CZ310194A3 - Machine tool - Google Patents

Description

Vynález se týká obráběcího stroje s upínacím ústrojím obrobku a s držákem nástrojů pro upnutí frézovací hlavy otáčející se kolem osy obrábění a výkyvné kolem osy natáčení tak, že s osou obrábění svírá pozitivní úhel sklonu protínající okolí frézovací hlavy.

Dosavadní stav techniky

Obráběcí stroj tohoto typu je znám z prospektu BostonMatic 5-Axis Precision Contouring System” společnosti Boston Digital Corporation. U obráběcích strojů tohoto typu protíná osa natáčení držáku nástrojů 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 však u stroje, vyobrazeného v uvedeném prospektu, je kolmá na osu obrábění a důsledkem tohoto řešení jsou různé nevýhody. Upínací zařízení 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 obráběcí nástroj. Z tohoto důvodu není tato konstrukce příliš stabilní, a pokud se požaduje vysoká přesnost obrábění, vznikají různé problémy, nebo je třeba, aby celá konstrukce byla velmi masivní.

Navíc je výkyv upínacího zařízení 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 s upínacím ústrojím obrobku a s držákem nástrojů pro upnutí frézovací hlavy otáčející se kolem osy obrábění a výkyvné kolem osy natáčení tak, že s osou obrábění svírá pozitivní úhel sklonu protínající okolí frézovací hlavy, podle vynálezu, jehož podstatou je , že úhel sklonu je ostrý úhel, který může být v rozmezí 40 až 60' .

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 upínací ústrojí nástroje je uspořádáno v otočné stanici, jejíž osa otáčení svírá s osou obrábění pozitivní úhel a držák nástroje je pohyblivý ve směru k upínacímu ústrojí a naopak.

Dále je výhodné, když držák nástrojů je vzhledem k upínacímu ústrojí pohyblivý ve třech translačních osách.

Podle vynálezu může být držák nástroje, otočný okolo

-· 3 osy·* natáčení, spojen s druhým suportem, který je podél translační osy posuvně uspořádán na prvním suportu posuvném podél další translační osy kolmé na uvedenou translační osu, přičemž jedna z translačních os je rovnoběžná s osou otáčení otočné stanice.

U tohoto řešení je výhodné, když s osou otáčení otočné stanice je rovnoběžná další translační osa.

Obráběcí stroj podle vynálezu je zvláště vhodný pro frézování turbinových 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 boční pohled na obráběcí stroj ve směru šipky III zakreslené v obr. 2, obr. 4 schematické znázornění rozsahu vykyvování osy obrábění a obr. 5 boční pohled na obráběcí stroj v základní poloze podle druhého příkladného provedení.

Příklady provedeni 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.

Na horní straně stojanu 1 ve tvaru kvádru je v podélném směru a vzhledem k rovině na obr. 1 kolmé k horizontální první translační ose posuvně uložen první suport 2, na kterém je uložen druhý suport 3., který je podélně posuvný rovněž v horizontální rovině kolmé na první translační osu. Na druhém suportu 2 uspořádán držák 4. nástrojů s nepřesuvným, avšak okolo osy 5 obrábění rotujícím a v něm uloženým obráběcím nástrojem vytvořeným jako frézovací hlava 6. Držák £ nástrojů je upevněn výkyvné kolem osy 7 natáčení na druhém suportu 3.. Na přední straně stojanu i je uložen další suport 8 posuvný podél svislé translační osy směrem k a od držáku 4 nástrojů. Nese otočnou stanici 9 (na obr. 1, 3 nejsou některé její části znázorněny) s upínacím ústrojím 10 obrobku 11, které je otočně uloženo v otočné stanici 9. Osa otáčení je rovnoběžná s první translační osou.

V upínacím ústrojí 10 je jako obrobek 11, otočný kolem své podélné osy, upnuta turbinová lopatka. Osa natáčení 7 prochází hrotem frézovací hlavy 6, kde protíná osu 5 obrábění pod úhlem a sklonu =45’. Všechny osy jsou poháněny. Pohyby jsou řízeny programem.

V první řadě samozřejmě záleží na možnostech relativního pohybu mezi frézovací hlavou 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 držák 4 nástroje, posuvný podél svislé translační osy, zatímco první suport 2 je vodorovně posuvně

-· 5 uložen na přední straně stojanu 1. Zde neznázorněná otočná stanice je upevněna na suportu posuvném podél vodorovné translační osy směrem ke stojanu 1 a naopak.

Důsledkem toho, že osa 2 natáčení svírá s osou 5 obrábění ostrý úhel, je, že břit frézovací hlavy 6 je v poměrně malé vzdálenosti od otočného uložení, takže držák 4 nástrojů může být proveden jako rovný a krátký. Tím je zavěšení frézovací hlavy 6 velmi stabilní a deformace držáku 4, ovlivňující přesnost opracování obrobku, jsou redukovány na minimum.

Kromě toho je rozsah výkyvu na obě strany značně velký, činí 90' i více, přičemž se hrot frézovací hlavy 6 při výkyvu buď vůbec nebo jen nepatrně posouvá, takže je možno dosahovat vysokých obráběcích rychlostí, neboť držák 4. nástroje 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 (obr. 4).

Výhody tohoto řešení podle vynálezu se projevují zejména při obrábění turbinových lopatek nebo lopatek pohonných jednotek, u nichž je třeba dosáhnout vysoké jakosti povrchu, což vyžaduje přesné nastavování polohy břitu frézovací hlavy 6 vzhledem k poloze povrchu obrobku 11. Při vedení frézovací hlavy 6 přes zakřivený povrch obrobku ll je totiž třeba, aby držák 4 nástroje 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 frézovací hlavy 6. se výkyvem kolem osy ]_ natáčení a posuvem podél translačních os plynule přizpůsobuje. Po dokončeném frézování jedné dráhy se suport 2 posune o jednu dráhu rovnoběžně s podélnou osou obrobku 11, načež se upínací ústrojí 10 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 úhel a sklonu činil přesně 45’. I od pravého úhlu se jen málo lišící ostrý úhel může mít při vhodné konstrukci rovněž výše popsané výhody. Nejvýhodnější však je úhel a sklonu v rozmezí 30 až 60*.

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

Claims (8)

1. Obráběcí stroj s upínacím ústrojím obrobku a s držákem nástrojů pro upnutí frézovací hlavy otáčející se kolem osy obrábění a výkyvná okolo osy natáčení tak, že s osou obrábění svírá pozitivní úhel sklonu protínající okolí frézovací hlavy, vyznačující se tím, že úhel (a) sklonu je ostrý úhel.

Obráběcí stroj podle nároku 1, se t í m , že úhel (a) sklonu vyznačující je v rozmezí 30 až 60.

nároku 2, (a) sklonu

Obráběcí stroj podle se tím, že úhel vyznačující je 45*.

4. Obráběcí stroj podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že upínací ústrojí (10) nástroje je uspořádáno v otočné stanici (9), jejíž osa -otáčení svírá s osou (5) obrábění pozitivní úhel a držák (4) nástroje je pohyblivý ve směru k upínacímu ústrojí (10) a naopak.

5. Obráběcí stroj podle nároku 4, vyznačující se tím, že držák (4) nástrojů je vzhledem k upínacímu ústrojí (10) pohyblivý ve třech translačních osách.

6. Obráběcí stroj podle nároku 5, vyznačující se tím, že držák (4) nástroje, otočný okolo osy (7) natáčení, je spojen s druhým suportem (3), který je podél translační osy posuvně uspořádán na prvním suportu (2) posuvném podél další translační osy kolmé na uvedenou translační osu, přičemž jedna z translačních os je rovnoběžná s osou otáčení otočné stanice (9).

7. Obráběcí stroj podle nároku 6, vyznačující se tím, že s osou otáčení otočné stanice (9) je rovnoběžná další translační osa.

8. Použití obráběcího stroje podle některého z nároků 4 až 7 pro obrábění turbinové lopatky nebo lopatky pohonnné jednotky.

9. Použití podle nároku 8, vyznačující se tím, že turbinová lopatka nebo lopatka pohonné jednotky se otáčí okolo své podélné osy a obrábí se v oběžných drahách následujících za sebou v podélném směru.

10. Použití obráběcího stroje podle některého z nároků 4 až 7 pro obrábění kola kompresoru.