. 1 představuje bokorys obráběcího stroje v základní poloze v prvním příkladném provedení, obr. 2 pohled na obráběcí stroj podle obr. 1 s vykývnutým upínacím zařízením nástroje v půdorysu, obr. 3 částečný boční pohled na obráběcí stroj ve směru šipky III zakreslené v obr. 2, obr. 4 schematické znázornění rozsahu vykyvování osy obrábění a obr. 5 částečný boční pohled na obráběcí stroj v základní poloze podle druhého příkladného provedení.

Příklady provedení vynálezu

Obráběcí stroj podle vynálezu je na výkresech znázorněn jen schematicky, neboť vynález se týká principu uspořádání a převedení do praxe není pro odborníka obtížné.

Podle obr. 1 je na horní straně stojanu 1 ve tvaru kvádru v podélném směru a vzhledem k rovině kolmé k horizontální první ose posuvu posuvně uložen první suport 2, na kterém je uložen druhý suport 3, který je podélně posuvný rovněž v horizontální rovině kolmé na první osu posuvu. Na druhém suportu 3 je uspořádán nástrojový držák 4, v němž je uložen nepřesuvně, avšak okolo osy 5 obrábění rotačně frézovací nástroj 6. Nástrojový držák 4 je uložen na druhém suportu 3 výkyvné kolem osy 7 natáčení. Na svislé přední stěně stojanu 1 je uložen třetí suport 8 posuvně podél svislé osy posuvu směrem k a od nástrojového držáku 4. Tento třetí suport 8 nese otočnou stanici 9 s upínacím ústrojím 10 obrobku 11, které je otočně uloženo v otočné stanici 9, jejíž osa otáčení je rovnoběžná s první osou posuvu prvního suportu 2.

V upínacím ústrojí 10 je jako obrobek 11, otočný kolem své podélné osy, upnuta turbínová lopatka. Osa 7 natáčení nástrojového držáku 4 prochází hrotem frézovacího nástroje 6, kde protíná osu 5 obrábění pod ostrým úhlem a = 45°. Všechny osy jsou poháněny a jsou řízeny programem.

V první řadě samozřejmě záleží na možnostech relativního pohybu mezi frézovacím nástrojem 6 a obrobkem 11. V jednotlivostech může být konstrukce obráběcího stroje také zcela jiná, než jak bylo popsáno. Tak je například na obr. 5 znázorněno provedení, u kterého je druhý suport 3, na jehož dolním konci je zavěšen nástrojový držák 4 posuvný podél svislé osy, zatímco první suport 2 je vodorovně posuvně uložen na svislé přední stěně stojanu L Zde neznázoměná otočná stanice s upínacím ústrojím obrobku je upevněna na neznázoměném suportu posuvném podél vodorovné osy posuvu směrem ke stojanu 1 a naopak.

Důsledkem toho, že osa 7 natáčení nástrojového držáku 4 svírá s osou 5 obrábění ostrý úhel aje, že hrot frézovacího nástroje 6 je v poměrně malé vzdálenosti od otočného uložení nástrojového držáku 4, takže tento může být rovný a poměrně krátký. Tím je zavěšení frézovacího nástroje 6 velmi stabilní a deformace nástrojového držáku 4, ovlivňující přesnost opracování obrobku, jsou redukovány na minimum.

-2CZ 286017 B6

Kromě toho je rozsah výkyvu na obě strany značně velký, činí 90° i více, přičemž se hrot frézovacího nástroje 6 při výkyvu buď vůbec nebo jen nepatrně posouvá, takže je možno dosahovat vysokých obráběcích rychlostí, neboť nástrojový držák 4 může být vykývnut nejen směrem dolů, ale současně také z vodorovné roviny, ve které leží upínací ústrojí 10 s obrobkem 11, vnějším směrem proti stojanu 1. Tím je značně redukováno nebezpečí kolize. Osa 5 obrábění při těchto výkyvech opisuje sektor kuželového pláště, jehož osu tvoří osa 7 natáčení nástrojového držáku 4 (obr. 4).

Výhody tohoto řešení podle vynálezu se projevují zejména při obrábění turbínových lopatek nebo lopatek pohonných jednotek, u nichž je třeba dosáhnout vysoké jakosti povrchu, což vyžaduje přesné nastavování polohy břitu frézovacího nástroje 6 vzhledem k poloze povrchu obrobku H. Při vedení frézovacího nástroje 6 přes zakřivený povrch obrobku 11 je totiž třeba, aby nástrojový držák 4 byl vykyvován ve značně velkém rozsahu, jinak snadno dochází ke kolizi.

Obrábění se provádí tak, že upínací ústrojí 10 s obrobkem 11 se otáčí pomocí otočné stanice 9, přičemž poloha frézovacího nástroje 6 se výkyvem kolem osy 7 natáčení nástrojového držáku 4 a posuvem podél os posuvu plynule přizpůsobuje. Po dokončeném frézování jedné dráhy se první suport 2 posune o jednu dráhu rovnoběžně s podélnou osou obrobku ]_1, načež se upínací ústrojí 10 obrobku 11 otočí do protisměru. Obrábění tedy probíhá v podélném směru v za sebou následujících oběžných drahách. Je výhodné, dochází-li ke změně směru otáčení na hraně obrobku 11.

Velký rozsah výkyvu je také velmi výhodný při frézování kompresorových kol a jeho důsledkem je velmi dobrá jakost povrchu.

K dosažení účinků podle vynálezu není nezbytně nutné, aby ostrý úhel α činil přesně 45°. I od pravého úhlu se jen málo lišící ostrý úhel α může mít při vhodné konstrukci rovněž výše popsané výhody. Nejvýhodnější však je ostrý úhel α v rozmezí 30 až 60°.

Není také nutné, aby osa 7 natáčení nástrojového držáku 4 protínala osu 5 obrábění a procházela přesně hrotem frézovacího nástroje 6. I když osa 7 natáčení leží v blízkosti frézovacího nástroje 6, jsou při výkyvu zpravidla nutné jen malé vyrovnávací pohyby.

Claims

1. Obráběcí stroj, zejména pro frézování turbínových lopatek, lopatek pohonných jednotek a kompresorových kol, obsahující stojan (1) se třemi křížově posuvně uspořádanými suporty (2, 3, 8), z nichž první suport (2) je posuvně uložen na stojanu (1), druhý suport (3) je opatřen nástrojovým držákem (4) pro frézovací nástroj (6), přičemž třetí suport (8) je opatřen upínacím ústroj ím (10) obrobku (11), vyznačující se tím, že nástroj ový držák (4), výkyvné uložený na druhém suportu (3), je opatřen nucené poháněnou osou (7) natáčení svírající s osou (5) obrábění ostrý úhel (a), přičemž osa (7) natáčení se protíná s osou (5) obrábění při hrotu frézovacího nástroje (6), a upínací ústrojí (10) obrobku (11) je připojeno ke svému třetímu suportu (8) prostřednictvím otočné stanice (9) s nucené poháněnou osou uspořádanou rovnoběžně s osou posuvu jednoho ze suportu (2, 3, 8).

2. Obráběcí stroj podle nároku 1, vyznačující se tím, že ostrý úhel (a) je v rozmezí 30 až 60°.

3. Obráběcí stroj podle nároku 1, vyznačující se tím, že otáčivý pohyb všech os (5, 7) včetně osy otočné stanice (9) a pohyby všech suportů (2, 3 a 8) jsou programově řízeny.