EA035610B1 - Vertical precision numerically controlled machine-tool and method of flat surface processing thereby - Google Patents

Vertical precision numerically controlled machine-tool and method of flat surface processing thereby Download PDF

Info

Publication number
EA035610B1
EA035610B1 EA201800251A EA201800251A EA035610B1 EA 035610 B1 EA035610 B1 EA 035610B1 EA 201800251 A EA201800251 A EA 201800251A EA 201800251 A EA201800251 A EA 201800251A EA 035610 B1 EA035610 B1 EA 035610B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
spindle
shaft
compressed air
control unit
aerostatic
Prior art date
Application number
EA201800251A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201800251A1 (en
Inventor
Владимир Леонидович Басинюк
Геннадий Филиппович Ковальчук
Святослав Борисович Школык
Валерий Александрович Зайцев
Дмитрий Петрович Цыркун
Original Assignee
Государственное Научное Учреждение "Объединенный Институт Машиностроения Национальной Академии Наук Беларуси"
Открытое акционерное общество "Планар"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное Научное Учреждение "Объединенный Институт Машиностроения Национальной Академии Наук Беларуси", Открытое акционерное общество "Планар" filed Critical Государственное Научное Учреждение "Объединенный Институт Машиностроения Национальной Академии Наук Беларуси"
Priority to EA201800251A priority Critical patent/EA035610B1/en
Publication of EA201800251A1 publication Critical patent/EA201800251A1/en
Publication of EA035610B1 publication Critical patent/EA035610B1/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C1/00—Milling machines not designed for particular work or special operations
    • B23C1/06—Milling machines not designed for particular work or special operations with one vertical working-spindle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
    • F16C32/0603—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Numerical Control (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Abstract

The invention relates to the field of machine building, in particular, to vertical precision numerically controlled (NC) machine-tools designed for high-precision and high-speed processing of flat surfaces of workpieces. The vertical precision NC machine-tool comprises a frame (1), an arched structure formed by two vertical posts (2, 3) attached to said frame (1) and interconnected by a transverse beam (4), a table (5) installed between the two vertical posts (2, 3), movable along axes X and Z and connected to a horizontal feed drive (5) of the table, a spindle (7) mounted on the transverse beam (4) and connected to its rotation drive, a faceplate (11) located on the table (5) and rotatable under numerical control; further, an additional multichannel controller, monitoring and control units and actuators are installed, and the processing method further includes program-controlled automated stiffness regulation of the machine-fixture-tool-part system during roughing and finishing in addition to thermal and speed control. The combination of said essential features, the presence of new structural elements in the machine-tool, actions and their modes in the processing method allows increasing the stiffness of the machine-fixture-tool-part system during roughing and reducing it during finishing, decreasing vibrations of the spindle (7), which makes it possible to control not only thermal modes, but also stiffness of the machine-fixture-tool-part system and cutting speed in a range of values unattainable for the prior art.

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к вертикальным прецизионным станкам с числовым программным управлением (ЧПУ), предназначенным для высокоточной и скоростной обработки плоских поверхностей деталей.The invention relates to the field of mechanical engineering, in particular to vertical precision machine tools with numerical control (CNC), designed for high-precision and high-speed processing of flat surfaces of parts.

Из уровня техники известно, что точность обработки, в частности отклонения от плоскостности и шероховатость обработанной поверхности, во многом зависит не только от точностных характеристик оборудования, но и от его жесткости, во многом определяемой податливостью подвижных сопряжений, параметров колебаний при функционировании и особенностей процесса резания, включая скорость, подачу, снимаемые припуски и геометрию инструмента, а также свойств материалов обрабатываемой детали и инструмента. Более того, при использовании кубического нитрида бора для обработки таких материалов, как медь, наиболее высокое качество обработанной поверхности может быть достигнуто лишь при высоких и сверхвысоких скоростях резания, реализуемых оборудованием, имеющим повышенную жесткость подвижных сопряжений, в частности подшипниковых узлов.It is known from the prior art that machining accuracy, in particular deviations from flatness and roughness of the machined surface, largely depends not only on the accuracy characteristics of the equipment, but also on its rigidity, largely determined by the flexibility of movable joints, vibration parameters during operation and the features of the cutting process. , including speed, feed, stock removal and tool geometry, and material properties of the work piece and tool. Moreover, when using cubic boron nitride for processing materials such as copper, the highest quality of the machined surface can be achieved only at high and ultra-high cutting speeds, implemented by equipment with increased rigidity of movable joints, in particular, bearing assemblies.

Повышенная жесткость подшипниковых узлов традиционно достигается использованием радиально-упорных подшипников, устанавливаемых с осевым натягом, однако при этом резко снижается ресурс этих узлов, возникают существенные ограничения по скоростям вращения и, как следствие, скоростям резания, неизбежно возникают вибрации, не позволяющие обеспечить нанометрическую шероховатость поверхности, для достижения которой необходимо исключить колебания. Такая шероховатость может быть достигнута при использовании бесконтактных (аэростатических, электромагнитных и т.п.) опор, однако при этом уменьшается жесткость и не может быть достигнута субмикронная точность обработки.Increased rigidity of bearing assemblies is traditionally achieved by using angular contact bearings installed with axial interference, however, the resource of these assemblies is sharply reduced, significant restrictions on rotation speeds arise and, as a result, cutting speeds, vibrations inevitably arise that do not allow providing nanometric surface roughness , for which it is necessary to exclude fluctuations. Such roughness can be achieved using non-contact (aerostatic, electromagnetic, etc.) supports, however, this reduces the rigidity and cannot achieve submicron processing accuracy.

Известен станок с ЧПУ по патенту на полезную модель (патент на полезную модель RU № 168927 U1 МПК В23В 35/00, 2006 г.), включающий станину с продольными направляющими, стол, установленный с возможностью перемещения по продольным направляющим станины от соответствующего привода, связанного с ЧПУ, привод вертикального перемещения, связанный с ЧПУ, арочную конструкцию, сформированную двумя вертикальными стойками, прикрепленными к станине и соединенными сверху поперечной балкой, шпиндельную бабку с расположенным по центру шпинделем, установленную между вертикальными стойками и имеющую привод вращения, связанный с ЧПУ (аналог).Known CNC machine for a patent for a utility model (patent for a utility model RU No. 168927 U1 IPC В23В 35/00, 2006), including a bed with longitudinal guides, a table mounted with the ability to move along the longitudinal guides of the bed from the corresponding drive connected with CNC, a vertical movement drive associated with CNC, an arched structure formed by two vertical posts attached to the bed and connected from above by a transverse beam, a spindle head with a spindle located in the center, installed between the vertical posts and having a rotation drive associated with a CNC (analog ).

За счет расположения шпиндельной бабки между вертикальными стойками по центру поперечной балки станок имеет относительно высокую жесткость и виброустойчивость по сравнению со станками, у которых шпиндельная бабка установлена с внешней стороны арочной конструкции станка.Due to the location of the spindle head between the vertical posts in the center of the cross beam, the machine has a relatively high rigidity and vibration resistance compared to machines in which the headstock is installed on the outside of the arched structure of the machine.

К существенным недостаткам приведенной конструкции при ее использовании для сверхточной суперфинишной лезвийной обработки можно отнести следующее:Significant disadvantages of the above design when used for ultra-precise superfinishing blade processing include the following:

в рассматриваемой конструкции не предусмотрена возможность управления жесткостью в направлении оси Z (вертикальном направлении) и, как следствие, ограничен диапазон управления скоростью вращения и соответственно скоростью резания, поэтому при использовании в ее подвижных соединениях только радиально-упорных подшипников невозможно обеспечить лезвийной обработкой высокую скорость резания, плавность работы и связанную с ними нанометрическую шероховатость, а при использовании только бесконтактных, например аэростатических, опор - скорость может быть увеличена до требуемых величин (850 м/мин и более), однако недостаточная жесткость не позволит обеспечить субмикронную точность обработки;the considered design does not provide for the possibility of controlling the rigidity in the direction of the Z axis (vertical direction) and, as a consequence, the range of control of the rotation speed and, accordingly, the cutting speed is limited, therefore, when only angular contact bearings are used in its movable joints, it is impossible to provide a high cutting speed with blade processing , smooth operation and associated nanometric roughness, and when using only contactless, for example, aerostatic, supports, the speed can be increased to the required values (850 m / min or more), but insufficient rigidity will not allow providing submicron processing accuracy;

обработка плоских поверхностей на рассматриваемом станке в несколько переходов недостаточно эффективна с позиций возможности обеспечения субмикронной точности и нанометрической шероховатости, поскольку при этом параметры системы СПИД (станок-приспособление-инструмент-деталь система, образованная совокупностью упругой системы механизмов и рабочих процессов их взаимодействия, состоящая из собственно станка, приспособлений, инструмента и детали (заготовки)) остаются прежними вследствие отсутствия возможности управления жесткостью, скоростями резания и колебаниями (выход из резонансных зон) в широком диапазоне значений;the processing of flat surfaces on the machine under consideration in several transitions is not effective enough from the standpoint of the possibility of ensuring submicron accuracy and nanometric roughness, since the parameters of the AIDS system (machine tool-tool-detail system formed by a combination of an elastic system of mechanisms and work processes of their interaction, consisting of the machine itself, devices, tools and parts (workpieces)) remain the same due to the lack of the ability to control rigidity, cutting speeds and vibrations (exit from resonance zones) in a wide range of values;

при суперфинишной лезвийной обработке с небольшими припусками усилия резания крайне малы и расположение шпиндельной бабки между вертикальными стойками по центру поперечной балки, обеспечивающее относительно высокую жесткость и виброустойчивость конструкции, не дает ощутимого эффекта по точности обработки.with superfinishing blade processing with small allowances, the cutting forces are extremely small and the location of the spindle head between the vertical posts in the center of the cross beam, which provides a relatively high rigidity and vibration resistance of the structure, does not give a tangible effect on processing accuracy.

Из известных наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является вертикальный прецизионный станок с ЧПУ [1], включающий станину с продольными направляющими, стол, установленный с возможностью перемещения по продольным направляющим станины от соответствующего привода, связанного с ЧПУ, арочную конструкцию, сформированную двумя вертикальными стойками, прикрепленными к станине и соединенными сверху поперечной балкой, привод вертикального перемещения, связанный с ЧПУ, установленную с внешней стороны арочной конструкции станка шпиндельную бабку, расположенную на траверсе и имеющую привод вращения шпинделя, связанный с ЧПУ (прототип).Of the known, the closest in technical essence to the proposed one is a vertical precision machine with CNC [1], including a bed with longitudinal guides, a table mounted with the ability to move along the longitudinal guides of the bed from the corresponding drive associated with CNC, an arched structure formed by two vertical posts , attached to the frame and connected from above by a transverse beam, a vertical displacement drive associated with a CNC, a spindle head mounted on the outer side of the arched structure of the machine, located on a traverse and having a spindle rotation drive associated with a CNC (prototype).

Жесткость и виброустойчивость конструкции при использовании этого технического решения вполне достаточна для суперфинишной лезвийной обработки с небольшими припусками и усилиями резания. Однако, как и в приведенном выше техническом решении, к существенным недостаткам данной конструкции при ее использовании для сверхточной суперфинишной лезвийной обработки можно отне- 1 035610 сти следующее:The rigidity and vibration resistance of the structure when using this technical solution is quite sufficient for superfinishing blade machining with small allowances and cutting forces. However, as in the above technical solution, the following can be attributed to the significant disadvantages of this design when used for ultra-precise superfinishing blade processing:

в рассматриваемой конструкции не предусмотрена возможность управления жесткостью в направлении оси Z (вертикальном направлении) и, как следствие, ограничен диапазон управления скоростью вращения и соответственно скоростью резания, поэтому при использовании в ее подвижных соединениях только радиально-упорных подшипников невозможно обеспечить лезвийной обработкой высокую скорость резания, плавность работы и связанную с ними нанометрическую шероховатость, а при использовании только бесконтактных, например аэростатических, опор - скорость может быть увеличена до требуемых величин (850 м/мин и более), однако недостаточная жесткость не позволит обеспечить субмикронную точность;the considered design does not provide for the possibility of controlling the rigidity in the direction of the Z axis (vertical direction) and, as a consequence, the range of control of the rotation speed and, accordingly, the cutting speed is limited, therefore, when only angular contact bearings are used in its movable joints, it is impossible to provide a high cutting speed with blade processing , smooth operation and associated nanometric roughness, and when using only non-contact, for example, aerostatic, supports, the speed can be increased to the required values (850 m / min or more), however, insufficient rigidity will not allow providing submicron accuracy;

обработка плоских поверхностей на рассматриваемом станке в несколько переходов недостаточно эффективна с позиций возможности обеспечения субмикронной точности и нанометрической шероховатости, поскольку при этом параметры системы СПИД остаются прежними вследствие отсутствия возможности управления жесткостью, скоростями резания и колебаниями (выход из резонансных зон) в широком диапазоне значений, т.е. ограничены возможности управления параметрами оборудования, оказывающими непосредственное влияние на точность и шероховатость обрабатываемой поверхности.the processing of flat surfaces on the machine under consideration in several transitions is insufficiently effective from the standpoint of the possibility of ensuring submicron accuracy and nanometric roughness, since in this case the parameters of the AIDS system remain the same due to the inability to control the rigidity, cutting speeds and oscillations (exit from the resonance zones) in a wide range of values, those. limited options for controlling the parameters of the equipment, which have a direct impact on the accuracy and roughness of the processed surface.

Известен способ высокоскоростной фрикционно-лезвийной обработки плоских поверхностей, включающий черновую и чистовую лезвийную обработку с одной установки плоской поверхности, в процессе которой осуществляется управление тепловыми параметрами процесса резания, состоящее из предварительного нагрева до температуры 450-550°С обрабатываемой поверхности трением нижним торцом стакана (частью оснастки), в котором установлен режущий инструмент, а затем, после черновой обработки со снятием припуска толщиной 1,0-2,5 мм, охлаждения обрабатываемой поверхности и стакана с последующей чистовой обработки с припуском в 2,5-5 раз меньшим, чем у черновой обработки, т.е. снятием слоя металла 0,2-1 мм (патент РФ № 2274524, С2 B23D 81/00, В23С 5/06).There is a method of high-speed friction-blade processing of flat surfaces, including rough and finish blade processing from one installation of a flat surface, during which the thermal parameters of the cutting process are controlled, consisting of preheating to a temperature of 450-550 ° C of the treated surface by friction with the lower end of the glass ( part of the tooling), in which the cutting tool is installed, and then, after rough machining with removal of an allowance with a thickness of 1.0-2.5 mm, cooling the machined surface and the glass, followed by finishing with an allowance 2.5-5 times less than for roughing, i.e. removing the metal layer 0.2-1 mm (RF patent No. 2274524, C2 B23D 81/00, B23C 5/06).

К основным достоинствам приведенного выше способа можно отнести следующее:The main advantages of the above method include the following:

обработка плоских поверхностей осуществляется с одной установки в два (черновой и чистовой) перехода;processing of flat surfaces is carried out from one installation in two (rough and finishing) transitions;

в процессе обработки осуществляется изменение параметров системы СПИД путем:during processing, the parameters of the AIDS system are changed by:

а) регулирования тепловых режимов процесса обработки путем прижатия стакана для фиксирования фрезы к плоской обрабатываемой поверхности, которая взаимодействуя со стаканом разогревается до температуры 450-550°С (черновая обработка), а затем стакан отводится от обрабатываемой поверхности, эта поверхность и инструмент охлаждаются и осуществляется чистовая обработка;a) regulating the thermal modes of the processing process by pressing the glass to fix the cutter to a flat processed surface, which, interacting with the glass, heats up to a temperature of 450-550 ° C (rough processing), and then the glass is removed from the surface to be treated, this surface and the tool are cooled and carried out finishing;

б) изменения снимаемого припуска и, как следствие, усилий резания и связанных с эти деформаций.b) changes in the removed allowance and, as a result, cutting forces and associated deformations.

Вместе с тем, к существенным недостаткам приведенного выше способа обработки можно отнести то, что управляемыми параметрами являются только тепловые режимы процесса обработки, что ограничивает возможности управления качеством обрабатываемой поверхности.At the same time, the significant disadvantages of the above processing method include the fact that the controlled parameters are only the thermal modes of the processing process, which limits the ability to control the quality of the processed surface.

Из известных наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является выбранный в качестве прототипа способ высокоскоростной обработки плоских поверхностей [2], включающий чистовую лезвийную обработку при вращательном перемещении помещенного в металлический стакан инструмента, при этом для подогрева обрабатываемого металла до температуры 450-550°С черновую обработку проводят нижним торцом стакана с глубиной 1,0-2,5 мм, чистовую обработку осуществляют со скоростью резания 10-30 м/с с глубиной лезвийного резания 0,2-1,0 мм и в процессе обработки производят охлаждение инструмента воздушным путем через сквозные отверстия, размещенные равномерно в боковой стенке стакана.Of the known, the closest in technical essence to the proposed method is selected as a prototype method of high-speed processing of flat surfaces [2], including finishing blade processing with rotary movement of a tool placed in a metal glass, while for heating the metal being processed to a temperature of 450-550 ° C, rough processing is carried out with the lower end of the glass with a depth of 1.0-2.5 mm, finishing is carried out with a cutting speed of 10-30 m / s with a blade cutting depth of 0.2-1.0 mm, and during processing, the tool is cooled by air through through holes spaced evenly in the side wall of the glass.

Выбранный в качестве прототипа способ имеет те же достоинства, что у аналога, однако и его существенным недостатком являются ограниченные технические возможности управления параметрами (только тепловыми режимами), определяющими точность обработки и шероховатость обрабатываемой поверхности, что ограничивает технические возможности управления ее качеством.The method chosen as a prototype has the same advantages as the analogue, however, its significant disadvantage is the limited technical ability to control the parameters (only thermal modes) that determine the processing accuracy and roughness of the treated surface, which limits the technical capabilities of its quality control.

Задачей изобретения является повышение качества обработки плоских поверхностей, а также расширение функциональных возможностей вертикального прецизионного станка с числовым программным управлением (ЧПУ) и способа обработки плоских поверхностей путем снижения разноразмерности и шероховатости при планаризации плоских пластин лезвийной высокоскоростной обработкой.The objective of the invention is to improve the quality of processing of flat surfaces, as well as to expand the functionality of a vertical precision machine with numerical control (CNC) and a method for processing flat surfaces by reducing the unevenness and roughness during planarization of flat plates by blade high-speed processing.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в вертикальном прецизионном станке с числовым программным управлением (ЧПУ), содержащем станину, арочную конструкцию, сформированную двумя вертикальными стойками, прикрепленными к станине и соединенными между собой поперечной балкой, стол, установленный между двумя вертикальными стойками с возможностью возвратнопоступательного перемещения в горизонтальном направлении вдоль оси X и соединенный с приводом горизонтальной подачи стола, шпиндель, установленный на поперечной балке и соединенный с приводом его вращения, согласно техническому решению в ЧПУ станка установлен дополнительный многоканальный контроллер и станок снабжен планшайбой, расположенной на столе с возможностью программно-управляемого вращения по меньшей мере в одной аэростатической подшипниковой опоре и соединенной с дополнительно установленным приводом вращения планшайбы, который соединен с ЧПУ, резцовой головкой, жестко закрепленной на шпинделе, в котором по меньшей мере одна опора выполненаThe solution to this problem is achieved by the fact that in a vertical precision machine with numerical control (CNC) containing a bed, an arched structure formed by two vertical posts attached to the bed and interconnected by a transverse beam, a table installed between two vertical posts with the possibility of a reciprocating movement in the horizontal direction along the X axis and connected to the horizontal feed drive of the table, the spindle mounted on the cross beam and connected to the drive of its rotation, according to the technical solution, an additional multichannel controller is installed in the CNC machine and the machine is equipped with a faceplate located on the table with the possibility of software controlled rotation in at least one aerostatic bearing support and connected to an additionally installed rotary drive of the faceplate, which is connected to the CNC, a cutting head rigidly attached to the spindle, in which at least one on the support made

- 2 035610 аэростатической, устройством подачи сжатого воздуха в аэростатические опоры, устройством подачи охлаждающей жидкости, а привод вращения шпинделя выполнен в виде электродвигателя, в котором постоянные магниты жестко закреплены на валу шпинделя, а магнитоэлектрические модули жестко закреплены в корпусе шпинделя и соединены с ЧПУ, при этом вал шпинделя выполнен с полостью для охлаждающей жидкости, соединенной с устройством для подачи охлаждающей жидкости, и станок дополнительно снабжен приводом вертикальной подачи стола, соединенным с ЧПУ и установленным с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения стола вдоль оси Z, блоками контроля, соединенными выходами с соответствующими входами дополнительного многоканального контроллера ЧПУ и включающими блок контроля вертикальных перемещений и колебаний вдоль оси Z вала шпинделя относительно его корпуса; блок контроля горизонтальных перемещений и колебаний вдоль осей X и Y нижней части вала шпинделя относительно его корпуса; блок контроля горизонтальных перемещений и колебаний вдоль осей X и Y верхней части вала шпинделя относительно его корпуса; блок контроля вертикальных и горизонтальных перемещений и колебаний планшайбы относительно стола; блок контроля давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах шпинделя; блок контроля давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниковых опорах планшайбы; блок контроля температуры охлаждающей жидкости; блок контроля температуры корпуса шпинделя, а также блоками регулирования, соединенными входами с соответствующими выходами дополнительного многоканального контроллера и включающими: блок регулирования давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах шпинделя; блок регулирования давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниковых опорах планшайбы; блок регулирования объема подачи охлаждающей жидкости.- 2 035610 aerostatic, a device for supplying compressed air to aerostatic supports, a device for supplying a coolant, and a spindle rotation drive is made in the form of an electric motor, in which permanent magnets are rigidly fixed to the spindle shaft, and magnetoelectric modules are rigidly fixed in the spindle housing and connected to the CNC, while the spindle shaft is made with a cavity for a coolant connected to a device for supplying a coolant, and the machine is additionally equipped with a vertical table feed drive connected to a CNC and installed with the possibility of vertical reciprocating movement of the table along the Z axis, control units connected by outputs with the corresponding inputs of an additional multichannel CNC controller and including a block for monitoring vertical movements and oscillations along the Z axis of the spindle shaft relative to its body; control unit for horizontal displacements and oscillations along the X and Y axes of the lower part of the spindle shaft relative to its body; control unit for horizontal displacements and oscillations along the X and Y axes of the upper part of the spindle shaft relative to its body; control unit for vertical and horizontal movements and oscillations of the faceplate relative to the table; control unit for compressed air pressure in aerostatic bearings and spindle bearings; compressed air pressure control unit in aerostatic bearing supports of the faceplate; coolant temperature control unit; a spindle housing temperature control unit, as well as control units connected by inputs to the corresponding outputs of an additional multichannel controller and including: a compressed air pressure control unit in aerostatic bearings and spindle bearing supports; compressed air pressure control unit in aerostatic bearing supports of the faceplate; coolant supply volume control unit.

Аэростатическая подшипниковая опора планшайбы станка выполнена комбинированной в виде подшипника скольжения и аэростатической подшипниковой опоры, расположена между обращенными друг к другу поверхностями стола и планшайбы и снабжена по меньшей мере одним датчиком давления сжатого воздуха, соединенным с блоком контроля давления сжатого воздуха в аэростатической подшипниковой опоре планшайбы, при этом планшайба установлена с возможностью вращения на аэростатической подшипниковой опоре или подшипнике скольжения, причем на ее поверхности, обращенной к резцовой головке, выполнены из пористого материала, например пористой керамики, вакуумные присоски для крепления обрабатываемых пластин.The aerostatic bearing support of the machine faceplate is made combined in the form of a sliding bearing and an aerostatic bearing support, is located between the facing surfaces of the table and faceplate and is equipped with at least one compressed air pressure sensor connected to the compressed air pressure control unit in the aerostatic bearing support of the faceplate, the faceplate is mounted with the possibility of rotation on an aerostatic bearing support or a sliding bearing, and on its surface facing the cutting head are made of a porous material, such as porous ceramics, vacuum suction cups for fixing the processed plates.

Вал шпинделя станка выполнен с расположенным в его нижней части диском, диаметр которого превышает диаметр вала, а в корпусе шпинделя выполнена ответная диску цилиндрическая полость, при этом опора вала, в которой установлена нижняя часть вала, выполнена комбинированной в виде по меньшей мере одной осевой аэростатической подшипниковой опоры и по меньшей мере одного радиального аэростатического подшипника, где осевая аэростатическая подшипниковая опора образована торце вой поверхностью диска вала и ответной ей торцевой поверхностью цилиндрической полости корпуса шпинделя, снабженной осевыми отверстиями для прохода воздуха, распределенными по окружности и сообщающимися по меньшей мере с одним каналом в корпусе шпинделя, последовательно соединенным с блоком регулирования давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах шпинделя и устройством подачи сжатого воздуха, а радиальный аэростатический подшипник образован наружной цилиндрической поверхностью вала и ответной ей внутренней цилиндрической поверхностью корпуса шпинделя, снабженной радиальными отверстиями для прохода воздуха, распределенными по окружности и длине внутренней цилиндрической поверхности корпуса шпинделя и сооб щающимися по меньшей мере с одним каналом в корпусе шпинделя, соединенным последовательно с блоком регулирования давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах шпинделя и устройством подачи сжатого воздуха, причем опора, расположенная в верхней части шпинделя, выполнена комбинированной в виде осевого подшипника скольжения, образованного конусообразной или сферической поверхностью участка вала шпинделя, выполненной из стали с поверхностной твердостью 61-65 HRC, и опорной конусообразной поверхностью, установленной в корпусе втулки, выполненной из антифрикционного материала, например железографита, угол конусности которой и наибольший диаметр конусообразной поверхности, установленной с возможностью контакта с ответной конусообразной или сферической поверхностью вала, выбирают из соотношенияThe spindle shaft of the machine is made with a disk located in its lower part, the diameter of which exceeds the shaft diameter, and a cylindrical cavity corresponding to the disk is made in the spindle housing, while the shaft support, in which the lower part of the shaft is installed, is made combined in the form of at least one axial aerostatic bearing support and at least one radial aerostatic bearing, where the axial aerostatic bearing support is formed by the end surface of the shaft disk and the corresponding end surface of the cylindrical cavity of the spindle housing, provided with axial holes for air passage, distributed around the circumference and communicating with at least one channel in the spindle body connected in series with the compressed air pressure control unit in aerostatic bearings and bearing supports of the spindle and a compressed air supply device, and the radial aerostatic bearing is formed by the outer cylindrical surface of the shaft and holes its internal cylindrical surface of the spindle body, provided with radial holes for air passage, distributed around the circumference and length of the inner cylindrical surface of the spindle body and communicating with at least one channel in the spindle body connected in series with the compressed air pressure control unit in aerostatic bearings and bearing supports of the spindle and a compressed air supply device, and the support located in the upper part of the spindle is made in combination in the form of an axial sliding bearing formed by a tapered or spherical surface of the spindle shaft section made of steel with a surface hardness of 61-65 HRC, and a conical supporting surface , installed in the body of a sleeve made of an antifriction material, for example, iron graphite, the taper angle of which and the largest diameter of the tapered surface, installed with the possibility of contact with the corresponding tapered or sphe surface of the shaft, chosen from the ratio

xi+kHo где α - угол конусности опорной конусообразной поверхности установленной в корпусе шпинделя втулки, выполненной из антифрикционного материала, рад;xi + kHo where α is the taper angle of the cone-shaped support surface of the sleeve installed in the spindle housing, made of antifriction material, rad;

L1 - расстояние между наибольшим диаметром dr опорной конусообразной поверхности корпуса шпинделя, контактирующей с ответной конусообразной или сферической поверхностью вала шпинделя, и диском вала шпинделя (его серединой по толщине), мм;L 1 is the distance between the largest diameter d r of the supporting cone-shaped surface of the spindle body, in contact with the corresponding conical or spherical surface of the spindle shaft, and the disk of the spindle shaft (its middle in thickness), mm;

- 3 035610- 3 035610

L2 - расстояние между диском вала шпинделя (его серединой по толщине) и нижней плоскостью резцовой головки, мм;L2 is the distance between the spindle shaft disc (its middle in thickness) and the lower plane of the cutting head, mm;

d - диаметр диска, мм;d - disk diameter, mm;

[Vc] - допустимая скорость скольжения антифрикционного материала, м/с;[V c ] - permissible sliding speed of antifriction material, m / s;

[Vm] - минимально скорость резания, выбираемая из условия обеспечения требуемой шероховатости при предварительной (черновой) обработке, м/с;[Vm] - minimum cutting speed, selected from the condition of providing the required roughness during preliminary (rough) processing, m / s;

dmr - диаметр установки режущих кромок резцов (не показаны), обеспечиваемый державкой резцовой головки, мм.d mr - installation diameter of the cutting edges of the cutters (not shown), provided by the tool head holder, mm.

dp - наибольший диаметр конусообразной поверхности установленной в корпусе шпинделя втулки, установленной с возможностью контакта с ответной конусообразной или сферической поверхностью вала шпинделя, мм, и радиального аэростатического подшипника, расположенного над электродвигателем и образованного наружной цилиндрической поверхностью вала шпинделя и ответной ей внутренней цилиндрической поверхностью корпуса шпинделя, снабженной радиальными отверстиями для прохода воздуха, распределенными по меньшей мере по одной окружности и связанными по меньшей мере с одним каналом, последовательно соединенным с блоком регулирования давления сжатого воздуха и устройством подачи сжатого воздуха, при этом каждый из указанных аэростатических подшипников снабжен по меньшей мере одним датчиком давления сжатого воздуха, соединенным с блоком контроля давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах шпинделя, и шпиндель установлен с возможностью вращения его вала в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах или в расположенном в верхней части вала шпинделя подшипнике скольжения и расположенных в нижней части вала аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах.dp - the largest diameter of the tapered surface of the sleeve installed in the spindle housing, installed with the possibility of contact with the corresponding tapered or spherical surface of the spindle shaft, mm, and a radial aerostatic bearing located above the electric motor and formed by the outer cylindrical surface of the spindle shaft and the corresponding inner cylindrical surface of the spindle housing equipped with radial openings for air passage, distributed along at least one circumference and associated with at least one channel connected in series with a compressed air pressure control unit and a compressed air supply device, each of said aerostatic bearings being provided with at least one a compressed air pressure sensor connected to the compressed air pressure control unit in aerostatic bearings and bearing supports of the spindle, and the spindle is installed with the ability to rotate its shaft in aerostatic their bearings and bearing supports or in a plain bearing located in the upper part of the spindle shaft and aerostatic bearings and bearing supports located in the lower part of the shaft.

Размещенная на шпинделе станка резцовая головка выполнена диаметром, превышающим диаметр диска вала шпинделя, и снабжена двумя диаметрально расположенными резцовыми державками, установленными с возможностью их поворота вокруг горизонтальной оси и расположения режущих кромок резцов на диаметре dr, превышающем диаметр планшайбы, при этом одна державка установлена с возможностью крепления режущего инструмента, а вторая - с возможностью балансировки резцовой головки.The tool head located on the machine spindle is made with a diameter that exceeds the diameter of the spindle shaft disk, and is equipped with two diametrically located tool holders installed with the possibility of their rotation around the horizontal axis and the location of the cutting edges of the cutters at a diameter dr exceeding the diameter of the faceplate, while one holder is installed with the possibility of mounting the cutting tool, and the second - with the possibility of balancing the cutting head.

Станок снабжен бесконтактными датчиками перемещений и колебаний вала шпинделя относительно его корпуса и планшайбы относительно стола, соединенными с блоками контроля вертикальных перемещений и колебаний вдоль оси Z вала шпинделя относительно его корпуса, горизонтальных перемещений и колебаний вдоль осей X и Y нижней части вала шпинделя, горизонтальных перемещений и колебаний вдоль осей X и Y верхней части вала шпинделя, вертикальных перемещений и колебаний вдоль оси Z и горизонтальных колебаний вдоль осей X и Y планшайбы относительно стола, при этом датчики выполнены в виде установленных с возможностью бесконтактного взаимодействия постоянных магнитов и датчиков Холла и постоянные магниты размещены на валу шпинделя и планшайбе, а датчики Холла установлены на корпусе шпинделя и на столе с возможностью регулирования расстояния между ними и постоянными магнитами от 0,5 до 9 мм.The machine is equipped with non-contact sensors for displacement and oscillation of the spindle shaft relative to its body and faceplate relative to the table, connected to blocks for monitoring vertical displacements and oscillations along the Z axis of the spindle shaft relative to its body, horizontal displacements and oscillations along the X and Y axes of the lower part of the spindle shaft, horizontal displacements and oscillations along the X and Y axes of the upper part of the spindle shaft, vertical displacements and oscillations along the Z axis and horizontal oscillations along the X and Y axes of the faceplate relative to the table, while the sensors are made in the form of permanent magnets and Hall sensors installed with the possibility of contactless interaction and permanent magnets placed on the spindle shaft and faceplate, and Hall sensors are installed on the spindle body and on the table with the possibility of adjusting the distance between them and permanent magnets from 0.5 to 9 mm.

Дополнительный многоканальный контроллер станка выполнен на базе микрокомпьютера с внутренней памятью и имеет по меньшей мере десять цифровых и аналоговых входов с аналого-цифровыми преобразователями (АЦП) и пять выходов с цифро-аналоговыми преобразователями (ЦАП), первые вход и выход которого соединены с ЧПУ, 2-й вход соединен с выходом блока контроля вертикальных перемещений и колебаний вдоль оси Z вала шпинделя относительно его корпуса, 3-й вход соединен с выходом блока контроля горизонтальных перемещений и колебаний вдоль осей X и Y нижней части вала шпинделя относительно его корпуса, 4-й вход соединен с выходом блока контроля горизонтальных перемещений и колебаний вдоль осей X и Y верхней части вала шпинделя относительно его корпуса, 5-й вход соединен с выходом блока контроля вертикальных перемещений и колебаний вдоль оси Z и горизонтальных перемещений и колебаний вдоль осей X и Y планшайбы относительно стола, 6-й вход соединен с выходом блока контроля давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах шпинделя, 7-й вход соединен с выходом блока контроля давления в аэростатических подшипниковых опорах планшайбы, 8-й вход соединен с выходом блока контроля температуры охлаждающей жидкости, 9-й вход соединен с выходом блока контроля температуры корпуса шпинделя, 10-й вход соединен с 1-м выходом вычислительного средства, 2-й выход соединен с входом блока регулирования давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах шпинделя, 3-й выход соединен с входом блока регулирования давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниковых опорах планшайбы, 4-й выход соединен с блоком регулирования объема подачи охлаждающей жидкости, причем в состав ЧПУ введены дополнительные средство отображения и вычислительное средство, 1-й вход и выход которого соединен с соответственно 5-м выходом и 10-м входом дополнительного многоканального контроллера, 2-й вход и выход соединен с выходом и входом ЧПУ, 3-й выход соединен с входом средства отображения.The additional multichannel machine controller is made on the basis of a microcomputer with internal memory and has at least ten digital and analog inputs with analog-to-digital converters (ADC) and five outputs with digital-to-analog converters (DAC), the first input and output of which are connected to the CNC, The 2nd input is connected to the output of the unit for controlling vertical movements and oscillations along the Z axis of the spindle shaft relative to its body, the 3rd input is connected to the output of the unit for controlling horizontal movements and oscillations along the X and Y axes of the lower part of the spindle shaft relative to its body, 4- The ith input is connected to the output of the unit for controlling horizontal movements and oscillations along the X and Y axes of the upper part of the spindle shaft relative to its body, the 5th input is connected to the output of the unit for monitoring vertical displacements and oscillations along the Z axis and horizontal displacements and oscillations along the X and Y axes faceplates relative to the table, the 6th inlet is connected to the outlet of the compressed air pressure control unit in a erostatic bearings and bearing supports of the spindle, the 7th input is connected to the output of the pressure control unit in the aerostatic bearing supports of the faceplate, the 8th input is connected to the output of the coolant temperature control unit, the 9th input is connected to the output of the temperature control unit of the spindle body, 10 -th input is connected to the 1st output of the computing facility, the 2nd output is connected to the input of the compressed air pressure control unit in the aerostatic bearings and spindle bearing supports, the 3rd output is connected to the input of the compressed air pressure control unit in the aerostatic bearing supports of the faceplate, The 4th output is connected to the block for regulating the volume of the coolant supply, and additional display means and computing means are introduced into the CNC, the 1st input and output of which is connected to the 5th output and 10th input of the additional multichannel controller, respectively, 2- 1st input and output are connected to the output and input of the CNC, the 3rd output is connected to the input display facilities.

В способе обработки плоских поверхностей на вертикальном прецизионном станке с числовым программным управлением (ЧПУ), включающем установку обрабатываемой детали на станке, ее черновую и чистовую обработку с управлением тепловыми режимами функционирования системы СПИД,In the method of processing flat surfaces on a vertical precision machine with numerical control (CNC), including the installation of the workpiece on the machine, its roughing and finishing with the control of thermal modes of functioning of the AIDS system,

- 4 035610 скоростью резания и припуском на обработку, согласно техническому решению обработку осуществляют однолезвийным алмазным или алмазоподобным инструментом, например, из кубического нитрида бора, при этом при осуществлении черновой и чистовой обработки осуществляют управление жесткостью системы СПИД и частотой колебаний режущего инструмента, причем при черновой обработке повышают жесткость системы СПИД, устанавливая и вращая вал шпинделя в расположенном в его верхней части подшипнике скольжения и в расположенных в нижней части вала аэростатических радиальном подшипнике и осевой подшипниковой опоре и вращая планшайбу в опоре скольжения, и черновую обработку осуществляют со скоростью резания 750-800 м/мин, а при чистовой обработке в системе СПИД создают повышенную плавность работы, устанавливая и вращая шпиндель и планшайбу в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах, и чистовую обработку осуществляют со скоростью резания, превышающей 1200 м/мин, причем при черновой обработке снимается припуск 0,4-0,8 мм, а при чистовой - менее 0,2 мм.- 4 035610 cutting speed and machining allowance, according to the technical solution, the processing is carried out with a single-edge diamond or diamond-like tool, for example, from cubic boron nitride, while during roughing and finishing, the rigidity of the AIDS system and the vibration frequency of the cutting tool are controlled, and when roughing processing increases the rigidity of the AIDS system by installing and rotating the spindle shaft in the plain bearing located in its upper part and in the aerostatic radial bearing and axial bearing support located in the lower part of the shaft and rotating the faceplate in the sliding support, and roughing is carried out at a cutting speed of 750-800 m / min, and when finishing in the AIDS system, they create an increased smoothness of work by installing and rotating the spindle and faceplate in aerostatic bearings and bearing supports, and finishing is carried out at a cutting speed exceeding 1200 m / min, and during roughing an allowance of 0.4-0.8 mm is removed, and for finishing - less than 0.2 mm.

Совокупность указанных выше существенных признаков, наличие новых конструктивных элементов в станке, действий и их режимов в способе обработки позволяют повысить жесткость системы СПИД при черновой обработке и снизить ее при чистовой обработке, снизить колебания шпинделя, что позволяет обеспечить управление не только тепловыми режимами, но и величинами жесткости системы СПИД и скорости резания в диапазоне величин, недостижимом для известных технических решений.The combination of the above essential features, the presence of new structural elements in the machine tool, actions and their modes in the processing method allow increasing the rigidity of the AIDS system during roughing and reducing it during finishing, reducing spindle vibrations, which makes it possible to control not only thermal modes, but also the values of the rigidity of the AIDS system and the cutting speed in the range of values unattainable for the known technical solutions.

Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings

Пример исполнения вертикального прецизионного станка с ЧПУ, предлагаемого в изобретении, поясняется чертежами, где в схематично упрощенном виде показаны:An example of the execution of a vertical precision CNC machine proposed in the invention is illustrated by drawings, where in a schematic simplified form are shown:

на фиг. 1 - общий вид вертикального прецизионного станка с ЧПУ;in fig. 1 is a general view of a vertical precision CNC machine;

на фиг. 2 - вид спереди вертикального прецизионного станка с ЧПУ;in fig. 2 is a front view of a vertical precision CNC machine;

на фиг. 3 - установка шпинделя на поперечной балке;in fig. 3 - installation of the spindle on the crossbeam;

на фиг. 4 - блок-схема взаимосвязей системы ЧПУ, дополнительного контроллера, блоков управления, блоков контроля и датчиков, приводов и согласующих элементов;in fig. 4 is a block diagram of the interconnections of the CNC system, additional controller, control units, control units and sensors, drives and matching elements;

на фиг. 5 - шпиндель;in fig. 5 - spindle;

на фиг. 6 - разрез А-А на фиг. 2;in fig. 6 - section a-a in Fig. 2;

на фиг. 7 - разрез Б-Б на фиг. 5;in fig. 7 - section b-B in Fig. five;

на фиг. 8 - вид I фиг. 5 (увеличенный) с конической опорной поверхностью вала шпинделя;in fig. 8 - view I of FIG. 5 (enlarged) with a tapered spindle shaft bearing surface;

на фиг. 9 - вид I фиг. 5 (увеличенный) со сферической опорной поверхностью вала шпинделя;in fig. 9 - view I of FIG. 5 (enlarged) with a spherical bearing surface of the spindle shaft;

на фиг. 10 - схема определения угла конусности опорной поверхности подшипника скольжения вала шпинделя;in fig. 10 is a diagram for determining the taper angle of the bearing surface of the sliding bearing of the spindle shaft;

на фиг. 11 - схема резцовой головки;in fig. 11 is a diagram of the cutting head;

на фиг. 12 - планшайба.in fig. 12 - faceplate.

Вертикальный станок с числовым программным управлением содержит (фиг. 1 и 2) станину 1, прикрепленные к станине 1 две вертикальные стойки 2 и 3, соединенные между собой поперечной балкой 4, что в совокупности образовывает арочную конструкцию.Vertical machine with numerical control contains (Fig. 1 and 2) bed 1, attached to bed 1, two vertical posts 2 and 3, interconnected by a transverse beam 4, which together forms an arched structure.

Стол 5 станка установлен между двумя вертикальными стойками 2 и 3 на направляющих 6 с возможностью возвратно-поступательного перемещения в горизонтальном направлении вдоль оси X. Управление перемещением вдоль оси X осуществляется основным контроллером (не показан), размещенным в ЧПУ привода (не показан) (фиг. 2).The table 5 of the machine is installed between two vertical posts 2 and 3 on the guides 6 with the possibility of reciprocating movement in the horizontal direction along the X axis. The movement along the X axis is controlled by the main controller (not shown) located in the CNC drive (not shown) (Fig. . 2).

Шпиндель 7 установлен на поперечной балке 4 на кронштейне 8 (фиг. 3). В ЧПУ 9 станка установлен кроме основного также дополнительный многоканальный контроллер 10 (фиг. 4), 1-й вход и 1-й выход которого соединен с 1-м выходом и 1-м входом ЧПУ 9.The spindle 7 is mounted on the transverse beam 4 on the bracket 8 (Fig. 3). In the CNC 9 of the machine, in addition to the main one, there is also an additional multichannel controller 10 (Fig. 4), the 1st input and 1st output of which are connected to the 1st output and 1st input of the CNC 9.

Станок снабжен планшайбой 11, расположенной на столе 5 с возможностью программно-управляемого вращения в аэростатической подшипниковой опоре (не показана) и дополнительным соединенным с ЧПУ 9 приводом (не показан), обеспечивающим ее вращение вокруг оси Z;The machine is equipped with a faceplate 11 located on the table 5 with the possibility of program-controlled rotation in an aerostatic bearing support (not shown) and an additional drive connected to the CNC 9 (not shown), which ensures its rotation around the Z axis;

резцовой головкой 12, жестко закрепленной на шпинделе 7;a cutter head 12 rigidly fixed to the spindle 7;

устройством 13 (фиг. 4) подачи сжатого воздуха в аэростатические подшипники и подшипниковые опоры, в качестве которого может быть использована либо цеховая система подачи сжатого воздуха либо компрессор;device 13 (Fig. 4) for supplying compressed air to aerostatic bearings and bearing supports, which can be either a shop compressed air supply system or a compressor;

устройством 14 (фиг. 4) подачи охлаждающей жидкости в шпиндель, в качестве которого используется гидростанция (не показана) с программно-регулируемой системой подачи охлаждающей жидкости, например, путем управления с использованием преобразователя частоты (ПЧС) скоростью вращения насоса гидростанции.device 14 (Fig. 4) for supplying coolant to the spindle, which is a hydraulic unit (not shown) with a programmable coolant supply system, for example, by controlling the speed of rotation of the hydraulic unit pump using a frequency converter (PChS).

Привод вращения шпинделя 7 выполнен в виде электродвигателя, в котором постоянные магниты 15 жестко закреплены на валу 16 шпинделя 7 (фиг. 5), а магнитоэлектрические модули 17 жестко закреплены в корпусе 18 шпинделя 7 и соединены с ЧПУ 9. Вход магнитоэлектрических модулей 17 соединен со 2-м выходом ЧПУ 9.The drive for rotation of the spindle 7 is made in the form of an electric motor, in which the permanent magnets 15 are rigidly fixed on the shaft 16 of the spindle 7 (Fig. 5), and the magnetoelectric modules 17 are rigidly fixed in the housing 18 of the spindle 7 and connected to the CNC 9. The input of the magnetoelectric modules 17 is connected to 2nd CNC output 9.

Вращение планшайбы 11 осуществляется дополнительным приводом 19 вращения планшайбы (фиг. 4), вход которого соединен с 3-м выходом ЧПУ 9. Вертикальная подача стола 5 осуществляется дополни- 5 035610 тельным приводом 20 вертикальной подачи стола вдоль оси Z, вход которого соединен с 4-м выходомRotation of the faceplate 11 is carried out by an additional drive 19 of rotation of the faceplate (Fig. 4), the input of which is connected to the 3rd output of the CNC 9. The vertical feed of the table 5 is carried out by an additional 5 035610 drive 20 of the vertical feed of the table along the Z axis, the input of which is connected to 4 -m exit

ЧПУ 9, а его перемещение вдоль оси X осуществляется приводом 21 перемещения стола вдоль оси X, соединенным с 5-м выходом ЧПУ 9 (фиг. 4).CNC 9, and its movement along the X axis is carried out by the drive 21 for moving the table along the X axis, connected to the 5th output of the CNC 9 (Fig. 4).

Станок снабжен (фиг. 4) блоками контроля, соединенными выходами с соответствующими входами дополнительного многоканального контроллера 10 ЧПУ 9 и включающими блок контроля 22 вертикальных перемещений и колебаний вдоль оси Z вала 16 шпинделя 7 относительно его корпуса 18, выход которого соединен со 2-м входом многоканального контроллера 10;The machine is equipped (Fig. 4) with control units connected by outputs to the corresponding inputs of an additional multichannel controller 10 CNC 9 and including a control unit 22 of vertical movements and oscillations along the Z axis of the shaft 16 of the spindle 7 relative to its body 18, the output of which is connected to the 2nd input multichannel controller 10;

блок контроля 23 горизонтальных перемещений и колебаний вдоль осей X и Y нижней части 16а вала 16 шпинделя 7 относительно его корпуса 18, выход которого соединен с 3-м входом многоканального контроллера 10;a control unit 23 for horizontal movements and oscillations along the X and Y axes of the lower part 16a of the shaft 16 of the spindle 7 relative to its housing 18, the output of which is connected to the 3rd input of the multi-channel controller 10;

блок контроля 24 горизонтальных перемещений и колебаний вдоль осей X и Y верхней части 16б вала 16 шпинделя 7 относительно его корпуса 18, выход которого соединен с 4-м входом многоканального контроллера 10;control unit 24 horizontal movements and oscillations along the X and Y axes of the upper part 16b of the shaft 16 of the spindle 7 relative to its housing 18, the output of which is connected to the 4th input of the multi-channel controller 10;

блок контроля 25 вертикальных перемещений и колебаний вдоль оси Z и горизонтальных перемещений и колебаний вдоль осей X и Y планшайбы 11 относительно стола 5, выход которого соединен с 5м входом многоканального контроллера 10;control unit 25 vertical displacements and oscillations along the Z axis and horizontal displacements and oscillations along the X and Y axes of the faceplate 11 relative to the table 5, the output of which is connected to the 5m input of the multi-channel controller 10;

блок контроля 26 давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах шпинделя 7, выход которого соединен с 6-м входом многоканального контроллера 10;control unit 26 pressure of compressed air in aerostatic bearings and bearing supports of the spindle 7, the output of which is connected to the 6th input of the multi-channel controller 10;

блок контроля 27 давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниковых опорах планшайбы 11, выход которого соединен с 7-м входом многоканального контроллера 10;a control unit 27 of the compressed air pressure in the aerostatic bearing supports of the faceplate 11, the output of which is connected to the 7th input of the multi-channel controller 10;

блок контроля 28 температуры охлаждающей жидкости, выход которого соединен с 8-м входом многоканального контроллера 10;a coolant temperature control unit 28, the output of which is connected to the 8th input of the multi-channel controller 10;

блок контроля 29 температуры корпуса 18 шпинделя 7, выход которого соединен с 9-м входом многоканального контроллера 10.a temperature control unit 29 of the housing 18 of the spindle 7, the output of which is connected to the 9th input of the multi-channel controller 10.

Станок также содержит (фиг. 4) блоки регулирования, соединенные входами с соответствующими выходами дополнительного многоканального контроллера 10 и включающие:The machine also contains (Fig. 4) control units connected by inputs to the corresponding outputs of the additional multichannel controller 10 and including:

блок 30 регулирования давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах шпинделя 7, вход которого связан со 2-м выходом дополнительного многоканального контроллера 10;unit 30 for regulating the pressure of compressed air in aerostatic bearings and bearing supports of the spindle 7, the input of which is connected to the 2nd output of the additional multi-channel controller 10;

блок 31 регулирования давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниковых опорах планшайбы 11, вход которого связан с 3-м выходом дополнительного многоканального контроллера 10;block 31 for regulating the pressure of compressed air in the aerostatic bearing supports of the faceplate 11, the input of which is connected to the 3rd output of the additional multichannel controller 10;

блок 32 регулирования объема подачи охлаждающей жидкости, вход которого связан с 4-м выходом дополнительного многоканального контроллера 10;block 32 for regulating the volume of supply of coolant, the input of which is connected to the 4th output of the additional multi-channel controller 10;

Подшипниковая опора планшайбы 11 выполнена комбинированной в виде подшипника скольжения и аэростатической подшипниковой опоры (не показаны). Подшипник скольжения и аэростатическая подшипниковая опора расположены между обращенными друг к другу поверхностями стола 5 и планшайбы 11. Вал 16 шпинделя 7 выполнен сборным с креплением верхней и нижней частей посредством винтов 33 (фиг. 5). На поверхности стола 5, обращенной к планшайбе 11, размещена пористая керамика 34 для подачи сжатого воздуха в аэростатическую подшипниковую опору, последовательно соединенная по меньшей мере с тремя размещенными по окружности не связанными между собой полостями 35 а-в (фиг. 6, сечение А-А фиг. 2) в столе 5, каждая из которых соединена с блоком 31 регулирования давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниковых опорах планшайбы 11, установленных с возможностью программно-управляемого регулирования индивидуально устанавливаемого давления сжатого воздуха, и снабжена датчиками давления сжатого воздуха 36, выходы которых соединены с входами блока 27 контроля давления в аэростатических опорах планшайбы 11. Блок 31 регулирования давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниковых опорах планшайбы 11 соединен с устройством 13 подачи сжатого воздуха в аэростатические подшипники и подшипниковые опоры.The bearing support of the faceplate 11 is made combined in the form of a sliding bearing and an aerostatic bearing support (not shown). The sliding bearing and the aerostatic bearing support are located between the facing surfaces of the table 5 and the faceplate 11. The shaft 16 of the spindle 7 is assembled with the upper and lower parts fastened by means of screws 33 (Fig. 5). On the surface of the table 5 facing the faceplate 11, there is a porous ceramic 34 for supplying compressed air to the aerostatic bearing support, which is connected in series with at least three cavities 35 a-b located around the circumference, not connected to each other (Fig. 6, section A- And Fig. 2) in the table 5, each of which is connected to the block 31 for regulating the pressure of compressed air in the aerostatic bearing supports of the faceplate 11, installed with the possibility of software-controlled regulation of the individually set pressure of compressed air, and is equipped with compressed air pressure sensors 36, the outputs of which connected to the inputs of the unit 27 for controlling the pressure in the aerostatic bearings of the faceplate 11. The block 31 for regulating the pressure of compressed air in the aerostatic bearing bearings of the faceplate 11 is connected to the device 13 for supplying compressed air to the aerostatic bearings and bearing arrangements.

Планшайба 11 установлена с возможностью вращения либо на аэростатической подшипниковой опоре, либо на подшипнике скольжения.The faceplate 11 is mounted for rotation either on an aerostatic bearing support or on a plain bearing.

Вал 16 шпинделя 7 выполнен с расположенным в его нижней части диском 37, диаметр d которого превышает диаметр вала 16, а в корпусе 18 шпинделя 7 выполнена ответная диску 37 цилиндрическая полость 38.The shaft 16 of the spindle 7 is made with a disk 37 located in its lower part, the diameter d of which exceeds the diameter of the shaft 16, and a cylindrical cavity 38 corresponding to the disk 37 is made in the housing 18 of the spindle 7.

В шпинделе 7 в нижней части 16а вала 16 установлена комбинированная опора, состоящая из осевой аэростатической подшипниковой опоры и радиального аэростатического подшипника.In the spindle 7 in the lower part 16a of the shaft 16, a combined support is installed, consisting of an axial aerostatic bearing support and a radial aerostatic bearing.

Осевая аэростатическая подшипниковая опора расположена под диском 37 (нижняя аэростатическая подшипниковая опора диска 37) и образована нижней торцевой поверхностью 39 цилиндрической полости 38 и ответной ей нижней торцевой поверхностью 40 диска 37 вала 16, между которыми выполнен зазор 20-50 мкм. В корпусе 18 выполнены отверстия 41 для прохода сжатого воздуха к торцевой поверхности 39, распределенные по окружности и сообщающиеся, например, с одним каналом 42 в корпусе 18 шпинделя 7, последовательно соединенным с блоком 30 регулирования давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах шпинделя 7 устройством 13 подачи сжатого воздуха.An axial aerostatic bearing support is located under the disk 37 (the lower aerostatic bearing support of the disk 37) and is formed by the lower end surface 39 of the cylindrical cavity 38 and the corresponding lower end surface 40 of the disk 37 of the shaft 16, between which a gap of 20-50 μm is made. In the housing 18, holes 41 are made for the passage of compressed air to the end surface 39, distributed around the circumference and communicating, for example, with one channel 42 in the housing 18 of the spindle 7, connected in series with the block 30 for regulating the pressure of compressed air in aerostatic bearings and bearing supports of the spindle 7 device 13 for supplying compressed air.

- 6 035610- 6 035610

Для повышения управляемости угловым положением вала 16 шпинделя 7 в вертикальной плоскости в корпусе 18 шпинделя 7 могут быть выполнены четыре, расположенных по окружности и не связанных между собой, канала 42а, 42б, 42в и 42г (фиг. 7, сечение Б-Б на фиг. 5), каждый из которых снабжен аналогичными отверстию 41 отверстиями для прохода сжатого воздуха, распределенными по окружности, сообщающимися с каналами 42а, 42б, 42в и 42г в корпусе 18 шпинделя 7 и последовательно соединяющимися с блоком 30 регулирования давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах шпинделя 7, установленным с возможностью управления давлением сжатого воздуха в каждом из этих каналов вне зависимости от давлений сжатого воздуха в других каналах и соединенным с устройством 13 подачи сжатого воздуха в аэростатические подшипники и подшипниковые опоры. Каждый из этих каналов имеет датчик давления сжатого воздуха 43 в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах шпинделя 7 (фиг. 4), выходы которых соединены с входом блока 26 контроля давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах шпинделя 7. В определенных вариантах расчетных нагрузок отверстия 41 могут быть неравномерно распределены по окружности.To increase the controllability of the angular position of the shaft 16 of the spindle 7 in the vertical plane in the housing 18 of the spindle 7, four channels, located around the circumference and not connected to each other, channels 42a, 42b, 42c and 42d (Fig. 7, section B-B in Fig. . 5), each of which is equipped with similar openings 41 for the passage of compressed air, distributed around the circumference, communicating with the channels 42a, 42b, 42c and 42d in the housing 18 of the spindle 7 and connected in series with the block 30 for regulating the pressure of compressed air in aerostatic bearings and bearing supports of the spindle 7, installed with the ability to control the pressure of compressed air in each of these channels, regardless of the pressures of compressed air in other channels and connected to the device 13 for supplying compressed air to aerostatic bearings and bearing supports. Each of these channels has a compressed air pressure sensor 43 in the aerostatic bearings and bearing supports of the spindle 7 (Fig. 4), the outputs of which are connected to the input of the unit 26 for controlling the pressure of compressed air in the aerostatic bearings and bearing supports of the spindle 7. In certain versions of the calculated loads, the holes 41 can be unevenly distributed around the circumference.

Для повышения нагрузочной способности и жесткости (за счет повышения давления сжатого воздуха), а также расширения возможностей управления положением и колебаниями вала 16 шпинделя 7 над диском 37 расположена вторая аэростатическая подшипниковая опора - верхняя аэростатическая опора диска 37, образованная верхней торцевой поверхностью 44 цилиндрической полости 38 корпуса 18 шпинделя 7 и ответной ей верхней торцевой поверхностью 45 диска 37 вала 16, между которыми выполнен зазор 20-50 мкм. В верхней торцевой поверхности 44 (корпуса 18 шпинделя 7 выполнены отверстия 46 для прохода сжатого воздуха, распределенные по окружности и сообщающиеся с каналом 47 в корпусе 18 шпинделя 7.To increase the load capacity and rigidity (by increasing the pressure of compressed air), as well as expanding the possibilities of controlling the position and vibrations of the shaft 16 of the spindle 7, a second aerostatic bearing support is located above the disk 37 - the upper aerostatic support of the disk 37, formed by the upper end surface 44 of the cylindrical cavity 38 the housing 18 of the spindle 7 and the corresponding upper end surface 45 of the disc 37 of the shaft 16, between which a gap of 20-50 μm is made. In the upper end surface 44 (housing 18 of the spindle 7, holes 46 are made for the passage of compressed air, distributed around the circumference and communicating with the channel 47 in the housing 18 of the spindle 7.

Это может быть один кольцевой канал 47, обеспечивающий одинаковое по величине программно-управляемое давление сжатого воздуха и соответствующую жесткость;It can be one annular channel 47, providing the same program-controlled compressed air pressure and corresponding rigidity;

четыре кольцевых канала (не показаны), размещенные по окружности аналогично каналам 42а, 42б, 42в и 42г (фиг. 7 сечение Б-Б на фиг. 5), каждый из которых снабжен аналогичными отверстию 46 отверстиями для прохода сжатого воздуха и датчиками его давления 43, соединенными с блоком 26 контроля давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах шпинделя 7, при этом опоры распределены по окружности, сообщаются с соответствующими каналами в корпусе 18 шпинделя 7, последовательно соединяется с блоком 30 регулирования давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах шпинделя 7, установленным с возможностью управления давлением сжатого воздуха в каждом из этих каналов вне зависимости от давлений сжатого воздуха в других каналах, и устройством 13 подачи сжатого воздуха в аэростатические подшипники и подшипниковые опоры, что позволяет за счет создания различного давления каналам 42а, 42б, 42в и 42г управлять угловым положением вала 16 шпинделя 7.four annular channels (not shown) arranged around the circumference similarly to channels 42a, 42b, 42c and 42d (Fig. 7, section b-B in Fig. 5), each of which is equipped with similar opening 46 with openings for the passage of compressed air and its pressure sensors 43, connected to the block 26 for monitoring the pressure of compressed air in the aerostatic bearings and bearing supports of the spindle 7, while the supports are distributed around the circumference, communicating with the corresponding channels in the housing 18 of the spindle 7, connected in series with the block 30 for regulating the pressure of compressed air in aerostatic bearings and bearing supports of the spindle 7, installed with the ability to control the pressure of compressed air in each of these channels, regardless of the pressures of compressed air in other channels, and a device 13 for supplying compressed air to aerostatic bearings and bearing supports, which allows, due to the creation of different pressure, channels 42a, 42b , 42c and 42d control the angular position of the shaft 16 spindle i am 7.

Радиальный аэростатический подшипник комбинированной опоры вала 16 шпинделя 7, размещенный под диском 37 в нижней части шпинделя 7, образован цилиндрической поверхностью 48 нижней 16а части вала 16 и ответной ей цилиндрической поверхностью 49 корпуса 18 шпинделя 7 (на фиг. 4). Между ними выполнен зазор 20-50 мкм. В корпусе 18 шпинделя 7 выполнены расположенные по окружности и выходящие на цилиндрическую поверхность 49 отверстия 50 для прохода сжатого воздуха, соединенные либо с одним, либо, для повышения управляемости положением вала 18 шпинделя 7, с четырьмя каналами 51, выполненными по окружности корпуса 18 шпинделя 7, причем при выполнении 4-х каналов 51 они располагаются по окружности аналогично каналам 42а, 42б, 42в и 42г (фиг. 7).The radial aerostatic bearing of the combined support of the shaft 16 of the spindle 7, located under the disk 37 in the lower part of the spindle 7, is formed by the cylindrical surface 48 of the lower part 16a of the shaft 16 and the corresponding cylindrical surface 49 of the housing 18 of the spindle 7 (in Fig. 4). A gap of 20-50 microns is made between them. In the housing 18 of the spindle 7, there are holes 50 located around the circumference and extending onto the cylindrical surface 49 for the passage of compressed air, connected either with one, or, to increase the controllability of the position of the shaft 18 of the spindle 7, with four channels 51, made around the circumference of the housing 18 of the spindle 7 , and when performing 4 channels 51, they are located around the circumference similar to channels 42a, 42b, 42c and 42d (Fig. 7).

Эти четыре канала 51 не связаны между собой, и каждый из них последовательно соединяется с блоком 30 регулирования давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах шпинделя 7, установленным с возможностью управления давлением сжатого воздуха в каждом из этих каналов вне зависимости от давлений сжатого воздуха в других каналах и соединенным с устройством 13 подачи сжатого воздуха в аэростатические подшипники и подшипниковые опоры. Каждый из этих каналов имеет датчик давления 43 сжатого воздуха в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах шпинделя, выход которого соединен с входом блока 26 контроля давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах шпинделя 7. В определенных вариантах расчетных нагрузок отверстия 50 могут быть неравномерно распределены по окружности.These four channels 51 are not connected to each other, and each of them is connected in series with a unit 30 for regulating the pressure of compressed air in aerostatic bearings and bearing supports of the spindle 7, installed with the ability to control the pressure of compressed air in each of these channels, regardless of the pressures of compressed air in other channels and connected to the device 13 for supplying compressed air to aerostatic bearings and bearing supports. Each of these channels has a pressure sensor 43 of compressed air in the aerostatic bearings and bearing supports of the spindle, the output of which is connected to the input of the unit 26 for monitoring the pressure of compressed air in the aerostatic bearings and bearing supports of the spindle 7. In certain versions of the design loads, the holes 50 may be unevenly distributed over circles.

Для повышения нагрузочной способности и радиальной жесткости, а также улучшения условий охлаждения шпинделя 7 в средней части шпинделя 7 между диском 37 вала 16 и электродвигателем шпинделя 7 может быть размещен один или несколько, например четыре, аналогичных приведенному выше, связанных или не связанных между собой, радиальных аэростатических подшипников 52, 53, 54 и 55 (фиг. 5). Каждый из аэростатических подшипников 52, 53, 54 и 55 соединен с выполненными в корпусе 18 шпинделя 7 отверстиями, в свою очередь соединенными со связанными или не связанными между собой каналами для подачи сжатого воздуха, каждый из которых соединен с блоком 30 регулирования давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах шпинделя 7, установленным с возможностью управления давлением сжатого воздуха в каждом из этих каналов вне зави- 7 035610 симости от давлений сжатого воздуха в других каналах, при этом блок 30 соединен с устройством 13 подачи сжатого воздуха в аэростатические подшипники и подшипниковые опоры и каждый из каналов имеет датчик давления 43 сжатого воздуха в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах шпинделя 7, выход которого соединен с входом блока 26 контроля давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах шпинделя 7.To increase the load capacity and radial rigidity, as well as improve the cooling conditions of the spindle 7 in the middle part of the spindle 7 between the disc 37 of the shaft 16 and the electric motor of the spindle 7, one or more, for example four, similar to the above, connected or unconnected, can be placed. radial aerostatic bearings 52, 53, 54 and 55 (Fig. 5). Each of the aerostatic bearings 52, 53, 54 and 55 is connected to holes made in the housing 18 of the spindle 7, which in turn are connected to connected or not connected channels for supplying compressed air, each of which is connected to a compressed air pressure control unit 30 in aerostatic bearings and bearing supports of the spindle 7, installed with the ability to control the pressure of compressed air in each of these channels regardless of the pressures of compressed air in other channels, while the unit 30 is connected to the device 13 for supplying compressed air to the aerostatic bearings and bearing supports and each of the channels has a compressed air pressure sensor 43 in the aerostatic bearings and bearing supports of the spindle 7, the output of which is connected to the input of the unit 26 for monitoring the compressed air pressure in the aerostatic bearings and bearing supports of the spindle 7.

Вал 16 с диском 37 в корпусе 18 шпинделя 7 в осевом направлении шпинделя 7 расположены на таком расстоянии друг от друга, чтобы оставался зазор между торцевыми поверхностями 40 и 45 диска 37 вала 16 и ответными им соответствующими торцевыми поверхностями 39 и 44 цилиндрической полости 38 корпуса 18 шпинделя 7, а также между наружной цилиндрической поверхностью 48 вала 16 и ответной ей внутренней цилиндрической поверхностью 49 корпуса 18 шпинделя 7. Отверстия для прохода в них сжатого воздуха могут быть неравномерно распределены по окружности и длине внутренней цилиндрической поверхности 49 корпуса 18 шпинделя 7.The shaft 16 with the disc 37 in the housing 18 of the spindle 7 in the axial direction of the spindle 7 are located at such a distance from each other that there is a gap between the end surfaces 40 and 45 of the disc 37 of the shaft 16 and the corresponding end surfaces 39 and 44 of the cylindrical cavity 38 of the housing 18 spindle 7, as well as between the outer cylindrical surface 48 of the shaft 16 and the corresponding inner cylindrical surface 49 of the housing 18 of the spindle 7. The holes for the passage of compressed air in them can be unevenly distributed around the circumference and length of the inner cylindrical surface 49 of the housing 18 of the spindle 7.

Верхняя часть 16б вала 16 установлена в комбинированной опоре, выполненной в виде осевого подшипника скольжения и радиального аэростатического подшипника. Осевой подшипник скольжения этой опоры может быть выполнен в двух вариантах: в виде конусообразной 56 (фиг. 8) или сферической 57 (фиг. 9) поверхности участка верхней части 16б вала 16 шпинделя 7, выполненной из стали с поверхностной твердостью 61-65 HRC, и ответной опорной конусообразной поверхностью 58 втулки 59, жестко связанной с корпусом 18 шпинделя 7 и выполненной из антифрикционного материала, например из железографита, угол конусности которой и наибольший диаметр поверхности 56 или 57 вала 16, установленной с возможностью контакта с ответной конусообразной или сферической поверхностью вала 16, выбирают из соотношения (фиг. 9)The upper part 16b of the shaft 16 is installed in a combined support made in the form of an axial sliding bearing and a radial aerostatic bearing. The axial sliding bearing of this support can be made in two versions: in the form of a tapered 56 (Fig. 8) or spherical 57 (Fig. 9) surface of the section of the upper part 16b of the shaft 16 of the spindle 7, made of steel with a surface hardness of 61-65 HRC, and a counter bearing conical surface 58 of the sleeve 59, rigidly connected to the housing 18 of the spindle 7 and made of an antifriction material, for example, iron graphite, the taper angle of which and the largest diameter of the surface 56 or 57 of the shaft 16, mounted with the possibility of contact with the corresponding conical or spherical surface of the shaft 16 are selected from the ratio (Fig. 9)

Ia = arctg-^—L cJ/L mrP ,(I)?Ia = arctan - ^ - L cJ / L mrP , (I)?

2(Д +L2) d =d(2) p mr kJ ’ где α - угол конусности опорной конусообразной поверхности 58 установленной в корпусе 18 шпинделя 7 втулки 59, выполненной из антифрикционного материала, рад2 (D + L 2 ) d = d (2) p mr kJ 'where α is the taper angle of the support cone-shaped surface 58 installed in the housing 18 of the spindle 7 of the sleeve 59, made of antifriction material, rad

L1 - расстояние между наибольшим диаметром dr опорной конусообразной поверхности 58 корпуса 18 шпинделя 7, контактирующей с ответной конусообразной или сферической поверхностью вала 16 шпинделя 7, и диском 37 вала 16 шпинделя 7 (его серединой по толщине), мм;L1 is the distance between the largest diameter d r of the supporting cone-shaped surface 58 of the housing 18 of the spindle 7, in contact with the mating conical or spherical surface of the shaft 16 of the spindle 7, and the disk 37 of the shaft 16 of the spindle 7 (its middle in thickness), mm;

L2 - расстояние между диском 37 вала 16 шпинделя 7 (его серединой по толщине) и нижней плоскостью (не показана) резцовой головки 12, мм;L2 is the distance between the disk 37 of the shaft 16 of the spindle 7 (its middle in thickness) and the lower plane (not shown) of the cutting head 12, mm;

d - диаметр диска 37, мм;d - disc diameter 37, mm;

[Vc] - допустимая скорость скольжения антифрикционного материала, например для железографита [Vc] = 8-10 м/с;[Vc] - permissible slip rate antifriction material, such as iron-graphite [V c] = 8-10 m / s;

[Vm] - минимально скорость резания, выбираемая из условия обеспечения требуемой шероховатости при предварительной (черновой) обработке, принимаемая, например, при использовании инструмента из кубического нитрида бора, [Vmr] = 12-14 м/с; м/с;[Vm] is the minimum cutting speed selected from the condition of providing the required roughness during preliminary (roughing) processing, taken, for example, when using a tool made of cubic boron nitride, [V mr ] = 12-14 m / s; m / s;

dmr - диаметр установки режущих кромок резцов (не показаны), обеспечиваемый державкой 65 резцовой головки 12, мм.dmr - installation diameter of the cutting edges of the cutters (not shown) provided by the holder 65 of the cutter head 12, mm.

dp - наибольший диаметр поверхности 56 или 57 вала 16, установленной с возможностью контакта с ответной конусообразной или сферической поверхностью вала 16 шпинделя 7, мм.dp - the largest diameter of the surface 56 or 57 of the shaft 16, installed with the possibility of contact with the mating conical or spherical surface of the shaft 16 of the spindle 7, mm.

Выбор конусообразной 56 (фиг. 8) или сферической 57 (фиг. 9) поверхности участка верхней части 16а вала 16 шпинделя 7 делается исходя из требований технологичности и объема выпуска обрабатываемых пластин (для создания сферической поверхности может быть использован шарик подшипника).The choice of the tapered 56 (Fig. 8) or spherical 57 (Fig. 9) surface of the portion of the upper part 16a of the shaft 16 of the spindle 7 is made based on the requirements of manufacturability and the volume of production of processed plates (to create a spherical surface, a bearing ball can be used).

Соотношение (1) получено исходя из следующего (фиг. 10).Relation (1) is obtained based on the following (Fig. 10).

Максимальная скорость скольжения при функционировании опоры скольжения шпинделя 7 опре деляется соотношением где Vc - максимальная скорость скольжения в опоре скольжения шпинделя 7, м/с;The maximum sliding speed during the operation of the sliding support of the spindle 7 is determined by the ratio where Vc is the maximum sliding speed in the sliding support of the spindle 7, m / s;

π = 3,1415 ...;π = 3.1415 ...;

n - частота вращения вала 16 шпинделя 7, об/мин.n is the frequency of rotation of the shaft 16 of the spindle 7, rpm.

Скорость резания определяется из зависимостиThe cutting speed is determined from the dependence

- 8 035610- 8 035610

Отсюда и и И (5)Hence and And (5)

Так как dmr _ L}+L2—l dp I ’ (6) где l - параметр расчетной схемы на фиг. 10, мм, то с учетом того, что в рассматриваемой конструкции для исключения проскальзывания при взаимодействии со сферической поверхностью 57 опорная конусообразная поверхность 58 втулки 59 корпуса 18 шпинделя 7 размещена под углом 90° к линии, соединяющей диаметр dmr установки режущих кромок резцов с диаметром dp (как показано на фиг. 10) ij _ А + А _ р ^/// 2tga’ (7) Since d mr _ L } + L 2 - ld p I ' (6) where l is the parameter of the calculation scheme in Fig. 10, mm, then taking into account the fact that in the design under consideration, in order to avoid slippage when interacting with a spherical surface 57, the conical support surface 58 of the sleeve 59 of the body 18 of the spindle 7 is placed at an angle of 90 ° to the line connecting the diameter d mr of setting the cutting edges of the cutters with dp (as shown in Fig. 10) ij _ A + A _ p ^ /// 2tga ' (7)

или a = arctg I (9) or a = arctan I (9)

А-Ч +Ь2)A-H + b 2 )

Так, например, при расчетном максимальном давлении в зоне контакта опорного подшипника скольжения в процессе прецизионной лезвийной обработки 1,2 МПа и допустимой для смазываемой пары трения сталь с поверхностью 61-65 HRC - бронзографит характеристике [pV]= 10 МПа-м/с величина [Vc] = 8,3 м/с. Как это было отмечено выше, минимально допустимая, из условия обеспечения минимально возможной шероховатости при предварительной (черновой) обработке, скорость резания при планаризации медного слоя инструментом из кубического нитрида бора, [Vmr] = 12-14 м/с. Тогда при диаметре dmr установки режущей кромки резца dmr = 220 ммSo, for example, at the calculated maximum pressure in the contact zone of the journal bearing in the process of precision blade machining 1.2 MPa and the steel with a surface of 61-65 HRC - bronze-graphite admissible for the lubricated friction pair with the characteristic [pV] = 10 MPa-m / s, the value [Vc] = 8.3 m / s. As noted above, the minimum allowable, from the condition of ensuring the minimum possible roughness during preliminary (roughing) processing, cutting speed during planarization of the copper layer with a tool made of cubic boron nitride, [V mr ] = 12-14 m / s. Then, with the diameter dmr, the setting of the cutting edge of the cutter d mr = 220 mm

[Н ^=<^ = 130 мм.[H ^ = <^ = 130 mm.

Тогда при L1 = 280 мм и L2 = 130 мм угол α равенThen at L1 = 280 mm and L2 = 130 mm the angle α is equal to

А(1+[к]/[к ]) а = arctg —L cJ/L mrV =23 0 g 2(z1+4) 23 ·A (1+ [k] / [k]) a = arctan - L cJ / L mrV = 23 0 g 2 (z 1+ 4) 23 ·

Радиальный аэростатический подшипник расположен над электродвигателем и образован размещенными с зазором 30-50 мкм наружной цилиндрической поверхностью 60 верхней части 16б вала 16 шпинделя 7 и ответной ей внутренней цилиндрической поверхностью 61 корпуса 18 шпинделя 7, снабженного радиальными отверстиями 62 для прохода сжатого воздуха, распределенными по меньшей мере по одной окружности и соединенными по меньшей мере с одним каналом, последовательно соединенным с блоком 30 регулирования давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах шпинделя 7 и устройством 13 подачи сжатого воздуха в аэростатические подшипники и подшипниковые опоры. Аэростатический подшипник снабжен по меньшей мере одним датчиком 43 давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах шпинделя 7, соединенным с блоком 26 контроля давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах шпинделя 7.A radial aerostatic bearing is located above the electric motor and is formed by the outer cylindrical surface 60 of the upper part 16b of the shaft 16 of the spindle 7 and the corresponding inner cylindrical surface 61 of the housing 18 of the spindle 7, located with a gap of 30-50 μm, and the corresponding inner cylindrical surface 61 of the housing 18 of the spindle 7, provided with radial holes 62 for the passage of compressed air, distributed at at least along one circumference and connected to at least one channel connected in series with the unit 30 for controlling the pressure of compressed air in the aerostatic bearings and bearing supports of the spindle 7 and the device 13 for supplying compressed air to the aerostatic bearings and bearing supports. The aerostatic bearing is equipped with at least one sensor 43 for the pressure of compressed air in the aerostatic bearings and bearing supports of the spindle 7, connected to the unit 26 for monitoring the pressure of compressed air in the aerostatic bearings and bearing supports of the spindle 7.

Шпиндель 7 установлен с возможностью вращения вала 16 в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах или в расположенном в верхней части 16б вала 16 шпинделя 7 подшипнике скольжения и расположенных в нижней части 16а вала 16 аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах.The spindle 7 is mounted with the possibility of rotation of the shaft 16 in aerostatic bearings and bearing supports or in a sliding bearing located in the upper part 16b of the shaft 16 of the spindle 7 and aerostatic bearings and bearing supports located in the lower part 16a of the shaft 16.

Вал 16 шпинделя 7 выполнен с полостью 63 для охлаждающей жидкости, последовательно соединенной с блоком 32 регулирования объема подачи охлаждающей жидкости и устройством 14 подачи охлаждающей жидкости в шпиндель 7 (фиг. 4) Для стабилизации режима смазки подшипников скольжения используются кольцевые уплотнения 64 (фиг. 8 и фиг. 9).The shaft 16 of the spindle 7 is made with a cavity 63 for a coolant, connected in series with the block 32 for regulating the volume of the coolant supply and a device 14 for supplying coolant to the spindle 7 (Fig. 4). To stabilize the lubrication mode of the sliding bearings, O-rings 64 are used (Fig. 8 and Fig. 9).

Размещенная на шпинделе 7 резцовая головка 12 выполнена с диаметром D, превышающим диаметр диска 37 вала 16 шпинделя 7 и диаметр Dp планшайбы 11. Она снабжена двумя диаметрально расположенными резцовыми державками 65 и 66 (фиг. 11), установленными с возможностью их поворота вокруг горизонтальных осей q и расположения режущих кромок резцов (на показаны) на диаметре dmr,Placed on the spindle 7, the cutting head 12 is made with a diameter D exceeding the diameter of the disc 37 of the shaft 16 of the spindle 7 and the diameter Dp of the faceplate 11. It is equipped with two diametrically located tool holders 65 and 66 (Fig. 11), installed with the possibility of their rotation around the horizontal axes q and the location of the cutting edges of the cutters (shown) on the diameter d mr ,

- 9 035610 превышающем диаметр планшайбы 11, при этом одна державка, например 65, установлена с возможностью крепления режущего инструмента, а вторая, например 66, - с возможностью балансировки резцовой головки 12.- 9 035610 exceeding the diameter of the faceplate 11, while one holder, for example 65, is installed with the possibility of attaching the cutting tool, and the second, for example 66, with the possibility of balancing the cutting head 12.

Станок снабжен бесконтактными датчиками 67 вертикальных перемещений и колебаний вдоль оси Z вала 16 шпинделя 7 относительно его корпуса 18, выходы которых соединены с соответствующими входами блока 22 контроля вертикальных перемещений и колебаний вдоль оси Z вала 16 шпинделя 7 относительно его корпуса 18;The machine is equipped with non-contact sensors 67 of vertical displacements and oscillations along the Z axis of the shaft 16 of the spindle 7 relative to its body 18, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the unit 22 for monitoring vertical displacements and oscillations along the Z axis of the shaft 16 of the spindle 7 relative to its body 18;

бесконтактными датчиками 68 горизонтальных перемещений и колебаний вдоль осей X и Y нижней части 16а вала 16 шпинделя 7 относительно его корпуса 18, выходы которых соединены с соответствующими входами блока 23 контроля горизонтальных перемещений и колебаний вдоль осей X и Y нижней части 16а вала 16 шпинделя 7 относительно его корпуса 18;contactless sensors 68 of horizontal displacements and oscillations along the X and Y axes of the lower part 16a of the shaft 16 of the spindle 7 relative to its housing 18, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the unit 23 for monitoring horizontal movements and oscillations along the X and Y axes of the lower part 16a of the shaft 16 of the spindle 7 relative to its housing 18;

бесконтактными датчиками 69 горизонтальных перемещений и колебаний вдоль осей X и Y верхней части 16б вала 16 шпинделя 7, выходы которых соединены с соответствующими входами блока 24 контроля горизонтальных перемещений и колебаний вдоль осей X и Y верхней части 16б вала 16 шпинделя 7 относительно его корпуса 18;contactless sensors 69 of horizontal displacements and vibrations along the X and Y axes of the upper part 16b of the shaft 16 of the spindle 7, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the unit 24 for monitoring horizontal movements and oscillations along the X and Y axes of the upper part 16b of the shaft 16 of the spindle 7 relative to its housing 18;

бесконтактными датчиками 70 вертикальных перемещений и колебаний вдоль оси Z и горизонтальных перемещений и колебаний вдоль осей X и Y планшайбы 11 относительно стола 5, выходы которых соединены с соответствующими входами блока 25 контроля вертикальных перемещений и колебаний вдоль оси Z и горизонтальных перемещений и колебаний вдоль осей X и Y планшайбы 11 относительно стола 5.contactless sensors 70 for vertical displacements and oscillations along the Z axis and horizontal displacements and oscillations along the X and Y axes of the faceplate 11 relative to the table 5, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the unit 25 for monitoring vertical displacements and oscillations along the Z axis and horizontal displacements and oscillations along the X axes and Y faceplates 11 relative to table 5.

Датчики выполнены в виде установленных с возможностью бесконтактного взаимодействия постоянных магнитов (не показаны) и датчиков Холла (не показаны). Постоянные магниты размещены на валу 16 шпинделя и планшайбе 11, а датчики Холла установлены соответственно в корпусе 18 шпинделя 7 и в столе 5 с возможностью регулирования, например, посредством микровинтового соединения (не показано) расстояния между ними и постоянными магнитами от 0,5 до 9 мм.The sensors are made in the form of permanent magnets (not shown) and Hall sensors (not shown) installed with the possibility of contactless interaction. Permanent magnets are placed on the shaft 16 of the spindle and faceplate 11, and the Hall sensors are installed, respectively, in the housing 18 of the spindle 7 and in the table 5 with the possibility of adjustment, for example, by means of a microscrew connection (not shown), the distance between them and the permanent magnets from 0.5 to 9 mm.

Наружная поверхность 71 планшайбы 11, обращенной к резцовой головке 12, выполнена из пористого материала, например пористой керамики, и имеет вакуумные присоски 72 (фиг. 12) для крепления обрабатываемых пластин (не показаны).The outer surface 71 of the faceplate 11 facing the cutter head 12 is made of a porous material, for example a porous ceramic, and has vacuum suction cups 72 (Fig. 12) for fixing the processed plates (not shown).

Дополнительный многоканальный контроллер 10 выполнен на базе микрокомпьютера с внутренней памятью и имеет по меньшей мере десять цифровых и аналоговых входов с АЦП и пять выходов с ЦАП (фиг. 4).Additional multichannel controller 10 is made on the basis of a microcomputer with internal memory and has at least ten digital and analog inputs from an ADC and five outputs from a DAC (Fig. 4).

Первые вход и выход дополнительного многоканального контроллера 10 соединены с 1-и выходом и входом ЧПУ 9 (фиг. 4), 2-й вход соединен с выходом блока 22, 3-й вход соединен с выходом блока 23, 4-й вход соединен с выходом блока 24, 5-й вход соединен с выходом блока 25, 6-й вход соединен выходом блока 26, 7-й вход соединен выходом блока 27, 8-й вход соединен с выходом блока 28, 9-й вход соединен с выходом блока 29, 10-й вход соединен с 1-м выходом вычислительного средства 73, 2-й выход соединен с входом блока 30, 3-й выход соединен с входом блока 31, 4-й выход соединен с входом блока 32, 5-й выход соединен с входом блока 33, 6-й выход соединен с 1-м входом вычислительного средства 73.The first input and output of the additional multichannel controller 10 are connected to the 1st output and the input of the CNC 9 (Fig. 4), the 2nd input is connected to the output of the block 22, the 3rd input is connected to the output of the block 23, the 4th input is connected to output of block 24, 5th input is connected to output of block 25, 6th input is connected to output of block 26, 7th input is connected to output of block 27, 8th input is connected to output of block 28, 9th input is connected to output of block 29, the 10th input is connected to the 1st output of the computing means 73, the 2nd output is connected to the input of the block 30, the 3rd output is connected to the input of the block 31, the 4th output is connected to the input of the block 32, the 5th output connected to the input of the block 33, the 6th output is connected to the 1st input of the computing means 73.

У ЧПУ 9 2-й вход соединен с выходом блока 74 контроля частоты вращения шпинделя 7, 3-й вход ЧПУ 9 соединен с выходом блока 75 контроля перемещений стола 5 вдоль оси Z, 4-й вход ЧПУ 9 соединен со 2-м выходом вычислительного средства 73, 2-й выход ЧПУ 9 соединен с магнитоэлектрическими модулями 17 двигателя шпинделя 7, 3-й выход ЧПУ 9 соединен с дополнительным приводом 19 вращения планшайбы 11 (фиг. 4), 4-й выход ЧПУ 9 соединен с дополнительным приводом 20 вертикальной подачи стола 5 вдоль оси Z (фиг. 4), 5-й выход ЧПУ 9 соединен с приводом 21 перемещения стола 5 вдоль оси X, 6-й выход ЧПУ 9 соединен с устройством 13 подачи сжатого воздуха в аэростатические подшипники и подшипниковые опоры, 7-й выход ЧПУ 9 соединен с устройством 14 подачи охлаждающей жидкости в шпиндель 7, 8-й выход ЧПУ 9 соединен со 2-м входом вычислительного средства 73, 3-й выход которого соединен с входом средства отображения 76. Вертикальный прецизионный станок с ЧПУ работает следующим образом: резец с режущей пластиной из кубического нитрида бора (не показан) устанавливается в резцовую державку 65 (фиг. 3) резцовой головки 12, а в диаметрально противоположную резцовую державку 66 размещается идентичный по массе элемент (не показан) для балансировки, после чего:At CNC 9, the 2nd input is connected to the output of the unit 74 for controlling the speed of the spindle 7, the 3rd input of the CNC 9 is connected to the output of the block 75 for controlling the movements of the table 5 along the Z axis, the 4th input of the CNC 9 is connected to the 2nd output of the computing means 73, the 2nd output of the CNC 9 is connected to the magnetoelectric modules 17 of the motor of the spindle 7, the 3rd output of the CNC 9 is connected to the additional drive 19 for rotating the faceplate 11 (Fig. 4), the 4th output of the CNC 9 is connected to the additional drive 20 of the vertical feeding the table 5 along the Z axis (Fig. 4), the 5th output of the CNC 9 is connected to the drive 21 for moving the table 5 along the X axis, the 6th output of the CNC 9 is connected to the device 13 for supplying compressed air to aerostatic bearings and bearing supports, 7 -th output of the CNC 9 is connected to the device 14 for supplying coolant to the spindle 7, the 8th output of the CNC 9 is connected to the 2nd input of the computing means 73, the 3rd output of which is connected to the input of the display means 76. The vertical precision machine with CNC works as follows: cutter with cutting layer another cubic boron nitride (not shown) fits into the tool holder 65 (FIG. 3) of the tool head 12, and an element (not shown) of an identical mass is placed in the diametrically opposite tool holder 66 for balancing, after which:

ЧПУ 9 через 6-й выход включает устройство 13 подачи сжатого воздуха в аэростатические подшипники и подшипниковые опоры установленного на кронштейне 8 поперечной балки 4 и жестко связанного с ней шпинделя 7, при этом сигналы с датчиков 43 о давлении этого сжатого воздуха в этих опорах поступают в блок 26, где они предварительно обрабатываются, передаются в дополнительный многоканальный контроллер 10 через его 6-й вход, где окончательно обрабатываются и через 5-й выход передаются на 1-й вход вычислительного средства 73;The CNC 9 through the 6th output includes a device 13 for supplying compressed air to aerostatic bearings and bearing supports installed on the bracket 8 of the transverse beam 4 and the spindle 7 rigidly connected to it, while signals from sensors 43 about the pressure of this compressed air in these supports are fed to block 26, where they are pre-processed, are transferred to an additional multichannel controller 10 through its 6th input, where they are finally processed and through the 5th output are transmitted to the 1st input of the computing means 73;

в вычислительном средстве 73 величины давлений сравниваются с эталонными и, при их несовпадении, через 1-й выход дается команда на их корректировку, которая поступает на 10-й вход дополни- 10 035610 тельного многоканального контролера 10, где преобразуется и через 2-й выход передается в блок 30, посредством которого устанавливаются требуемые параметры давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах шпинделя 7;in the computing tool 73, the pressure values are compared with the reference ones and, if they do not coincide, a command is given through the 1st output to correct them, which is sent to the 10th input of the additional 10 035610 multichannel controller 10, where it is also converted through the 2nd output transmitted to unit 30, through which the required parameters of the compressed air pressure in the aerostatic bearings and bearing supports of the spindle 7 are set;

вал 16 шпинделя 7 приводится во вращение с максимальной частотой вращения, в процессе которого с бесконтактных датчиков 68 горизонтальных перемещений и колебаний вдоль осей X и Y нижней части вала 16 информация о положении и колебаниях его оси поступает в блок 23 контроля горизонтальных перемещений и колебаний вдоль осей X и Y нижней части 16а вала 16 шпинделя 7, откуда она передается на 3-й вход дополнительного многоканального контроллера 10, где предварительно обрабатывается и через 6-й выход передается на вычислительное средство 73, в которой осуществляется их окончательная обработка с расчетом необходимой величины коррекции массы элемента для балансировки (не показан) резцовой головки 12 и величина этой массы через 3-й выход вычислительного средства 73 передается на средство отображения 76 (монитор), где визуализируется;the shaft 16 of the spindle 7 is driven into rotation at the maximum speed, during which, from the contactless sensors 68 of horizontal displacements and oscillations along the X and Y axes of the lower part of the shaft 16, information about the position and oscillations of its axis is fed to the unit 23 for monitoring horizontal displacements and oscillations along the axes X and Y of the lower part 16a of the shaft 16 of the spindle 7, from where it is transmitted to the 3rd input of the additional multichannel controller 10, where it is pre-processed and through the 6th output is transmitted to the computing means 73, in which their final processing is carried out with the calculation of the required correction value the mass of the element for balancing (not shown) of the cutting head 12 and the value of this mass through the 3rd output of the computing means 73 is transmitted to the display means 76 (monitor), where it is visualized;

после этого шпиндель 7 останавливается, ЧПУ 9 выключается подача сжатого воздуха в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах шпинделя 7 и осуществляется корректировка массы элемента для балансировки резцовой головки 12;after that the spindle 7 stops, the CNC 9 turns off the supply of compressed air in the aerostatic bearings and bearing supports of the spindle 7 and the mass of the element is adjusted to balance the tool head 12;

заготовка в виде плоской пластины (не показана) устанавливается на наружной поверхности 71 планшайбы 11 и фиксируется на ней вакуумными присосками 72;a workpiece in the form of a flat plate (not shown) is mounted on the outer surface 71 of the faceplate 11 and is fixed thereon with vacuum suction cups 72;

стол 5 дополнительным управляемым через 4-й выход ЧПУ 9 приводом 20 (фиг. 4) поднимется вверх на расстояние 1-1,5 мм обрабатываемой поверхности от режущей кромки резца (не показан), которое контролируется ЧПУ 9 посредством связанного с его 3-м входом блоком 75 контроля перемещений стола вдоль оси Z с использованием установленного в нем технического зрения (не показано);table 5 by an additional drive 20 controlled through the 4th output of the CNC 9 (Fig. 4) will rise up to a distance of 1-1.5 mm of the machined surface from the cutting edge of the cutter (not shown), which is controlled by the CNC 9 by means of the 3rd the input block 75 for controlling the table movements along the Z axis using the installed technical vision (not shown);

ЧПУ 9 через 6-й выход включает устройство 13 подачи сжатого воздуха в аэростатические подшипники и подшипниковые опоры и через 7-й выход включает устройство 14 подачи охлаждающей жидкости в шпиндель 7, одновременно с этим ЧПУ 9 через 1-й выход дает команду на 1-й вход дополнительного многоканального контроллера 10, в который с датчиков 36 и 43 давления сжатого воздуха через соответственно блоки 26 и 27 на 6-й и 7-й входы поступают данные о давлении сжатого воздуха, которые передаются через его 6-й выход на вычислительное средство 73, где сравниваются с эталонными и формируются команды на их корректировку, которые передаются через 1-й выход на 10-й вход дополнительного многоканального контроллера 10, откуда через 2-й и 3-й выходы передаются в блоки 30 и 31 регулирования давления соответственно в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах шпинделя 7 и подшипниковых опорах планшайбы 11, обеспечивающие установку требуемых величин давлений сжатого воздуха;CNC 9 through the 6th output turns on the device 13 for supplying compressed air to aerostatic bearings and bearing supports and through the 7th output turns on the device 14 for supplying coolant to the spindle 7, at the same time CNC 9 through the 1st output gives a command to 1- the second input of the additional multichannel controller 10, into which from the sensors 36 and 43 of the compressed air pressure through the blocks 26 and 27, respectively, the 6th and 7th inputs receive data on the compressed air pressure, which are transmitted through its 6th output to the computing facility 73, where they are compared with the reference ones and commands for their correction are formed, which are transmitted through the 1st output to the 10th input of the additional multichannel controller 10, from where, through the 2nd and 3rd outputs, they are transmitted to the pressure control units 30 and 31, respectively aerostatic bearings and bearing supports of the spindle 7 and bearing supports of the faceplate 11, which ensure the setting of the required values of compressed air pressures;

при черновой обработке дополнительным приводом 19, управляемым связанным с ним через 3-й выход ЧПУ 9, планшайба 11 приводится во вращение с заданной угловой скоростью на опорах скольжения, при чистовой обработке блоком 31 устанавливается требуемое давление в подшипниковых опорах планшайбы 11 и после этого дополнительным приводом 19, связанным с ним через 3-й выход ЧПУ 9, планшайба 11 приводится во вращение с заданной угловой скоростью на аэростатических опорах;during roughing by an additional drive 19, controlled by a connected to it through the 3rd output of the CNC 9, the faceplate 11 is driven into rotation at a given angular velocity on the sliding bearings, during finishing, the block 31 sets the required pressure in the bearing supports of the faceplate 11 and then by an additional drive 19, connected to it through the 3rd output of the CNC 9, the faceplate 11 is brought into rotation at a given angular velocity on aerostatic supports;

ЧПУ 9 включаются магнитоэлектрические модули 17 привода вращения шпинделя 7, связанные с ним через 2-й выход ЧПУ 9, и устанавливается требуемая частота вращения шпинделя 7, величина которой контролируется блоком контроля 74, выход которого связан со 2-м входом ЧПУ 9;The CNC 9 turns on the magnetoelectric modules 17 of the drive of rotation of the spindle 7, connected to it through the 2nd output of the CNC 9, and sets the required speed of the spindle 7, the value of which is controlled by the control unit 74, the output of which is connected to the 2nd input of the CNC 9;

дополнительным приводом 20 осуществляется рабочая подача планшайбы 11 вверх вдоль оси Z. обеспечивающая обработку (планаризацию) поверхности пластины, при этом бесконтактными датчиками 67, 68, 69 и 70 осуществляется регистрация информации о перемещениях и амплитудах колебаний соответственно вала 16 шпинделя 7 в вертикальном направлении вдоль оси Z, его нижней 16а и верхней 16б частей в горизонтальном направлении вдоль осей X и Y и планшайбы 11 в вертикальном направлении вдоль оси Z, при этом:an additional drive 20 carries out the working feed of the faceplate 11 upward along the Z axis.providing processing (planarization) of the surface of the plate, while the contactless sensors 67, 68, 69 and 70 register information about the displacements and vibration amplitudes, respectively, of the shaft 16 of the spindle 7 in the vertical direction along the axis Z, its lower 16a and upper 16b parts in the horizontal direction along the X and Y axes and the faceplate 11 in the vertical direction along the Z axis, while:

а) регистрируемая с датчиков 67-70 информация поступает соответственно в блоки контроля 22, 23 24 и 25, где предварительно обрабатывается и передается через соответственно 2-й, 3-й, 4-й и 5-й входы в дополнительный многоканальный контроллер 10, где проходит окончательную обработку;a) the information recorded from the sensors 67-70 is fed, respectively, to the control units 22, 23, 24 and 25, where it is preprocessed and transmitted through the 2nd, 3rd, 4th and 5th inputs, respectively, to the additional multi-channel controller 10, where the final processing takes place;

б) затем с дополнительного многоканального контроллера 10 через 5-й выход обработанная информация передается на 1-й вход вычислительного средства 73, в котором полученные значения перемещений и амплитуд колебаний сравнивается с заданными или эталонными и определяется наличие или отсутствие механических колебаний с собственными частотами;b) then, from the additional multichannel controller 10 through the 5th output, the processed information is transmitted to the 1st input of the computing means 73, in which the obtained values of displacements and vibration amplitudes are compared with the specified or reference ones and the presence or absence of mechanical vibrations with natural frequencies is determined;

в) при наличии недопустимых перемещений вала 16 относительно корпуса 18 шпинделя 7 и/или величин амплитуд механических колебаний вала 16 относительно корпуса 18 шпинделя 7 с собственными частотами вычислительным средством 73 формируются команды с требуемыми параметрами корректировки:c) in the presence of unacceptable movements of the shaft 16 relative to the housing 18 of the spindle 7 and / or the values of the amplitudes of mechanical vibrations of the shaft 16 relative to the housing 18 of the spindle 7 with natural frequencies, the computing tool 73 generates commands with the required correction parameters:

давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах для изменения их жесткости и связанных с жесткостью частот собственных механических колебаний;compressed air pressure in aerostatic bearings and bearing supports to change their rigidity and the frequencies of natural mechanical vibrations associated with rigidity;

частоты вращения шпинделя 7 для его выхода из резонансных зон, при этом эти команды через 1-й выход передаются на 10-й вход дополнительного многоканального контроллера 10, где преобразуются в требуемый вид;the frequency of rotation of the spindle 7 for its exit from the resonance zones, while these commands are transmitted through the 1st output to the 10th input of the additional multichannel controller 10, where they are converted into the required form;

- 11 035610- 11 035610

г) из дополнительного многоканального контроллера 10 преобразованные в требуемый вид команды об изменении давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах через 2-й и 3-й выходы передается в соответственно в блоки 30 и 31 регулирования давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах шпинделя 7 и планшайбы 11, которые изменяют величины давлений сжатого воздуха, при этом контроль величин давления осуществляется датчиками давления 36 и 43, с которых регистрируемая информация поступает в блоки 26 и 27, откуда передается через 6-й и 7-й входы в дополнительный многоканальный контроллер 10 и после ее обработки через его 5-й выход передается на 1-й вход вычислительного средства 73, где анализируется и при необходимости корректируется;d) from the additional multichannel controller 10, the commands for changing the pressure of compressed air in aerostatic bearings and bearing supports, converted into the required form, are transmitted through the 2nd and 3rd outputs to the blocks 30 and 31, respectively, for regulating the pressure of compressed air in aerostatic bearings and bearing supports spindle 7 and faceplate 11, which change the values of the compressed air pressures, while the pressure values are monitored by pressure sensors 36 and 43, from which the recorded information enters blocks 26 and 27, from where it is transmitted through the 6th and 7th inputs to the additional multichannel the controller 10 and after its processing through its 5th output is transmitted to the 1st input of the computing facility 73, where it is analyzed and, if necessary, corrected;

д) из дополнительного многоканального контроллера 10 преобразованная в требуемый вид команда об изменении частоты вращения вала 16 шпинделя 7 через 1-й выход передается в ЧПУ 9, откуда через 2-й выход сформированные параметры электропитания, обеспечивающие требуемую в соответствии с корректированной величиной частоты вращения шпинделя 7, передаются на его магнитоэлектрические модули 17, при этом блоком контроля 74 осуществляется контроль частоты вращения шпинделя 7, с которого регистрируемая информация передается на 2-й вход в ЧПУ 9 для введения, при необходимости, корректировки и поддержания требуемой частоты вращения шпинделя 7, что в совокупности с корректировкой давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах обеспечивает автоматизированное перемещение вала 16 двигателя;e) from the additional multichannel controller 10, the command to change the rotational speed of the shaft 16 of the spindle 7, converted into the required form, is transmitted through the 1st output to the CNC 9, from where, through the 2nd output, the generated power supply parameters that provide the required in accordance with the corrected value of the spindle speed 7, are transmitted to its magnetoelectric modules 17, while the control unit 74 monitors the speed of the spindle 7, from which the recorded information is transmitted to the 2nd input to the CNC 9 to introduce, if necessary, adjust and maintain the required speed of the spindle 7, which in conjunction with the adjustment of the compressed air pressure in the aerostatic bearings and bearing supports provides automated movement of the motor shaft 16;

е) блоками контроля 28 и 29 определяются температуры охлаждающей жидкости и корпуса 18 шпинделя 7, информация о величинах которых поступает в дополнительный многоканальный контроллер 10, откуда, после обработки, через 5-й выход передается на 1-й вход вычислительного средства 73, где анализируется, после чего, при необходимости, в нем формируется команда на корректировку объема поступающей в шпиндель 7 охлаждающей жидкости, затем эта команда через 1-й выход вычислительного средства 73 передается на 10-й вход дополнительного многоканального контроллера 10 и оттуда, после обработки, через 1-й выход передается на 1-й вход ЧПУ 9, которое управлением через 7-й выход устройством 14, состоящим из ПЧС (не показан) и насоса (не показан), осуществляет корректировку частоты вращения насоса и его производительности, вследствие чего изменяется температура шпинделя 7;f) control units 28 and 29 determine the temperatures of the coolant and the housing 18 of the spindle 7, information about the values of which is fed to an additional multichannel controller 10, from where, after processing, through the 5th output, it is transmitted to the 1st input of the computing facility 73, where it is analyzed , after which, if necessary, it generates a command to correct the volume of coolant entering the spindle 7, then this command is transmitted through the 1st output of the computing tool 73 to the 10th input of the additional multi-channel controller 10 and from there, after processing, through 1 The -th output is transmitted to the 1st input of the CNC 9, which is controlled through the 7th output by the device 14, consisting of a PChS (not shown) and a pump (not shown), corrects the pump speed and its performance, as a result of which the spindle temperature changes 7;

при планаризации пластины при чистовой обработке приводом 21, управляемым ЧПУ 9 через 5-й выход, осуществляется ее перемещение между закрепленными на станине 1 вертикальными стойками 2 и 3 вдоль оси X;when the plate is planarized during finishing by the drive 21 controlled by the CNC 9 through the 5th outlet, it is moved between the vertical posts 2 and 3 fixed on the bed 1 along the X axis;

после завершения обработки стол 5 дополнительным управляемым через 4-й выход ЧПУ 9 приводом 20 (фиг. 4) опускается вниз вдоль оси Z, после чего останавливается вращение шпинделя 7 и планшайбы 11, вакуумные присоски 72 выключаются и обработанная пластина снимается с планшайбы.after finishing the processing, the table 5 by an additional drive 20 controlled through the 4th output of the CNC 9 (Fig. 4) goes down along the Z axis, after which the rotation of the spindle 7 and the faceplate 11 stops, the vacuum suction cups 72 are turned off and the processed plate is removed from the faceplate.

При обработке плоских поверхностей на вертикальном станке с ЧПУ, приведенным выше, обрабатываемая пластина (не показана) устанавливается на наружной поверхности 71 планшайбы 11 станка и фиксируется на ней вакуумными присосками 72, после чего осуществляется черновая обработка поверхности пластины при вращении вала 16 шпинделя 7 в расположенном в верхней части вала 16б шпинделя 7 подшипнике скольжения и расположенных в нижней части вала 16а аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах, сжатый воздух в которые поступает через блок регулирования 30 от устройства 13, и вращении от привода 19 планшайбы 11 на подшипнике скольжения, что обеспечивает повышенную жесткость системы СПИД, при этом осуществляют контроль давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниках и опорах шпинделя 7 с использованием датчиков 43 и блока 26 и его регулирование с использованием блока 30, контроль перемещений и колебаний вала 16 шпинделя 7 относительно его корпуса 18 осуществляется с использованием бесконтактных датчиков 67 и 68 и блоков соответственно 22 и 23 и регулирование положения его нижней части 16а с использованием блока 30, а черновую обработку осуществляют при частоте вращения шпинделя 7, соответствующей скорости резания 750-800 м/мин со снятием припуска 0,4-0,8 мм, обеспечиваемого вертикальной подачей стола 5 приводом 20 вдоль оси Z;When processing flat surfaces on a vertical CNC machine, given above, the processed plate (not shown) is installed on the outer surface 71 of the faceplate 11 of the machine and is fixed on it with vacuum suction cups 72, after which the surface of the plate is roughly processed when the shaft 16 of the spindle 7 rotates in the located in the upper part of the shaft 16b of the spindle 7 with a sleeve bearing and located in the lower part of the shaft 16a aerostatic bearings and bearing supports, the compressed air into which enters through the control unit 30 from the device 13, and rotation from the drive 19 of the faceplate 11 on the sliding bearing, which provides increased rigidity AIDS systems, while monitoring the pressure of compressed air in the aerostatic bearings and supports of the spindle 7 using sensors 43 and block 26 and its regulation using block 30, control of movements and vibrations of the shaft 16 of the spindle 7 relative to its housing 18 is carried out using a contact sensors 67 and 68 and blocks 22 and 23, respectively, and regulation of the position of its lower part 16a using block 30, and roughing is carried out at a spindle speed 7 corresponding to a cutting speed of 750-800 m / min with removal of an allowance of 0.4-0 , 8 mm, provided by the vertical feed of the table 5 by the drive 20 along the Z axis;

чистовая обработка, для чего вал 16 шпинделя 7 и планшайба 11 устанавливаются в аэростатические подшипники и подшипниковые опоры, что обеспечивает повышенную плавность функционирования системы СПИД, при этом осуществляют контроль давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниках и опорах шпинделя 7 и планшайбы 11 с использованием датчиков 36 и 43 и соответственно блоков 27 и 26 и его регулирование с использованием блоков 30 и 31, контроль перемещений и колебаний вала 16 шпинделя 7 относительно его корпуса 18 с использованием бесконтактных датчиков 67 и 68 и блоков соответственно 22 и 23, регулирование положения вала 16 с использованием блока 30, а чистовую обработку осуществляют с обеспечиваемой частотой вращения шпинделя 7 скоростью резания более 1200 м/мин со снятием припуска менее 0,2 мм, обеспечиваемым вертикальной подачей стола 5 приводом 20.finishing, for which the shaft 16 of the spindle 7 and the faceplate 11 are installed in aerostatic bearings and bearing supports, which ensures an increased smoothness of the functioning of the AIDS system, while monitoring the pressure of compressed air in the aerostatic bearings and supports of the spindle 7 and faceplate 11 using sensors 36 and 43 and, respectively, blocks 27 and 26 and its regulation using blocks 30 and 31, control of movements and vibrations of the shaft 16 of the spindle 7 relative to its housing 18 using proximity sensors 67 and 68 and blocks 22 and 23, respectively, regulation of the position of the shaft 16 using a block 30, and finishing is carried out with the provided spindle 7 speed with a cutting speed of more than 1200 m / min with an allowance removal of less than 0.2 mm, provided by the vertical feed of the table 5 by the drive 20.

При черновой и чистовой обработках осуществляют управление тепловыми режимами функционирования системы СПИД, скоростью резания, частотой колебаний режущего инструмента и припуском на обработку. Обработка осуществляется однолезвийным алмазным или алмазоподобным инструментом, например, из кубического нитрида бора.During roughing and finishing machining, the thermal modes of functioning of the AIDS system, cutting speed, vibration frequency of the cutting tool and machining allowance are controlled. Processing is carried out with a single-edged diamond or diamond-like tool, for example, from cubic boron nitride.

- 12 035610- 12 035610

Пример реализации способа обработки.An example of the implementation of the processing method.

На вертикальном прецизионном станке с ЧПУ с приведенной выше конструкцией была осуществлена высокоскоростная обработка плоской поверхности медной пластины 200x200 мм. При этом резцовая головка 12 была установлена в шпиндель 7 и жестко зафиксирована в нем;A high-speed machining of a flat surface of a 200x200mm copper plate was carried out on a vertical CNC precision machine with the above structure. In this case, the cutting head 12 was installed in the spindle 7 and rigidly fixed in it;

однолезвийный инструмент на основе кубического нитрида бора был установлен в державку 65 резцовой головки 12, а в державку 66 установлен аналогичный по массе технологический элемент (не показан), в аэростатические подшипники и подшипниковые опоры шпинделя 7 был подан сжатый воздух, шпиндель 7 приведен во вращение с частотой 3000 об/мин, с использованием бесконтактных датчиков 68 и 69 была зарегистрирована информация о смещении относительно корпуса 18 нижней 16а и верхней 16б частей вала 16 шпинделя 7 в горизонтальной плоскости вдоль осей X и Y, которая после предварительной обработки в блоках соответственно 23 и 24 была передана через 3-й и 4-й входы в дополнительный многоканальный контроллер 10, с которого после окончательной обработки через 5-й выход дополнительного многоканального контроллера 10 поступила в вычислительное средство 73 на его 1-й вход, где была автоматически обработана с использованием специальных алгоритмов с определением величины корректировки массы технологического элемента и выводом этой информации на средство отображения 76, после чего станок был остановлен, масса технологического элемента скорректирована, он был установлен в державку 66, станок запущен и осуществлен съем и обработка диагностической информации о параметрах смещений вала 16 шпинделя 7 относительно корпуса 18, подтвердившие эффективность проведенной балансировки резцовой головки 12;a single-edge tool based on cubic boron nitride was installed in the holder 65 of the cutter head 12, and a technological element of a similar mass (not shown) was installed in the holder 66, compressed air was supplied to the aerostatic bearings and bearing supports of the spindle 7, the spindle 7 was set in rotation with frequency of 3000 rpm, using proximity sensors 68 and 69, information was recorded about the displacement relative to the housing 18 of the lower 16a and upper 16b parts of the shaft 16 of the spindle 7 in the horizontal plane along the X and Y axes, which, after preprocessing in blocks 23 and 24, respectively was transferred through the 3rd and 4th inputs to the additional multichannel controller 10, from which, after final processing through the 5th output of the additional multichannel controller 10, it entered the computing facility 73 at its 1st input, where it was automatically processed using special algorithms with the determination of the amount of correction of the mass of technological element and the output of this information to the display means 76, after which the machine was stopped, the mass of the technological element was corrected, it was installed in the holder 66, the machine was started and the diagnostic information about the parameters of the displacements of the shaft 16 of the spindle 7 relative to the housing 18 was removed and processed, which confirmed the effectiveness carried out balancing of the cutting head 12;

обрабатываемая квадратная 200x200 мм медная плоская пластина толщиной 3 мм устанавливалась на наружной поверхности 71 планшайбы 11 стола 5 и фиксировалась на ней вакуумной присоской 72;the processed square 200x200 mm copper flat plate 3 mm thick was installed on the outer surface 71 of the face plate 11 of the table 5 and was fixed on it with a vacuum suction cup 72;

включалась подача сжатого воздуха из устройства 13 (цеховой пневмосети) в аэростатические подшипники и подшипниковые опоры нижней части вала 16а шпинделя 7, при этом датчиками давления 43 с использованием блока 26 измерялось давление сжатого воздуха в них и с использованием бесконтактных датчиков 67, 68 и блоков 22, 23 определялось положение оси вала 16 шпинделя 7, после чего он перемещался дополнительным многоканальным контроллером 10 вверх до контакта поверхностей 57 и 58 шпинделя 7 и ЧПУ 9 включались магнитоэлектрические модули 17, обеспечивающие вращение шпинделя 7 с частотой 1150 об/мин и скорость резания лезвийной обработкой ~800 м/мин (контроль частоты вращения шпинделя 7 осуществлялся ЧПУ 9 с помощью блока 74), затем включались вращение планшайбы 11 приводом 19 (20 об/мин) и вертикальная подача стола 5 приводом 20 и после касания резцом обрабатываемой пластины осуществлялось срезание металла в три перехода по 0,4, 0,3 и 0,2 мм;the supply of compressed air from device 13 (workshop pneumatic network) was switched on to aerostatic bearings and bearing supports of the lower part of the shaft 16a of the spindle 7, while pressure sensors 43 using unit 26 measured the compressed air pressure in them and using proximity sensors 67, 68 and units 22 , 23, the position of the axis of the shaft 16 of the spindle 7 was determined, after which it was moved by an additional multichannel controller 10 upwards until the contact of the surfaces 57 and 58 of the spindle 7 and the CNC 9, magnetoelectric modules 17 were switched on, providing the rotation of the spindle 7 with a frequency of 1150 rpm and the cutting speed by blade processing ~ 800 m / min (the rotation frequency of the spindle 7 was controlled by the CNC 9 using block 74), then the rotation of the faceplate 11 by the drive 19 (20 rpm) and the vertical feed of the table 5 by the drive 20 were switched on, and after the cutter touched the work plate, the metal was cut in three transitions of 0.4, 0.3 and 0.2 mm;

затем стол 5 опускался на 0,5 мм, дополнительным многоканальным контроллером 10 вал 16 шпинделя 7 и планшайба 11 устанавливались на аэростатические подшипники и опоры, проверялось их положение, частота вращения шпинделя 7 увеличивалась до 2000 об/мин (скорость резания ~1400 м/мин), стол 5 подводился к резцовой головке 12, при касании резца обрабатываемой пластины осуществлялся контроль колебаний вала 16 шпинделя 7. После того как было установлено отсутствие резонансных колебаний осуществлялась чистовая обработка пластины со снятием припуска 0,1 мм. В процессе чистовой обработки контролировалась и поддерживалась температура шпинделя 20±1°С и управлением жесткостью аэростатических подшипниковых опор и варьированием скоростью вращения - допустимый уровень колебаний вала шпинделя.then the table 5 was lowered by 0.5 mm, with an additional multichannel controller 10, the shaft 16 of the spindle 7 and the faceplate 11 were installed on aerostatic bearings and supports, their position was checked, the rotational speed of the spindle 7 was increased to 2000 rpm (cutting speed ~ 1400 m / min ), the table 5 was brought to the cutter head 12, when the cutter touched the processed plate, the oscillations of the shaft 16 of the spindle 7 were monitored. After the absence of resonance oscillations was established, the plate was finished with removal of an allowance of 0.1 mm. In the process of finishing, the spindle temperature was controlled and maintained at 20 ± 1 ° C, and the stiffness of the aerostatic bearing supports and by varying the rotation speed were controlled - the permissible level of vibrations of the spindle shaft.

Погрешность формы обработанной поверхности не превысила ±1 мкм, шероховатость - 20 нм.The error in the shape of the treated surface did not exceed ± 1 μm, the roughness was 20 nm.

Применение заявляемого изобретения позволит существенно повысить качество и точность обработки, снизить шероховатость при обработке плоских поверхностей деталей, изготавливаемых на технологическом прецизионном оборудовании точного машиностроения (в электронной промышленности, медицине и т.п.).The application of the claimed invention will significantly improve the quality and accuracy of processing, reduce the roughness in the processing of flat surfaces of parts manufactured on the technological precision equipment of precision engineering (in the electronics industry, medicine, etc.).

Перечень обозначенийList of designations

- станина;- bed;

и 3 - стойки вертикальные;and 3 - vertical posts;

- поперечная балка;- cross beam;

- стол;- table;

- направляющие;- guides;

- шпиндель;- spindle;

- кронштейн;- bracket;

- ЧПУ;- CNC;

- дополнительный многоканальный контроллер;- additional multi-channel controller;

- планшайба;- faceplate;

- резцовая головка;- incisor head;

- устройство подачи сжатого воздуха в аэростатические подшипники и подшипниковые опоры;- a device for supplying compressed air to aerostatic bearings and bearing arrangements;

- устройство подачи охлаждающей жидкости в шпиндель;- device for supplying coolant to the spindle;

- постоянные магниты;- permanent magnets;

- вал шпинделя 7;- spindle shaft 7;

- 13 035610- 13 035610

- магнитоэлектрические модули двигателя шпинделя 7;- magnetoelectric modules of the spindle motor 7;

- корпус шпинделя 7;- spindle body 7;

- дополнительный привод вращения планшайбы 11;- additional drive of rotation of the faceplate 11;

- дополнительный привод вертикальной подачи стола 5 вдоль оси Z;- additional drive for vertical table feed 5 along the Z axis;

- привод перемещения стола 5 вдоль оси X;- drive for moving the table 5 along the X axis;

- блок контроля вертикальных перемещений и колебаний вдоль оси Z вала 16 шпинделя 7 относительно его корпуса 18;- block for monitoring vertical movements and oscillations along the Z axis of the shaft 16 of the spindle 7 relative to its body 18;

- блок контроля горизонтальных перемещений и колебаний вдоль осей X и Y нижней части 16а вала 16 шпинделя 7 относительно его корпуса 18;- unit for monitoring horizontal movements and oscillations along the X and Y axes of the lower part 16a of the shaft 16 of the spindle 7 relative to its body 18;

- блок контроля горизонтальных перемещений и колебаний вдоль осей X и Y верхней части 16б вала 16 шпинделя 7 относительно его корпуса 18;- block for control of horizontal displacements and oscillations along the X and Y axes of the upper part 16b of the shaft 16 of the spindle 7 relative to its body 18;

- блок контроля вертикальных перемещений и колебаний вдоль оси Z и горизонтальных перемещений и колебаний вдоль осей X и Y планшайбы 11 относительно стола 5;- block for control of vertical displacements and oscillations along the Z axis and horizontal displacements and oscillations along the X and Y axes of the faceplate 11 relative to the table 5;

- блок контроля давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах шпинделя 7;- unit for monitoring the pressure of compressed air in aerostatic bearings and bearing supports of the spindle 7;

- блок контроля давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниковых опорах планшайбы 11;- block for monitoring the pressure of compressed air in the aerostatic bearing supports of the faceplate 11;

- блок контроля температуры охлаждающей жидкости;- coolant temperature control unit;

- блок контроля температуры корпуса шпинделя 7;- block for temperature control of the spindle body 7;

- блок регулирования давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах шпинделя 7;- unit for regulating the pressure of compressed air in aerostatic bearings and bearing supports of the spindle 7;

- блок регулирования давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниковых опорах планшайбы 11;- unit for regulating the pressure of compressed air in the aerostatic bearing supports of the faceplate 11;

- блок регулирования объема подачи охлаждающей жидкости;- block for regulating the volume of coolant supply;

- винты крепления верхней и нижней частей сборного вала 16 шпинделя 7;- screws securing the upper and lower parts of the assembly shaft 16 of the spindle 7;

- пористая керамика;- porous ceramics;

- полости в столе 5;- cavity in the table 5;

- датчики давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниковых опорах планшайбы 11;- pressure sensors of compressed air in aerostatic bearing supports of the faceplate 11;

- диск вала 16 шпинделя 7;- shaft disk 16 of spindle 7;

- цилиндрическая полость в корпусе 18 шпинделя 7;- a cylindrical cavity in the housing 18 of the spindle 7;

- нижняя торцевая поверхность цилиндрической полости 38 в корпусе 18 шпинделя 7;- the lower end surface of the cylindrical cavity 38 in the housing 18 of the spindle 7;

- нижняя торцевая поверхность диска 37 вала 16 шпинделя 7;- the lower end surface of the disk 37 of the shaft 16 of the spindle 7;

- отверстия в корпусе 18 шпинделя 7 для прохода сжатого воздуха к торцевой поверхности 39;- holes in the housing 18 of the spindle 7 for the passage of compressed air to the end surface 39;

- каналы в корпусе 18 шпинделя 7 (четыре несвязанных между собой канала 42а, 42б, 42в, 42г) для подачи сжатого воздуха к нижней торцевой поверхности 40 диска 37 вала 16 шпинделя 7;- channels in the housing 18 of the spindle 7 (four unconnected channels 42a, 42b, 42c, 42d) for supplying compressed air to the lower end surface 40 of the disc 37 of the shaft 16 of the spindle 7;

- датчики давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах шпинделя 7;- pressure sensors of compressed air in aerostatic bearings and bearing supports of the spindle 7;

- верхняя торцевая поверхность цилиндрической полости 38 в корпусе 18 шпинделя 7;- the upper end surface of the cylindrical cavity 38 in the housing 18 of the spindle 7;

- верхняя торцевая поверхность диска 37 вала 16 шпинделя 7;- the upper end surface of the disk 37 of the shaft 16 of the spindle 7;

- отверстия верхней торцевой поверхности корпуса 18 шпинделя 7 для прохода сжатого воздуха;- holes of the upper end surface of the housing 18 of the spindle 7 for the passage of compressed air;

- кольцевой канал в корпусе 18 шпинделя 7;- an annular channel in the housing 18 of the spindle 7;

- цилиндрическая поверхность нижней части 16а вала 16 шпинделя 7;- the cylindrical surface of the lower part 16a of the shaft 16 of the spindle 7;

- цилиндрическая поверхность корпуса 18 шпинделя 7;- the cylindrical surface of the housing 18 of the spindle 7;

- отверстия в корпусе 18 шпинделя 7 для прохода сжатого воздуха;- holes in the housing 18 of the spindle 7 for the passage of compressed air;

- каналы в корпусе 18 шпинделя 7 для подачи сжатого воздуха в радиальные аэростатические подшипники;- channels in the housing 18 of the spindle 7 for supplying compressed air to radial aerostatic bearings;

, 53, 54 и 55 - радиальные аэростатические подшипники;, 53, 54 and 55 - radial aerostatic bearings;

, 57 - соответственно конусообразная и сферическая поверхности участка верхней части 16б вала 16 шпинделя 7;, 57 - respectively, the conical and spherical surfaces of the portion of the upper part 16b of the shaft 16 of the spindle 7;

- опорная конусообразная поверхность втулки 59 корпуса 18 шпинделя 7, выполненной из антифрикционного материала, например из железографита, и жестко связанной с корпусом 18;- the supporting tapered surface of the sleeve 59 of the body 18 of the spindle 7, made of an antifriction material, for example, of iron graphite, and rigidly connected to the body 18;

- втулка, выполненная из антифрикционного материала;- bushing made of anti-friction material;

- наружная цилиндрическая поверхность верхней части 16б шпинделя 7;- the outer cylindrical surface of the upper part 16b of the spindle 7;

- внутренняя цилиндрическая поверхность корпуса 18 шпинделя 7;- the inner cylindrical surface of the housing 18 of the spindle 7;

- радиальные отверстия для прохода сжатого воздуха;- radial holes for the passage of compressed air;

- полость на валу 16 шпинделя 7 для охлаждающей жидкости;- a cavity on the shaft 16 of the spindle 7 for the coolant;

- кольцевые уплотнения;- ring seals;

, 66 - диаметрально расположенные резцовые державки резцовой головки 12;, 66 - diametrically located tool holders of the tool head 12;

- бесконтактные датчики вертикальных перемещений и колебаний вдоль оси Z вала 16 шпинделя 7 относительно его корпуса 18;- contactless sensors of vertical displacements and vibrations along the Z axis of the shaft 16 of the spindle 7 relative to its body 18;

- бесконтактные датчики горизонтальных перемещений и колебаний вдоль осей X и Y нижней части 16а вала 16 шпинделя 7 относительно его корпуса 18;- contactless sensors of horizontal displacements and vibrations along the X and Y axes of the lower part 16a of the shaft 16 of the spindle 7 relative to its body 18;

- 14 035610- 14 035610

- бесконтактные датчики горизонтальных перемещений и колебаний вдоль осей X и Y верхней части вала 16 шпинделя 7 относительно его корпуса 18;- contactless sensors of horizontal displacements and vibrations along the X and Y axes of the upper part of the shaft 16 of the spindle 7 relative to its body 18;

- бесконтактные датчики вертикальных перемещений и колебаний вдоль оси Z и горизонтальных перемещений и колебаний вдоль осей X и Y планшайбы 11 относительно стола 5;- non-contact sensors of vertical displacements and vibrations along the Z axis and horizontal displacements and vibrations along the X and Y axes of the faceplate 11 relative to the table 5;

- наружная поверхность планшайбы 11;- the outer surface of the faceplate 11;

- вакуумные присоски;- vacuum suction cups;

- вычислительное средство;- computing facility;

- блок контроля частоты вращения шпинделя 7;- spindle speed control unit 7;

- блок контроля перемещения стола 5 вдоль оси Z,- block for controlling the movement of the table 5 along the Z axis,

- средство отображения.- display facility.

Список литературы.List of references.

1. Патент на полезную модель RU № 63729 МПК В23С 1/06.1. Patent for utility model RU No. 63729 IPC В23С 1/06.

2. Патент RU № 168927 U1 МПК В23В 35/00, В23С 1/06.2. Patent RU No. 168927 U1 IPC В23В 35/00, В23С 1/06.

Claims (7)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Вертикальный прецизионный станок с числовым программным управлением (ЧПУ), содержащий станину (1), арочную конструкцию, сформированную двумя вертикальными стойками (2, 3), прикрепленными к станине (1) и соединенными между собой поперечной балкой (4), стол (5), установленный между двумя вертикальными стойками (2, 3) с возможностью возвратно-поступательного перемещения в горизонтальном направлении вдоль оси X и соединенный с приводом горизонтальной подачи стола (5), шпиндель (7), установленный на поперечной балке (4) и соединенный с приводом его вращения, отличающийся тем, что в состав ЧПУ (9) станка введен дополнительный многоканальный контроллер (10) и станок снабжен планшайбой (11), расположенной на столе (5) с возможностью программноуправляемого вращения по меньшей мере в одной аэростатической подшипниковой опоре и соединенной с дополнительно установленным приводом (19) вращения планшайбы (11), который соединен с ЧПУ (9), резцовой головкой (12), жестко закрепленной на шпинделе (7), в котором по меньшей мере одна опора выполнена аэростатической, устройством (13) подачи сжатого воздуха в аэростатические подшипники и подшипниковые опоры, устройством (14) подачи охлаждающей жидкости в шпиндель (7), а привод вращения шпинделя (7) выполнен в виде электродвигателя, в котором постоянные магниты (15) жестко закреплены на валу (16) шпинделя (7), а магнитоэлектрические модули (17) жестко закреплены в корпусе (18) шпинделя (7) и соединены с ЧПУ (9), при этом вал (16) шпинделя (7) выполнен с полостью (63) для охлаждающей жидкости, соединенной с устройством (14) подачи охлаждающей жидкости, и станок дополнительно снабжен дополнительным приводом (20) вертикальной подачи стола (5) вдоль оси Z, соединенным с ЧПУ и установленным с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения стола (5) вдоль оси Z, блоками контроля, соединенными выходами с соответствующими входами дополнительного многоканального контроллера (10) и включающими блок контроля (22) вертикальных перемещений и колебаний вдоль оси Z вала (16) шпинделя (7) относительно его корпуса (18); блок контроля (23) горизонтальных перемещений и колебаний вдоль осей X и Y нижней части (16а) вала (16) шпинделя (7) относительно его корпуса (18); блок контроля (24) горизонтальных перемещений и колебаний вдоль осей X и Y верхней части (16б) вала (16) шпинделя (7) относительно его корпуса (18); блок контроля (25) вертикальных перемещений и колебаний вдоль оси Z и горизонтальных перемещений и колебаний вдоль осей X и Y планшайбы (11) относительно стола (5); блок контроля (26) давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах шпинделя (7); блок контроля (27) давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниковых опорах планшайбы (11); блок контроля (28) температуры охлаждающей жидкости; блок контроля (29) температуры корпуса (18) шпинделя (7), а также блоками регулирования, соединенными входами с соответствующими выходами дополнительного многоканального контроллера (10) и включающими блок регулирования (30) давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах шпинделя (7); блок регулирования (31) давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниковых опорах планшайбы (11); блок регулирования (32) объема подачи охлаждающей жидкости.1. Vertical precision machine with numerical control (CNC), containing a bed (1), an arched structure formed by two vertical posts (2, 3) attached to the bed (1) and interconnected by a transverse beam (4), a table ( 5), installed between two vertical posts (2, 3) with the possibility of reciprocating movement in the horizontal direction along the X-axis and connected to the horizontal feed drive of the table (5), the spindle (7) mounted on the transverse beam (4) and connected with a drive for its rotation, characterized in that an additional multichannel controller (10) is introduced into the CNC (9) of the machine and the machine is equipped with a faceplate (11) located on the table (5) with the possibility of software-controlled rotation in at least one aerostatic bearing support and connected to an additionally installed drive (19) for rotating the faceplate (11), which is connected to the CNC (9), a cutter head (12) rigidly fixed to the spindle (7) , in which at least one support is made aerostatic, a device (13) for supplying compressed air to aerostatic bearings and bearing supports, a device (14) for supplying coolant to the spindle (7), and the drive for rotating the spindle (7) is made in the form of an electric motor, in which the permanent magnets (15) are rigidly fixed on the shaft (16) of the spindle (7), and the magnetoelectric modules (17) are rigidly fixed in the housing (18) of the spindle (7) and are connected to the CNC (9), while the shaft (16) of the spindle (7) is made with a cavity (63) for the coolant connected to the device (14) for supplying the coolant, and the machine is additionally equipped with an additional drive (20) for vertical feed of the table (5) along the Z axis, connected to the CNC and installed with the possibility vertical reciprocating movement of the table (5) along the Z axis, control units connected by outputs to the corresponding inputs of an additional multichannel controller (10) and including a control unit (22) for vertical displacements and vibrations along the Z axis of the shaft (16) of the spindle (7) relative to its body (18); a control unit (23) of horizontal displacements and oscillations along the X and Y axes of the lower part (16a) of the shaft (16) of the spindle (7) relative to its body (18); control unit (24) horizontal displacements and oscillations along the X and Y axes of the upper part (16b) of the shaft (16) of the spindle (7) relative to its body (18); control unit (25) vertical displacements and oscillations along the Z axis and horizontal displacements and oscillations along the X and Y axes of the faceplate (11) relative to the table (5); control unit (26) compressed air pressure in aerostatic bearings and bearing supports of the spindle (7); control unit (27) of compressed air pressure in aerostatic bearing supports of faceplate (11); control unit (28) the temperature of the coolant; a control unit (29) for the temperature of the housing (18) of the spindle (7), as well as control units connected by inputs to the corresponding outputs of an additional multi-channel controller (10) and including a control unit (30) for compressed air pressure in aerostatic bearings and bearing supports of the spindle (7 ); control unit (31) of compressed air pressure in aerostatic bearing supports of faceplate (11); control unit (32) for the volume of coolant supply. 2. Станок по п.1, отличающийся тем, что аэростатическая подшипниковая опора планшайбы (11) выполнена комбинированной в виде подшипника скольжения и аэростатической подшипниковой опоры, расположена между обращенными друг к другу поверхностями стола (5) и планшайбы (11) и снабжена по меньшей мере одним датчиком давления сжатого воздуха (36), соединенным с блоком контроля (27) давления сжатого воздуха в аэростатической подшипниковой опоре планшайбы (11), при этом планшайба (11) установлена с возможностью вращения на аэростатической подшипниковой опоре или подшипнике скольжения, причем на ее поверхности (71), обращенной к резцовой головке (12), выполнены из пористого материала, например пористой керамики (34), вакуумные присоски (72) для крепления обрабатываемых пластин.2. The machine according to claim 1, characterized in that the aerostatic bearing support of the faceplate (11) is made combined in the form of a sliding bearing and an aerostatic bearing support, is located between the surfaces of the table (5) and faceplate (11) facing each other and is provided with at least at least one compressed air pressure sensor (36) connected to the control unit (27) of the compressed air pressure in the aerostatic bearing support of the faceplate (11), while the faceplate (11) is installed with the possibility of rotation on the aerostatic bearing support or sliding bearing, and on its the surfaces (71) facing the cutting head (12) are made of a porous material, for example, porous ceramics (34), vacuum suction cups (72) for fixing the processed plates. 3. Станок по п.1 или 2, отличающийся тем, что вал (16) шпинделя (7) выполнен с расположенным в его нижней части диском (37), диаметр которого превышает диаметр вала (16), а в корпусе (18) шпинде-3. Machine according to claim 1 or 2, characterized in that the shaft (16) of the spindle (7) is made with a disc (37) located in its lower part, the diameter of which exceeds the diameter of the shaft (16), and in the housing (18) the spindle - - 15 035610 ля (7) выполнена ответная диску (37) цилиндрическая полость (38), при этом опора, в которой установлена нижняя часть вала (16), выполнена комбинированной в виде по меньшей одной осевой аэростатической подшипниковой опоры и по меньшей мере одного радиального аэростатического подшипника, где осевая аэростатическая подшипниковая опора образована торцевой поверхностью (40) диска (37) вала (16) и ответной ей торцевой поверхностью (39) цилиндрической полости (38) корпуса (18) шпинделя (7), снабженного осевыми отверстиями (41) для прохода сжатого воздуха, распределенными по окружности и сообщающимися по меньшей мере с одним каналом (42) в корпусе (18) шпинделя (7), последовательно соединенным с блоком регулирования (30) давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах шпинделя и устройством подачи (13) сжатого воздуха, а радиальный аэростатический подшипник шпинделя (7) образован наружной цилиндрической поверхностью (48) вала (16) и ответной ей внутренней цилиндрической поверхностью (49) корпуса (18) шпинделя (7), снабженной радиальными отверстиями (50) для прохода воздуха, распределенными по окружности и длине внутренней цилиндрической поверхности (49) корпуса (18) шпинделя (7) и сообщающимися по меньшей мере с одним каналом (51) в корпусе (18) шпинделя (7), соединенным последовательно с блоком регулирования (30) давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах шпинделя (7) и устройством подачи (13) сжатого воздуха, причем опора, расположенная в верхней части шпинделя (7), выполнена комбинированной в виде осевого подшипника скольжения, образованного конусообразной (56) или сферической (57) поверхностью участка вала (16) шпинделя (7), выполненной из стали с поверхностной твердостью 61-65 HRC, и опорной конусообразной поверхностью (58), установленной в корпусе (18) втулки (59), выполненной из антифрикционного материала, например железографита, с возможностью контакта опорной конусообразной поверхности (58) с ответной конусообразной (56) или сферической (57) поверхностью вала (16) шпинделя (7), и имеющей угол конусности α, определяемый из арктангенса отношения, содержащего в числителе произведение диаметра dmr, на котором установлены режущие кромки резцов (не показаны), на увеличенное на единицу отношение допустимой скорости скольжения антифрикционного материала к минимальной скорости резания, выбираемой из условия обеспечения требуемой шероховатости при предварительной (черновой) обработке, а в знаменателе удвоенную сумму расстояний L1 (расстояние между наибольшим диаметром dr опорной конусообразной поверхности (58) корпуса (18) шпинделя (7), контактирующей с ответной конусообразной (56) или сферической (57) поверхностью вала (16) шпинделя (7), и диском (37) вала (16) шпинделя (7) (его серединой по толщине)) и L2 (расстояние между диском (37) вала (16) шпинделя (7) (его серединой по толщине) и нижней плоскостью резцовой головки (12)), и наибольший диаметр dp опорной конусообразной поверхности (58) втулки (59), определяемый из произведения dmr на отношение допустимой скорости скольжения антифрикционного материала к минимальной скорости резания, выбираемой из условия обеспечения требуемой шероховатости при предварительной (черновой) обработке, и радиального аэростатического подшипника, расположенного над электродвигателем и образованного наружной цилиндрической поверхностью (60) вала (16) шпинделя (7) и ответной ей внутренней цилиндрической поверхностью (61) корпуса (18) шпинделя (7), снабженного радиальными отверстиями (62) для прохода сжатого воздуха, распределенными по меньшей мере по одной окружности и связанными по меньшей мере с одним каналом, последовательно соединенным с блоком регулирования (30) давления сжатого воздуха и устройством подачи (13) сжатого воздуха, при этом каждый из указанных аэростатических подшипников снабжен по меньшей мере одним датчиком давления (43) сжатого воздуха, соединенным с блоком контроля (26) давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниках шпинделя (7), и шпиндель (7) установлен с возможностью вращения его вала (16) в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах или в расположенном в верхней части (16б) вала (16) шпинделя (7) подшипнике скольжения и расположенных в нижней части (16а) вала (16) аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах.- 15 035610 for (7), a cylindrical cavity (38) responding to the disk (37) is made, while the support in which the lower part of the shaft (16) is installed is made combined in the form of at least one axial aerostatic bearing support and at least one radial an aerostatic bearing, where the axial aerostatic bearing support is formed by the end surface (40) of the disc (37) of the shaft (16) and the corresponding end surface (39) of the cylindrical cavity (38) of the housing (18) of the spindle (7), equipped with axial holes (41) for the passage of compressed air, distributed around the circumference and communicating with at least one channel (42) in the housing (18) of the spindle (7), connected in series with the control unit (30) of the compressed air pressure in the aerostatic bearings and bearing supports of the spindle and the feed device (13) compressed air, and the radial aerostatic bearing of the spindle (7) is formed by the outer cylindrical surface (48) of the shaft (16) and the corresponding inner its cylindrical surface (49) of the body (18) of the spindle (7), provided with radial holes (50) for air passage, distributed around the circumference and the length of the inner cylindrical surface (49) of the body (18) of the spindle (7) and communicating with at least one channel (51) in the housing (18) of the spindle (7) connected in series with the control unit (30) of the compressed air pressure in the aerostatic bearings and bearing supports of the spindle (7) and the compressed air supply device (13), and the support located in the upper part of the spindle (7), is made combined in the form of an axial sleeve bearing formed by a tapered (56) or spherical (57) surface of the shaft section (16) of the spindle (7), made of steel with a surface hardness of 61-65 HRC, and a supporting tapered surface (58) installed in the body (18) of the sleeve (59), made of an antifriction material, for example, iron graphite, with the possibility of contacting the cone-shaped support surface (58 ) with a reciprocal conical (56) or spherical (57) surface of the shaft (16) of the spindle (7), and having a taper angle α determined from the arctangent of the ratio containing in the numerator the product of the diameter d mr , on which the cutting edges of the cutters are installed (not shown ), by the ratio of the permissible sliding speed of the antifriction material to the minimum cutting speed selected from the condition of ensuring the required roughness during preliminary (roughing) processing, and in the denominator the doubled sum of the distances L1 (the distance between the largest diameter d r of the supporting conical surface (58) body (18) of the spindle (7), in contact with the mating conical (56) or spherical (57) surface of the shaft (16) of the spindle (7), and the disk (37) of the shaft (16) of the spindle (7) (its center in thickness) ) and L 2 (the distance between the disc (37) of the shaft (16) of the spindle (7) (its middle in thickness) and the lower plane of the cutting head (12)), and the largest diameter dp of the supporting conical surface (58) of the sleeve (59), determined from the product of d mr and the ratio of the permissible sliding speed of the antifriction material to the minimum cutting speed, selected from the condition of ensuring the required roughness during preliminary (rough) processing, and a radial aerostatic bearing located above the electric motor and formed by the outer cylindrical surface (60) of the shaft (16) of the spindle (7) and the corresponding inner cylindrical surface (61) of the housing (18) of the spindle (7), equipped with radial holes (62) for the passage of compressed air, distributed along at least one circumference and connected to at least one channel connected in series with the compressed air pressure control unit (30) and the compressed air supply device (13), while each of said aerostatic bearings is equipped with at least one compressed air pressure sensor (43) connected to control unit (26) compressed air pressure in the balloon spindle bearings (7), and the spindle (7) is mounted with the possibility of rotation of its shaft (16) in aerostatic bearings and bearing supports or in the sleeve bearing located in the upper part (16b) of the spindle (16) shaft (7) and located in the lower parts (16a) of the shaft (16) aerostatic bearings and bearing supports. 4. Станок по п.3, отличающийся тем, что размещенная на шпинделе (7) резцовая головка (12) выполнена диаметром, превышающим диаметр диска (37) вала (16) шпинделя (7), и снабжена двумя диаметрально расположенными резцовыми державками (65, 66), установленными с возможностью их поворота вокруг горизонтальной оси и расположения режущих кромок резцов на диаметре dr, превышающем диаметр планшайбы (11), при этом одна державка установлена с возможностью крепления режущего инструмента, а вторая - с возможностью балансировки резцовой головки (12).4. Machine according to claim 3, characterized in that the cutting head (12) located on the spindle (7) is made with a diameter greater than the diameter of the disc (37) of the shaft (16) of the spindle (7), and is equipped with two diametrically located tool holders (65 , 66), installed with the possibility of their rotation around the horizontal axis and the location of the cutting edges of the cutters on a diameter dr exceeding the diameter of the faceplate (11), while one holder is installed with the possibility of attaching the cutting tool, and the second with the possibility of balancing the cutting head (12) ... 5. Станок по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что станок снабжен бесконтактными датчиками (67) вертикальных перемещений и колебаний вдоль оси Z вала (16) шпинделя (7) относительно его корпуса (18), выходы которых соединены с соответствующими входами с блока контроля (22) вертикальных перемещений и колебаний вдоль оси Z вала (16) шпинделя (7) относительно его корпуса (18), бесконтактными датчиками (68) горизонтальных перемещений и колебаний вдоль осей X и Y нижней части (16а) вала (16) шпинделя (7) относительно его корпуса (18), выходы которых соединены с соответствующими входами блока контроля (23) горизонтальных перемещений и колебаний вдоль осей X и Y нижней части (16а) вала (16) шпинделя (7) относительно его корпуса (18), бесконтактными датчиками (69) горизонтальных перемещений и колебаний вдоль осей X и Y верхней части (16б) вала (16) шпинделя (7), выходы которых соединены с соответствующими входами блока контроля (24) горизонтальных пе5. Machine according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the machine is equipped with contactless sensors (67) of vertical displacements and oscillations along the Z axis of the shaft (16) of the spindle (7) relative to its body (18), the outputs of which are connected to the corresponding inputs from the control unit (22) of vertical displacements and oscillations along the Z axis of the shaft (16) of the spindle (7) relative to its body (18), contactless sensors (68) of horizontal displacements and oscillations along the X and Y axes of the lower part (16a) of the shaft ( 16) of the spindle (7) relative to its body (18), the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the control unit (23) of horizontal displacements and oscillations along the X and Y axes of the lower part (16a) of the shaft (16) of the spindle (7) relative to its body ( 18), contactless sensors (69) of horizontal displacements and oscillations along the X and Y axes of the upper part (16b) of the shaft (16) of the spindle (7), the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the control unit (24) of the horizontal - 16 035610 ремещений и колебаний вдоль осей X и Y верхней части (16б) вала (16) шпинделя (7) относительно его корпуса (18) и бесконтактными датчиками (70) вертикальных перемещений и колебаний вдоль оси Z и горизонтальных перемещений и колебаний вдоль осей X и Y планшайбы (11) относительно стола (5), выходы которых соединены с соответствующими входами блока контроля (25) вертикальных перемещений и колебаний вдоль оси Z и горизонтальных перемещений и колебаний вдоль осей X и Y планшайбы (11) относительно стола (5), при этом датчики выполнены в виде установленных с возможностью бесконтактного взаимодействия постоянных магнитов и датчиков Холла и постоянные магниты размещены на валу (16) шпинделя (7) и планшайбе (11), а датчики Холла установлены на корпусе (18) шпинделя (7) и на столе (5) с возможностью регулирования расстояния между ними и постоянными магнитами от 0,5 до 9 мм.- 16 035610 displacements and vibrations along the X and Y axes of the upper part (16b) of the shaft (16) of the spindle (7) relative to its body (18) and contactless sensors (70) of vertical displacements and vibrations along the Z axis and horizontal displacements and vibrations along the axes X and Y faceplates (11) relative to the table (5), the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the control unit (25) of vertical displacements and oscillations along the Z axis and horizontal displacements and oscillations along the X and Y axes of the faceplate (11) relative to the table (5) , while the sensors are made in the form of permanent magnets and Hall sensors installed with the possibility of contactless interaction, and the permanent magnets are placed on the shaft (16) of the spindle (7) and the faceplate (11), and the Hall sensors are installed on the body (18) of the spindle (7) and on the table (5) with the ability to adjust the distance between them and the permanent magnets from 0.5 to 9 mm. 6. Станок по п.5, отличающийся тем, что дополнительный многоканальный контроллер (10) выполнен на базе микрокомпьютера с внутренней памятью и имеет по меньшей мере десять цифровых и аналоговых входов с аналого-цифровыми преобразователями (АЦП) и пять выходов с цифро-аналоговыми преобразователями (ЦАП), 1-е вход и выход которого соединены с ЧПУ (9), 2-й вход соединен с выходом блока контроля (22) вертикальных перемещений и колебаний вдоль оси Z вала (16) шпинделя (7) относительно его корпуса (18), 3-й вход соединен с выходом блока контроля (23) горизонтальных перемещений и колебаний вдоль осей X и Y нижней части (16а) вала (16) шпинделя (7) относительно его корпуса (18), 4-й вход соединен с выходом блока контроля (24) горизонтальных перемещений и колебаний вдоль осей X и Y верхней части (16б) вала (16) шпинделя (7) относительно его корпуса (18), 5-й вход соединен с выходом блока контроля (25) вертикальных и горизонтальных перемещений и колебаний вдоль оси Z и горизонтальных перемещений и колебаний вдоль осей X и Y планшайбы (11) относительно стола (5), 6-й вход соединен с выходом блока контроля (26) давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах шпинделя (7), 7-й вход соединен с выходом блока контроля (27) давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниковых опорах планшайбы (11), 8-й вход соединен с выходом блока контроля (28) температуры охлаждающей жидкости, 9-й вход соединен с выходом блока (29) контроля температуры корпуса (18) шпинделя (7), 10-й вход соединен с 1-м выходом вычислительного средства (73), 2-й выход соединен с входом блока регулирования (30) давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах шпинделя (7), 3-й выход соединен с входом блока регулирования (31) давления сжатого воздуха в аэростатических подшипниковых опорах планшайбы (11), 4-й выход соединен с входом блока регулирования объема подачи охлаждающей жидкости, причем в состав ЧПУ (9) введены дополнительные средство отображения (76) и вычислительное средство (73), 1-й вход и выход которого соединены с соответственно 5-м выходом и 10-м входом дополнительного многоканального контроллера (10), 2-й вход и выход соединены с выходом и входом ЧПУ (9), 3-й выход соединен с входом средства отображения (76).6. Machine according to claim 5, characterized in that the additional multichannel controller (10) is made on the basis of a microcomputer with internal memory and has at least ten digital and analog inputs with analog-to-digital converters (ADC) and five outputs with digital-to-analog converters (DAC), the 1st input and output of which are connected to the CNC (9), the 2nd input is connected to the output of the control unit (22) of vertical displacements and oscillations along the Z axis of the shaft (16) of the spindle (7) relative to its body ( 18), the 3rd input is connected to the output of the control unit (23) of horizontal displacements and oscillations along the X and Y axes of the lower part (16a) of the shaft (16) of the spindle (7) relative to its body (18), the 4th input is connected to the output of the control unit (24) of horizontal displacements and oscillations along the X and Y axes of the upper part (16b) of the shaft (16) of the spindle (7) relative to its body (18), the 5th input is connected to the output of the control unit (25) of vertical and horizontal displacements and vibrations along the Z-axis and horizontal displacements and vibrations along the X and Y axes of the faceplate (11) relative to the table (5), the 6th inlet is connected to the outlet of the compressed air pressure control unit (26) in aerostatic bearings and bearing supports of the spindle (7), the 7th inlet is connected to the outlet the control unit (27) of the compressed air pressure in the aerostatic bearing supports of the faceplate (11), the 8th inlet is connected to the outlet of the control unit (28) of the coolant temperature, the 9th inlet is connected to the outlet of the unit (29) to control the temperature of the housing (18) the spindle (7), the 10th input is connected to the 1st output of the computing tool (73), the 2nd output is connected to the input of the control unit (30) of the compressed air pressure in the aerostatic bearings and bearing supports of the spindle (7), the 3rd the outlet is connected to the input of the control unit (31) of the compressed air pressure in the aerostatic bearing supports of the faceplate (11), the 4th outlet is connected to the input of the unit for regulating the volume of the coolant supply, and additional display means are introduced into the CNC (9) ( 76) and computing facility (73), the 1st input and output of which are connected to the 5th output and 10th input of the additional multichannel controller (10), respectively, the 2nd input and output are connected to the output and input of the CNC (9) , The 3rd output is connected to the input of the display means (76). 7. Способ обработки плоских поверхностей на вертикальном станке с числовым программным управлением (ЧПУ) по пп.1-6, включающий установку обрабатываемой детали на станке, ее черновую и чистовую обработку с управлением тепловыми режимами функционирования системы станокприспособление-инструмент-деталь (СПИД), скоростью резания и припуском на обработку, отличающийся тем, что обработку осуществляют однолезвийным алмазным или алмазоподобным инструментом, например, из кубического нитрида бора, при этом при осуществлении черновой и чистовой обработки осуществляют управление жесткостью системы СПИД и частотой колебаний режущего инструмента, причем при черновой обработке повышают жесткость системы СПИД, устанавливая и вращая вал (16) шпинделя (7) в расположенном в его верхней части (16б) подшипнике скольжения и в расположенных в нижней части (16а) вала (16) аэростатических радиальном подшипнике и осевой подшипниковой опоре и вращая планшайбу (11) в опоре скольжения, черновую обработку осуществляют со скоростью резания 750-800 м/мин, а при чистовой обработке в системе СПИД создают повышенную плавность работы, устанавливая и вращая шпиндель (7) и планшайбу (11) в аэростатических подшипниках и подшипниковых опорах, и чистовую обработку осуществляют со скоростью резания, превышающую 1200 м/мин, причем при черновой обработке снимается припуск 0,4-0,8 мм, а при чистовой - менее 0,2 мм.7. A method of processing flat surfaces on a vertical machine with numerical control (CNC) according to claims 1-6, including the installation of the workpiece on the machine, its roughing and finishing with the control of thermal modes of operation of the machine-tool-tool-part (AIDS) system, cutting speed and machining allowance, characterized in that the machining is carried out with a single-edged diamond or diamond-like tool, for example, from cubic boron nitride, while roughing and finishing are used to control the rigidity of the AIDS system and the vibration frequency of the cutting tool, and during roughing, the the rigidity of the AIDS system, installing and rotating the shaft (16) of the spindle (7) in the plain bearing located in its upper part (16b) and in the aerostatic radial bearing and axial bearing support located in the lower part (16a) of the shaft (16) and rotating the faceplate ( 11) in a sliding bearing, roughing is carried out They are performed at a cutting speed of 750-800 m / min, and during finishing in the AIDS system, an increased smoothness of work is created by installing and rotating the spindle (7) and faceplate (11) in aerostatic bearings and bearing supports, and finishing is carried out at a cutting speed, exceeding 1200 m / min, and during roughing, an allowance of 0.4-0.8 mm is removed, and during finishing, less than 0.2 mm.
EA201800251A 2018-03-29 2018-03-29 Vertical precision numerically controlled machine-tool and method of flat surface processing thereby EA035610B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201800251A EA035610B1 (en) 2018-03-29 2018-03-29 Vertical precision numerically controlled machine-tool and method of flat surface processing thereby

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201800251A EA035610B1 (en) 2018-03-29 2018-03-29 Vertical precision numerically controlled machine-tool and method of flat surface processing thereby

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201800251A1 EA201800251A1 (en) 2019-11-29
EA035610B1 true EA035610B1 (en) 2020-07-15

Family

ID=68653561

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201800251A EA035610B1 (en) 2018-03-29 2018-03-29 Vertical precision numerically controlled machine-tool and method of flat surface processing thereby

Country Status (1)

Country Link
EA (1) EA035610B1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004130505A (en) * 2003-09-08 2004-04-30 Toho Engineering Kk Striating machine for pad for semiconductor cmp processing
RU63729U1 (en) * 2006-12-19 2007-06-10 Открытое акционерное общество "Станкон" CNC LONG MILLING MACHINE
JP2009028828A (en) * 2007-07-26 2009-02-12 Lapmaster Sft Corp Fly cutter grinding device
JP2011083864A (en) * 2009-10-16 2011-04-28 Disco Abrasive Syst Ltd Machining device
US20170263490A1 (en) * 2016-03-10 2017-09-14 Infineon Technologies Ag Method for providing a planarizable workpiece support, a workpiece planarization arrangement, and a chuck
JP2017226046A (en) * 2016-06-23 2017-12-28 株式会社ディスコ Grinding device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004130505A (en) * 2003-09-08 2004-04-30 Toho Engineering Kk Striating machine for pad for semiconductor cmp processing
RU63729U1 (en) * 2006-12-19 2007-06-10 Открытое акционерное общество "Станкон" CNC LONG MILLING MACHINE
JP2009028828A (en) * 2007-07-26 2009-02-12 Lapmaster Sft Corp Fly cutter grinding device
JP2011083864A (en) * 2009-10-16 2011-04-28 Disco Abrasive Syst Ltd Machining device
US20170263490A1 (en) * 2016-03-10 2017-09-14 Infineon Technologies Ag Method for providing a planarizable workpiece support, a workpiece planarization arrangement, and a chuck
JP2017226046A (en) * 2016-06-23 2017-12-28 株式会社ディスコ Grinding device

Also Published As

Publication number Publication date
EA201800251A1 (en) 2019-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6352496B1 (en) High-speed milling machine with rotary table
CN104924178A (en) Device for Grinding, Precision-Grinding and/or Polishing of Workpieces in Optical Quality, Particularly of Spherical Lens Surfaces in Precision Optics
JPWO2016162979A1 (en) Grinding method and grinding apparatus
Rowe et al. Centreless grinding research and its application in advanced manufacturing technology
CN109195741A (en) For processing the machine of the workpiece with optical property
EP3344411B1 (en) A chuck for a high precision machine tool
CN107530860B (en) Spindle positioning using micrometric forward control and tilting of the spindle rotation axis
JP2006142446A (en) Manufacturing facility for ball bearing and super-finishing device
RU2676540C1 (en) Steady rest for additional support of central workpiece regions during machining, in particular bearing points on crankshafts, and grinding machine having such steady rest
CN105215640A (en) Large-scale seat ring special plane technological method for processing
RU2702186C2 (en) Measuring steady rest for support and measurement of central zones of workpiece, grinding machine with such measuring steady rests, as well as method of support and measurement of billet central zones
CN101695819A (en) Ultra-speed precise numerical control grinder facing rotary forming surface and grinding method thereof
CN105751019B (en) A kind of aperture inner conical surface precise numerical control grinder
CN107962479B (en) Polishing device and method for rectangular discontinuous inner wall coating in confined space of composite material
CN102481634B (en) Method for machining by lathing, and lathe
JP3819530B2 (en) Ultra-precision truing equipment for grinding wheels
EA035610B1 (en) Vertical precision numerically controlled machine-tool and method of flat surface processing thereby
CN114952441B (en) Vertical grinding processing technology for wind power TRB bearing
CN210307158U (en) High-precision deep groove ball bearing inner ring groove and inner and outer diameter composite grinding device
CN105081703A (en) Machining method of inner triangle arc hole shafts
RU2674358C1 (en) Method of finishing treatment of workpieces of gas turbine engine blade and device for its implementation
CN115338644B (en) Axisymmetric grinding and ultrafast turning integrated device for weak rigid rod
CN217966529U (en) Special tool for gear shaft tool withdrawal groove polishing
JPS63237866A (en) Highly precision grinding machine
CN108080976A (en) A kind of numerically-controlled machine tool processing aids in bogey with large-scale workpiece

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ KZ KG TJ TM