Vertikální obráběcí centrum

Oblast techniky

Vynález se týká vertikálního obráběcího centra portálového typu, s predsazeným smýkadlem, sestávajícího ze skeletu jehož nosná ěást je tvořena základnou a bočnicemi na jejichž horní ploše jsou připevněna lineární vedení pro pojezd přič niku.

Dosavadní stav techniky

Současným trendem v oblasti výroby obráběcích strojů je neustálé zvyšování jejich užitných vlastností a technologických možností, při současném snižování neproduktivních obslužných, nevýrobních časů spojených zejména s výměnou nástrojů, měřením přesnosti obrábění v průběhu vlastního pracovního cyklu a zejména s manipulací a přepravou výrobků mezi jednotlivými jednoúčelovými stroji. Jednou z cest, jak dosáhnout zefektivnění vlastní výroby je rozšiřování víceprofesnosti používaných obráběcích strojů. Jedná se o zařazení takových technologických operací, které byly dosud vzhledem k jej ich charakteru prováděny na různých obráběcích stro20 jích, popřípadě na speciálních jednoúčelových strojích, najeden stroj při současné minimalizaci požadavků na počet přepínání obrobku v průběhu obrábění. To je podmíněno osazením stroje jak otočným pracovním stolem, tak různými výměnnými nástrojovými rotačními i pevnými hlavami nejen pro třískové, ale i netřískové operace, popř. měření obrobku i kontroly opotřebení nástroje. Předpokladem pro použití většího počtu nástrojů u jednoho stroje je zabezpečení vysoké rychlosti a pružnosti vlastního procesu jejich výměny v průběhu pracovního cyklu. Vysoké požadavky zejména vzhledem ke kvalitě a přesnosti obrábění a měření jsou kladeny zejména na opakovatelnou přesnost a vysokou tuhost jejich upnutí.

Dosud známá řešení obráběcích center portálového typu, určených pro obrábění hmotných a rozměrných součástí, vychází ze skutečnosti, že tyto typy obráběcích center byly dosud používány pouze pro hrubé opracování součástí frézováním, tj. pouze jako stroje hrubovací. Dokončování přesných rozměrů, včetně opracování jak vnějších válcových ploch, tak vnitřních otvorů na hotovo muselo být prováděno na speciálních, k tomu určených jednoúčelových frézovacích, popř. soustružnických strojích. Navíc dokončovací operace součástí na hotovo nemohly být na stávají35 cích frézovacích obráběcích centrech portálového typu, prováděny zejména proto, že stávající konstrukční uspořádání jednotlivých pohybujících se skupin obráběcího centra neumožňuje dosažení stálé statické ani dynamické tuhosti celé soustavy obráběcího centra, potřebné pro vlastní obrábění součástí na hotovo, tedy pro dokončovací operace.

Nevýhodou dosud používaného konstrukčního uspořádání jednotlivých pohybujících se skupin obráběcího centra je jeho proměnlivá tuhost při vlastním procesu obrábění projevující se zejména nežádoucími úchylkami jak kruhovitosti, tak nesymetričnosti. Nej podstatnější nevýhodou z hlediska dosažení konečné kvality povrchu obráběné součásti jsou vibrace celé soustavy obráběcího centra projevující se při procesu obrábění vlivem budící síly vznikající přerušovaným řezem nástroje, míjivých složek řezné síly a vlastní frekvence jednotlivých soustav, pohybujících se při hlavních a vedlejších pohybech stroje. Důsledkem tohoto stavu je nežádoucí zakrní tnutí nástroje projevující se zanecháním nepřípustné stopy na hotovém povrchu součásti.

Uvedené nedostatky řeší portálová obráběcí centra sestávající ze skeletu, tvořeného základnou a k ní připevněných bočních trámů. Horní plochy bočních rámů jsou osazeny lineárním vedením pro pojezd příčníku rámové konstrukce, jehož pohyb je zabezpečen prostřednictvím kuličkových šroubů a matic, poháněných posuvovými motory. Dutina příčníku je osazena lineárním vedením pro pohyb suvně uloženého suportu, osazeného rovněž suvně uloženým smýkadlem. Toto řešení sice přináší podstatné zvýšení tuhosti stroje, ale jeho nevýhodou je robustní a komplikovaná stavba přinášející podstatné zvýšení hmotnosti stroje. Uspořádání stroje nevytváří z hlediska

- 1 CZ 300578 B6 dynamických jevů kompaktní celek. Vzniklé dynamické síly jsou kompenzovány pouze v příčníku a tím dochází k jeho výraznému opotřebovávání. Nevýhodou je i komplikované nakládání rozměrných obrobků.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky řeší vertikální obráběcí centrum portálového typu, s před sazeným smýkadlem, sestávající ze skeletu jehož nosná část je tvořena základnou a bočnicemi na jejichž horní ploše jsou připevněna lineární vedení pro pojezd příčníku na kterém jsou uspořádány křížové saně nesoucí smýkadlo, ve kterém je uloženo vřeteno, přičemž dále zahrnuje pracovní stůl a io v základě uspořádaný dopravník třísek, jehož podstata spočívá v tom, že základna má v příčném řezu tvar šikmého „U“, k jehož každému hornímu vertikálnímu konci je připevněna jedna bočnice a k jehož dnu je připevněn pracovní stůl. Pro správnou funkci je výhodné, aby délka bočnic byla menší než délka základny, přičemž bočnice jsou odsazeny o čela základny, přilehlého ke smýkadlu.

Na vynálezu je podstatné i to, že na příčníku vertikálního obráběcího centra uspořádané křížové saně jsou opatřené vybráním, ve kterém je uložen kuličkový šroub a minimálně dvě dvojice vozíků sloužících pro uložení lineárního vedení smýkadla. S výhodou má smýkadlo čtvercový průřez a v jeho spodní části je uspořádáno vřeteno.

Pokrok dosažený použitím vertikálního obráběcího centra podle vynálezu spočívá v tom, že může být použito pro obrábění součástí velmi rozmanitých tvarů z velmi rozdílných materiálů a pro různé průmyslové obory. Pracovní rozsah možného nástrojového vybavení vertikálního obráběcího centra podle vynálezu umožňuje dokončení obrobku při jednom upnutí na hotovo, což pod25 statně zvyšuje jeho užitné vlastnosti. Vysoké užitné vlastnosti stroje plynou rovněž zejména z koncentrace maximálního počtu operací potřebných pro konečné zhotovení požadovaného obrobku a minimalizace počtu přepínání během jeho výrobního cyklu, čímž je současně zaručen i vysoký stupeň dosahované přesnosti obrábění.

Navržené konstrukční uspořádání vertikálního obráběcího centra podle vynálezu umožňuje výkonné a universální tvarové obrábění velmi složitých součástí o vysoké technologické a tvarové náročnosti s kombinovanými rotačními tvarovými i obecnými rovinnými plochami v souladu s trendem současné obráběcí techniky na neustále se rozšiřující požadavky co možná nejkomplexnějšího obrobení vyráběných součástí.

Pokrok dosažený zařízením podle vynálezu spočívá také v tom, že konstrukční uspořádání dává stroji kompaktní rozměry s úsporou zástavbového prostoru. Dochází k podstatnému zvýšení statické a dynamické tuhosti stroje v důsledku minimální a konstantní hmotnosti pohybujících se celků. Uspořádání rámu portálu navíc zabezpečuje teplotně symetrickou konstrukci obráběcího centra.

Přehled obrázků na výkresech

Vertikální obráběcí centrum podle vynálezu je zobrazeno na přiložených výkresech, kde na obrázku 1 jc zobrazeno v axonometrickém pohledu, bez kryto vání pracovního prostoru, na obrázku 2 je zobrazeno v bokorysném pohledu zc strany smýkadla a na obrázku 3 je zobrazen detail uložení křížových saní na příčníku.

Příklady provedení vynálezu

Vertikální obráběcí centrum podle vynálezu je tvořeno základnou 1, mající v příčném řezu tvar širokého „U“ a portálem 3 typu horní gantry, jehož rám se skládá ze dvou bočnic 4 a příčníku 5. Nosnou částí rámu je základna i se kterou jsou obě bočnice 4 pevně spojeny. Na horní ploše bočnic 4 jsou uspořádaná lineární vedení 6 pro pojezd příčníku 5 a pohybové šrouby 15 poháněné

-2CZ 300578 B6 posuvovými motory. Na příčníku 5 uspořádané křížové saně 9 jsou tvořené tělesem se stupňovitou základnou a opatřeným vybráním orientovaným ve směru od příčníku 5. Ve vybrání křížových saní 9 jsou uspořádané dvě dvojice vozíků 14 pro vedení 19 smýkadla 10 a kuličkový šroub 13 posuvu smýkadla JO. Kuličkový šroub 13 je uložený v konzole 17 připevněné na horní straně křížových saní 9. Ve spodní části smýkadla 10 je pak uloženo vřeteno 11. Pohyb křížových saní 9 v horizontálním směru je odvozen od šroubu 16 posuvu uspořádaném na stupnici stupně 51 vytvořeném na příčníku 5 na straně přivrácené ke smýkadlu 10. V pracovním prostoru obráběcího centra vymezeného bočnicemi 4, základnou 1 a spojovací příčkou 2 s teleskopickými dveřmi 21 je na dně základny 1 uspořádán odnímatelný pracovní stůl 2. Obě bočnice 4 jsou vůči základ10 ně 1 odsazeny na straně uspořádání smýkadla JO. Pod základnou 1 je uspořádán středový dopravník 12 třísek.

Koncepce obráběcího centra podle vynálezu zajišťuje bezproblémové nakládání rozměrných obrobků, dobrý přístup i viditelnost do pracovního prostoru 8. Současně je pracovní prostor 8 spojovací příčkou 2 s teleskopickými dveřmi 71 oddělen od manipulačního prostoru výměníku nástrojů. Pracovní stůl 2 uspořádaný na základně 1 je odnímatelný. Podle uplatněné technologie lze pracovní stůl 2 nahradit otočným dvouosým stolem, výkyvným stolem a dalším specielním vybavením. Provedení příčníku 5 se stupněm 51 a stupňovitá základna křížových saní 9 zabezpečují maximální možnou rozteč uložení pro horizontální vedení 18 těchto křížových saní 9. Spo20 léčně s uložením smýkadla 10 ve vybrání křížových saní 9 je tak zabezpečeno minimální vyložení smýkadla 10 a vytvoření co nejkompaktnějšího celku této pohyblivé soustavy.

Průmyslová využitelnost

Vertikální obráběcí centrum podle vynálezu je možno využít pro obrábění velmi složitých součástí, vysoké technologické a tvarové náročnosti s kombinovanými rotačními, tvarovými i obecnými rovinnými plochami, pro jejichž obrobení by bylo zapotřebí nasazení více strojů.