RU171388U1

RU171388U1 - Machining center

Info

Publication number: RU171388U1
Application number: RU2016119394U
Authority: RU
Inventors: Игорь Владимирович Вайнштейн; Алексей Евгеньевич Ковалев; Евгений Владимирович Аверьянов
Priority date: 2016-05-19
Filing date: 2016-05-19
Publication date: 2017-05-30

Abstract

Полезная модель относится к станкостроению, а именно к обрабатывающим центрам портального типа, преимущественно вертикально-фрезерным, предназначенным для прецизионной высокоскоростной обработки сложных по форме деталей. В обрабатывающем центре, содержащем станину с продольными направляющими, поворотный стол, установленный с возможностью перемещения по продольным направляющим станины, портал с установленной на направляющих портала посредством ответных опор и снабженной приводом перемещения вдоль них кареткой, и ползун с поворотной головкой с мотор-шпинделем, снабженный приводом его перемещения посредством ответных опор вдоль направляющих каретки, портал включает четыре вертикальные направляющие, каретка выполнена в виде размещенной между направляющими портала прямоугольной рамки с размещенными на верхних и нижних ребрах ее сторон, перпендикулярных продольным направляющим станины, четырьмя горизонтальными направляющими, предназначенными для взаимодействия с ответными опорами ползуна. Технический результат - повышение точности обработки. 6 ил.The utility model relates to machine tool construction, namely to gantry type machining centers, mainly vertically milling, designed for precision high-speed machining of complex parts. In a machining center containing a bed with longitudinal guides, a rotary table mounted to move along the longitudinal guides of the bed, a portal with a carriage mounted on the portal guides by means of counter supports and equipped with a movement drive along them, and a slider with a rotary head with a motor spindle equipped with the drive of its movement by means of reciprocal supports along the carriage guides, the portal includes four vertical guides, the carriage is made in the form placed between the guides portal conductive rectangular frame with placed on the upper and lower edges of its sides perpendicular to the longitudinal rails of the frame, four horizontal guides, designed to interact with complementary slide bearings. EFFECT: increased accuracy of processing. 6 ill.

Description

Полезная модель относится к станкостроению, а именно к обрабатывающим центрам (ОЦ) портального типа, преимущественно вертикально-фрезерным, предназначенным для прецизионной высокоскоростной обработки сложных по форме деталей.The utility model relates to machine tool industry, namely to machining centers (OC) of the portal type, mainly vertical milling, designed for precision high-speed machining of complex parts.

Известна модифицированная конструкция пятиосевого ОЦ фирмы Hermle, содержащая станину, две вертикальные стойки-стенки, прикрепленные к станине и имеющие сверху продольные направляющие, на которые установлена поперечная балка с возможностью перемещения по ним и имеющая поперечные направляющие, установленные по высоте балки, на которых консольно крепится каретка с возможностью перемещения по ним и имеющая опоры, скользящие по вертикальным направляющим, установленным на ползуне, который, таким образом, консольно крепится к каретке и имеет возможность вертикального перемещения относительно каретки, для перемещения по своим направляющим балка, каретка и ползун также снабжены соответствующими приводами (Для HERMLE «трудных» материалов нет. «Оборудование и инструмент для профессионалов», с. 40, МЕТАЛЛООБРАБОТКА, 3/2006).Known is a modified construction of a five-axis OZ of the Hermle company, comprising a bed, two vertical strut-walls attached to the bed and having longitudinal guides on top, on which a transverse beam is mounted with the possibility of moving along them and having transverse guides mounted along the height of the beam, on which the console is mounted a carriage with the ability to move along them and having supports sliding along vertical guides mounted on a slider, which, thus, is cantilevered to the carriage and has POSSIBILITY vertical movement relative to the carriage to move in its guide beam, the carriage and the slider is also provided with suitable drive (for HERMLE "difficult" materials do not have. "Equipment and tools for professionals", p. 40, METAL, 3/2006).

Этот ОЦ имеет несимметричную в продольном направлении конструкцию из-за консольной установки каретки и ползуна, что ведет к неравномерному распределению усилий и температуры от мотор-шпинделя, а также большое расстояние по вертикальной оси от режущей кромки до первых опор вертикальных направляющих ползуна, что уменьшает жесткость конструкции по вертикальной оси и, как следствие, все эти факторы в сумме приводят к понижению точности обработки.This OC has a design asymmetric in the longitudinal direction due to the cantilever installation of the carriage and the slider, which leads to an uneven distribution of forces and temperature from the motor spindle, as well as a large distance along the vertical axis from the cutting edge to the first supports of the vertical slide rails, which reduces rigidity structures along the vertical axis and, as a result, all these factors in total lead to a decrease in the accuracy of processing.

Наиболее близкой к заявленному техническому решению - прототипом - является конструкция прецизионного пятиосевого ОЦ модели HSC-75 фирмы BMG, содержащего станину, портал, состоящий из двух вертикальных стоек, прикрепленных к станине и сверху соединенных поперечной балкой, имеющей сбоку поперечные горизонтальные направляющие, на которых консольно крепится каретка с возможностью перемещения по ним, каретка, в свою очередь, имеет вертикальные направляющие, по которым скользит ползун с поворотной головкой и мотор-шпинделем, для перемещения по своим направляющим каретка и ползун снабжены соответствующими приводами (Новые стандарты в дипломном проектировании для специалистов машиностроительных производств, Поляков А.Н., Кузьменко Н.А., Додоров А.И., Оренбургский государственный университет, г. Оренбург; http://conference.osu.ru/assets/files/conf_reports/conf9/101.doc).Closest to the claimed technical solution - the prototype - is the design of the BMG model HSC-75 precision five-axis OC containing a bed, a portal consisting of two vertical posts attached to the bed and connected from above by a transverse beam having lateral horizontal guides on which it is cantilevered a carriage is mounted with the ability to move along them, the carriage, in turn, has vertical guides along which a slider with a rotary head and a motor spindle slides to move along the carriages and slider are equipped with appropriate drives for their guides (New standards in diploma design for specialists in machine-building industries, Polyakov AN, Kuzmenko NA, Dodorov AI, Orenburg State University, Orenburg; http: // conference .osu.ru / assets / files / conf_reports / conf9 / 101.doc).

Этот ОЦ также имеет несимметричную в продольном направлении конструкцию из-за консольной установки каретки и ползуна, что ведет к неравномерному распределению усилий и температуры от мотора-шпинделя, а также большое расстояние по вертикальной оси от режущей кромки до первых опор вертикальных направляющих ползуна, что уменьшает жесткость конструкции по вертикальной оси, и, как следствие, все эти факторы в сумме приводят к понижению точности обработки.This OC also has a design asymmetrical in the longitudinal direction due to the cantilever installation of the carriage and the slider, which leads to an uneven distribution of forces and temperature from the spindle motor, as well as a large distance along the vertical axis from the cutting edge to the first supports of the vertical slide rails, which reduces structural rigidity along the vertical axis, and, as a result, all these factors in total lead to a decrease in processing accuracy.

Задача полезной модели - создание обрабатывающего центра с наиболее равномерным распределением усилий резания и температуры от приводов, уменьшение расстояния между режущей кромкой и ближними к ней опорами ползуна.The objective of the utility model is to create a machining center with the most uniform distribution of cutting forces and temperature from the drives, reducing the distance between the cutting edge and the slider supports closest to it.

Достигаемый технический результат - повышение точности обработки.Achievable technical result - increased processing accuracy.

Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что в обрабатывающем центре, содержащем станину с продольными направляющими, поворотный стол, установленный с возможностью перемещения по продольным направляющим станины, портал с установленной на направляющих портала посредством ответных опор и снабженной приводом перемещения вдоль них кареткой, и ползун с поворотной головкой с мотор-шпинделем, снабженный приводом его перемещения посредством ответных опор вдоль направляющих каретки, портал включает четыре вертикальные направляющие, каретка выполнена в виде размещенной между направляющими портала прямоугольной рамки с размещенными на верхних и нижних ребрах ее сторон, перпендикулярных продольным направляющим станины, четырьмя горизонтальными направляющими, предназначенными для взаимодействия с ответными опорами ползуна.The problem is solved, and the claimed technical result is achieved by the fact that in a machining center containing a bed with longitudinal guides, a rotary table mounted to move along the longitudinal guides of the bed, a portal with a carriage mounted on the guide rails of the portal and equipped with a drive for moving along them , and a slider with a rotary head with a motor spindle, equipped with a drive for moving it by means of counter supports along the carriage guides, the portal includes Etara vertical guides, the carriage is in the form disposed between the guide rectangular portal frames with placed on upper and lower edges of its sides perpendicular to the longitudinal rails of the frame, four horizontal guide designed to interact with mating supports the slider.

Сущность полезной модели поясняется изображениями:The essence of the utility model is illustrated by the images:

Фиг. 1 - общий вид ОЦ в изометрии;FIG. 1 is a general view of the OC in isometry;

Фиг. 2 - ОЦ, вид сверху;FIG. 2 - OC, top view;

Фиг. 3 - ОЦ, вид спереди;FIG. 3 - OC, front view;

Фиг. 4 - ОЦ, вид сбоку;FIG. 4 - OC, side view;

Фиг. 5 - сечение АА на Фиг. 2;FIG. 5 is a section AA in FIG. 2;

Фиг. 6 - сечение ВВ на Фиг. 3.FIG. 6 is a cross-sectional view of the explosive in FIG. 3.

Обрабатывающий центр содержит следующие элементы:The processing center contains the following elements:

1 - станина;1 - bed;

2, 3 - продольные направляющие станины;2, 3 - longitudinal guide frame;

4 - поворотный стол;4 - rotary table;

5 - портал;5 - portal;

6, 7, 8, 9 - вертикальные направляющие портала;6, 7, 8, 9 - vertical guides of the portal;

10 - каретка;10 - carriage;

11, 12, 13, 14 - горизонтальные направляющие каретки;11, 12, 13, 14 - horizontal guides of the carriage;

15 - ползун;15 - slider;

16 - поворотная головка;16 - rotary head;

17 - ответные опоры каретки;17 - reciprocal carriage supports;

18 - ответные опоры ползуна;18 - reciprocal support slider;

19 - мотор-шпиндель;19 - motor spindle;

20 - окно портала.20 - a portal window.

ОЦ содержит станину 1 с продольными направляющими 2 и 3, поворотный стол 4, установленный с возможностью перемещения по продольным направляющим станины, портал 5, включающий четыре вертикальные направляющие 6, 7, 8 и 9, с установленной на них посредством ответных опор 17 и снабженной приводом перемещения кареткой 10, выполненной в виде прямоугольной рамки с размещенными на ее верхних и нижних торцевых ребрах вдоль направления, перпендикулярного продольным направляющим станины, четырьмя горизонтальными направляющими 11, 12, 13 и 14, с установленным на них посредством ответных опор 18 и снабженным приводом перемещения ползуном 15, на котором установлена поворотная головка 16, оснащенная приводом поворота (не показан) и мотор-шпинделем 19.The OC contains a bed 1 with longitudinal guides 2 and 3, a rotary table 4, mounted for movement along the longitudinal guides of the bed, a portal 5, including four vertical guides 6, 7, 8 and 9, installed on them by means of counter supports 17 and equipped with a drive the movement of the carriage 10, made in the form of a rectangular frame placed on its upper and lower end ribs along the direction perpendicular to the longitudinal guides of the bed, four horizontal guides 11, 12, 13 and 14, with installed and by means of reciprocal supports 18 and equipped with a moving drive, a slider 15, on which a pivoting head 16 is installed, equipped with a turning drive (not shown) and a motor spindle 19.

Работает ОЦ следующим образом. Подлежащую обработке деталь (на рисунках не показана) закрепляют на поворотном столе станка 4. При помощи прямых линейных симметричных приводов перемещения (на рисунках не показаны) каретки 10 и ползуна 15 и привода поворотной головки 16 (на рисунках не показан) соответственно осуществляют установочные перемещения поворотной головки 16 относительно поворотного стола 4.OC operates as follows. The part to be machined (not shown in the figures) is fixed on the rotary table of the machine 4. Using direct linear symmetrical displacement drives (not shown in the figures), the carriage 10 and the slider 15 and the rotary head drive 16 (not shown) respectively carry out rotational adjusting movements heads 16 relative to the turntable 4.

Далее по командам от системы ЧПУ производится обработка детали. При этом подачи в продольном направлении, а также поворот относительно вертикальной оси, осуществляются за счет перемещений поворотного стола 4 вдоль продольных направляющих станины 2, 3 и собственной оси поворота (привод не показан) соответственно, в горизонтальном поперечном направлении - за счет перемещения ползуна 15 в вертикальном направлении - за счет перемещения каретки 10 и поворота относительно горизонтальной оси, параллельной горизонтальной поперечной оси ОЦ, за счет привода (на рисунках не показан) поворотной головки 16 с мотор-шпинделем 19.Further, by commands from the CNC system, the part is processed. When this feed in the longitudinal direction, as well as rotation relative to the vertical axis, are carried out by moving the turntable 4 along the longitudinal guides of the frame 2, 3 and its own axis of rotation (drive not shown), respectively, in the horizontal transverse direction - by moving the slider 15 in vertical direction - due to the movement of the carriage 10 and rotation about a horizontal axis parallel to the horizontal transverse axis of the OC, due to the drive (not shown) of the rotary head 16 with motor-shp Ndele 19.

Для смены инструмента поворотная головка 16 с мотор-шпинделем 19 устанавливается в вертикальное положение, при котором ось мотор-шпинделя 19 параллельна вертикальной оси ОЦ. Посредством приводов каретки 10 и ползуна 15 мотор-шпиндель 19 подводится в позицию смены инструмента. При помощи руки-манипулятора (на рисунках не показана) через левое или правое окно 20 портала производится установка необходимого инструмента в мотор-шпиндель 19. Количество используемого при обработке инструмента ограничено лишь емкостью инструментального магазина (на рисунках не показан).To change the tool, the rotary head 16 with the motor spindle 19 is installed in a vertical position, in which the axis of the motor spindle 19 is parallel to the vertical axis of the OC. Through the drives of the carriage 10 and the slider 15, the motor spindle 19 is brought to the tool change position. Using the arm-manipulator (not shown in the figures) through the left or right window 20 of the portal, the necessary tool is installed in the motor spindle 19. The number of tools used during processing is limited only by the capacity of the tool magazine (not shown in the figures).

В процессе обработки детали, усилия и температура равномерно передаются от мотор-шпинделя 19 и поворотной головки 16 через симметрично установленную в портале каретку, а отсутствие вертикального движения ползуна 15 позволяет уменьшить расстояние между режущей кромкой и ближними к ней опорами 18 ползуна, что в сумме положительным образом сказывается на точности обработки детали.In the process of processing the parts, forces and temperature are evenly transmitted from the motor spindle 19 and the rotary head 16 through a carriage symmetrically installed in the portal, and the absence of vertical movement of the slide 15 allows reducing the distance between the cutting edge and the support 18 of the slide adjacent to it, which is positive in total affects the accuracy of the workpiece.

Преимуществом заявленного ОЦ является повышение точности обработки деталей за счет:The advantage of the claimed OC is to increase the accuracy of machining parts due to:

1. равномерного распределения усилий резания. При консольной установке каретки и ползуна в прототипе возникает плечо, через которое передаются усилия резания, что приводит к изгибу этой консоли и, как следствие, к смещению режущей кромки относительно ее первоначального положения. При симметричной установке каретки внутри портала в предлагаемом ОЦ плеча нет и соответственно нет смещения режущей кромки;1. uniform distribution of cutting forces. When the console mounts the carriage and the slider in the prototype, a shoulder arises through which the cutting forces are transmitted, which leads to the bending of this console and, as a result, to the displacement of the cutting edge relative to its initial position. With a symmetrical installation of the carriage inside the portal in the proposed center of the shoulder there is no and, accordingly, there is no displacement of the cutting edge;

2. равномерного распределения температуры. При консольной установке каретки и ползуна в прототипе возникает плечо, через которое передаются тепло от инструмента резания и подшипников мотор-шпинделя при высокоскоростной обработке с одной стороны, и приводов перемещения каретки и ползуна - с другой стороны, что приводит к нагреву этой консоли, изменению ее размеров и, как следствие, к смещению режущей кромки относительно ее первоначального положения. При симметричной установке каретки внутри портала в предлагаемом ОЦ тепло равномерно передаются через симметрично установленную рамку во все направления, что приводит равнозначному изменению размеров во все стороны и соответственно не создает смещения режущей кромки;2. uniform temperature distribution. When the carriage and the slider are cantilever-mounted in the prototype, a shoulder arises through which heat is transferred from the cutting tool and the motor-spindle bearings during high-speed machining on the one hand, and the carriage and slide drive drives on the other hand, which leads to heating of this console and its change dimensions and, as a consequence, to the displacement of the cutting edge relative to its original position. With a symmetrical installation of the carriage inside the portal in the proposed OC, heat is uniformly transferred through a symmetrically mounted frame in all directions, which leads to an equivalent change in size in all directions and, accordingly, does not create a displacement of the cutting edge;

3. уменьшения расстояния между режущей кромкой и первыми опорами ползуна. При вертикальном выдвижении ползуна вниз в прототипе увеличивается расстояние от кромки инструмента резания до ближних к ней опор ползуна, что уменьшает жесткость конструкции, и, как следствие, приводит к смещению режущей кромки относительно ее первоначального положения. В предлагаемом ОЦ вертикально движется симметрично установленная внутри портала каретка, передавая усилия резания через вертикальные направляющие на стенки портала во всех направлениях, при этом расстояние между режущей кромкой и ближними к ней опорами ползуна не изменяется, что в сумме делает конструкцию более жесткой и, как следствие, уменьшается смещение режущей кромки относительно ее первоначального положения.3. reducing the distance between the cutting edge and the first supports of the slider. When the slide is vertically extended downward in the prototype, the distance from the edge of the cutting tool to the slider supports adjacent to it increases, which reduces the rigidity of the structure, and, as a result, leads to the displacement of the cutting edge relative to its original position. In the proposed OC, the carriage mounted symmetrically installed inside the portal moves vertically, transmitting cutting forces through the vertical guides to the portal walls in all directions, while the distance between the cutting edge and the slider supports adjacent to it does not change, which in total makes the structure more rigid and, as a result , the displacement of the cutting edge relative to its original position is reduced.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого технического результата. Следовательно, поставленная задача - создание обрабатывающего центра с наиболее равномерным распределением усилий резания и температуры от приводов, а также уменьшения расстояния между режущей кромкой и ближними к ней опорами ползуна - решена, а заявленный технический результат - повышение точности обработки - достигнут.The analysis of the claimed technical solution for compliance with the conditions of patentability showed that the characteristics indicated in the formula are essential and interconnected with the formation of a stable set of necessary features unknown at the priority date from the prior art sufficient to obtain the desired technical result. Therefore, the task - the creation of a machining center with the most uniform distribution of cutting forces and temperature from the drives, as well as reducing the distance between the cutting edge and the slider supports closest to it - has been solved, and the claimed technical result - improving processing accuracy - has been achieved.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed technical solution:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении относится к области станкостроения и может быть использован в вертикально-фрезерных ОЦ, предназначенных для прецизионной высокоскоростной обработки сложных по форме деталей;- an object embodying the claimed technical solution, when implemented, relates to the field of machine tool construction and can be used in vertically milling OCs intended for precision high-speed machining of parts of complex shape;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки и известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;- for the claimed object in the form as described in the independent clause of the utility model formula, the possibility of its implementation using the above-described applications and known from the prior art on the priority date of the means and methods is confirmed;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.- the object embodying the claimed technical solution, when implemented, is able to ensure the achievement of the technical result perceived by the applicant.

Следовательно, заявленный объект соответствуют требованиям условиям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.Therefore, the claimed subject matter meets the requirements of patentability “novelty” and “industrial applicability” under applicable law.

Claims

A machining center comprising a bed with longitudinal guides, a rotary table mounted to move along the longitudinal guides of the bed, a portal with vertical guides placed on the bed, a carriage with guides installed with the help of counter supports on the guides of the portal with the possibility of moving along them by means of a moving drive carriage, and a slider with a swivel head with a motor spindle installed in it, while the slider is placed on the carriage guides with the help of counter supports with the ability to move along them by means of a slider drive, characterized in that the portal contains four vertical guides, and the carriage is made in the form of a rectangular frame placed between the portal guides, and the four carriage guides are mounted horizontally on the upper and lower ribs its sides perpendicular to the longitudinal guides of the bed.