RU2542878C2 - Configuration of multi-purpose machine on basis of principles of parallel kinematics - Google Patents
Configuration of multi-purpose machine on basis of principles of parallel kinematics Download PDFInfo
- Publication number
- RU2542878C2 RU2542878C2 RU2013131749/02A RU2013131749A RU2542878C2 RU 2542878 C2 RU2542878 C2 RU 2542878C2 RU 2013131749/02 A RU2013131749/02 A RU 2013131749/02A RU 2013131749 A RU2013131749 A RU 2013131749A RU 2542878 C2 RU2542878 C2 RU 2542878C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rods
- pair
- housing
- hinges
- racks
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Machine Tool Units (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано при проектировании высокоскоростных многоцелевых станков, обладающих высокой производительностью, а также высокими динамическими характеристиками и низкой металлоемкостью.The invention relates to machine tool industry and can be used in the design of high-speed multi-purpose machines with high productivity, as well as high dynamic characteristics and low metal consumption.
Известен многоцелевой станок ГЕКСАМЕХ-1 (ОАО «САВМА», г. Савелово, www.komtech-stanki.ru), включающий основание, четыре стойки, раму, смонтированные на ней шесть телескопических тяг, связанных с платформой (платформа Стюарта), мотор-шпиндель, закрепленный на платформе, стол для крепления обрабатываемой детали. Недостатками данного станка являются низкая крутильная (угловая) жесткость платформы, а также недостаточная жесткость станка в целом.The well-known multi-purpose machine HEXAMEX-1 (OJSC SAVMA, Savelovo, www.komtech-stanki.ru), including a base, four racks, a frame, six telescopic rods mounted on it connected to a platform (Stuart platform), a motor a spindle mounted on the platform, a table for attaching the workpiece. The disadvantages of this machine are low torsional (angular) rigidity of the platform, as well as insufficient rigidity of the machine as a whole.
Известен также высокоскоростной многоцелевой станок с трипод-модулем (патент RU 2285602 C1, B23Q 1/54, 20.10.2006), содержащий суппорт шпинделя со шпиндельной головкой, станину, несущую систему для установки и перемещения суппорта шпинделя, стол для установки и закрепления заготовки (детали). Суппорт шпинделя выполнен в виде полой вертикальной призмы, установленной подвижными опорами на направляющих, закрепленных на траверсе, и связанной с приводом поперечного перемещения, при этом каждая из трех граней призмы, расположенных под углом 120° друг к другу и жестко связанных между собой, выполнена в виде плоской пластины, несущей на внутренней поверхности модуль движения, каретка которого снабжена проушиной для шарнирного подсоединения штанги, выполненной треугольной формы в виде двух сходящихся стержней и закрепленной верхними концами на вилке, соединенной осью с проушиной, а нижний конец штанги универсальным шарниром связан с основанием шпиндельной головки так, что три штанги с модулями движения образуют трипод-модуль для перемещения и управления положением основания шпиндельной головки.Also known is a high-speed multi-purpose machine with a tripod module (patent RU 2285602 C1, B23Q 1/54, 10/20/2006) containing a spindle support with a spindle head, a bed, a support system for installing and moving the spindle support, a table for installing and fixing the workpiece ( details). The spindle caliper is made in the form of a hollow vertical prism mounted by movable supports on rails mounted on a traverse and connected with a transverse drive, each of the three prism faces located at an angle of 120 ° to each other and rigidly interconnected, made in in the form of a flat plate bearing a motion module on the inner surface, the carriage of which is equipped with an eye for a hinged connection of a rod made of a triangular shape in the form of two converging rods and fixed by upper ends on a fork connected by an axis to the eye, and the lower end of the rod by a universal joint is connected to the base of the spindle head so that three rods with motion modules form a tripod module for moving and controlling the position of the base of the spindle head.
Недостатками данного станка являются низкая крутильная (угловая) жесткость платформы, а также недостаточная жесткость станка в целом, высокая металлоемкость.The disadvantages of this machine are low torsional (angular) rigidity of the platform, as well as insufficient rigidity of the machine as a whole, high metal consumption.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является многоцелевой станок (US 6655247 (B1) B23B 3/20, B23Q 1/00, B23Q 1/54, B23Q 11/08, 02.12.2003; станок мод. V100 фирмы INDEX, Германия, http://www.index-werke.de), включающий основание, три стойки, салазки, смонтированные с возможностью управляемого линейного перемещения по вертикальным направляющим стоек, шпиндель, смонтированный в корпусе, три пары штанг, попарно образующие параллелограммы и соединяющие между собой опорную часть корпуса и салазки посредством универсальных шарниров. При этом центры шарниров, смонтированных на опорной части корпуса, и центры шарниров парных штанг, смонтированных на салазках, лежат в плоскостях, перпендикулярных оси шпинделя.The closest technical solution chosen as a prototype is a multi-purpose machine (US 6655247 (B1) B23B 3/20, B23Q 1/00, B23Q 1/54,
Недостатками данного многоцелевого станка являются низкая угловая жесткость опорной части корпуса (вокруг вертикальной оси станка и оси шпинделя, вокруг горизонтальной оси, пересекающей ось шпинделя), а также недостаточная жесткость станка в целом. Это объясняется тем, что каждая из пар штанг образует параллелограммы, лежащие в плоскостях, расположенных под углом к горизонтальной плоскости, а их шарниры, смонтированные на опорной части корпуса, лежат в горизонтальной плоскости. Наличие радиальной составляющей резания, расположенной ниже этой плоскости, приведет к возникновению опрокидывающего момента, приводящего к деформации всей системы штанг, а значит к снижению точности обработки. Наличие крутящего момента также приведет к деформации всей системы штанг, т.к. система параллелограммов, расположенных последовательно, не может обеспечить требуемую жесткость. Кроме того, стойки испытывают изгибные напряжения в зоне перемещения салазок, т.к. силы резания, воспринимаемые шпинделем, через штанги передаются на салазки и далее на стойки, что приводит к их изгибу, а значит к снижению жесткости станка и потере точности обработки.The disadvantages of this multi-purpose machine are the low angular rigidity of the support part of the body (around the vertical axis of the machine and the axis of the spindle, around the horizontal axis crossing the axis of the spindle), as well as insufficient rigidity of the machine as a whole. This is because each of the pairs of rods forms parallelograms lying in planes located at an angle to the horizontal plane, and their hinges mounted on the supporting part of the body lie in the horizontal plane. The presence of a radial component of the cutting, located below this plane, will lead to the occurrence of a tilting moment, which leads to deformation of the entire system of rods, and therefore to a decrease in the accuracy of processing. The presence of torque will also lead to deformation of the entire boom system, as a system of parallelograms arranged in series cannot provide the required stiffness. In addition, the racks experience bending stresses in the slide movement zone, because cutting forces perceived by the spindle are transmitted through the rods to the slide and then to the racks, which leads to their bending, which means a decrease in the rigidity of the machine and loss of precision.
Задачей изобретения является упрощение конструкции, повышение точности обработки, обеспечение высоких динамических характеристик подвижной опорной части корпуса со шпиндельным узлом.The objective of the invention is to simplify the design, improve the accuracy of processing, ensuring high dynamic characteristics of the movable support part of the housing with a spindle unit.
Поставленная задача достигается тем, что многоцелевой станок для комплексной высокоскоростной обработки деталей, содержащий основание, три стойки, салазки, смонтированные с возможностью перемещения по вертикальным направляющим стоек, шпиндель, смонтированный в корпусе, три пары штанг, попарно соединяющие между собой корпус и салазки посредством универсальных шарниров, образуя параллелограммы, стол для установки обрабатываемой детали. При этом, каждая из пар штанг расположена в вертикальной плоскости, кроме того, содержит дополнительную пару штанг, объединенную с одной из пар штанг таким образом, что концы штанг, обращенные к салазке, соединены с ней общим универсальным шарниром, а противоположные концы этих штанг соединены попарно с корпусом шарнирами, расположенными симметрично относительно оси корпуса, образуя в вертикальной плоскости два параллелограмма, расположенных под острым углом друг к другу, кроме того, стойки, на уровне вертикальных направляющих, по периметру связаны между собой планками.The task is achieved in that a multi-purpose machine for complex high-speed machining of parts, containing a base, three racks, a slide mounted to move along the vertical rails of the racks, a spindle mounted in the housing, three pairs of rods, pairwise connecting the housing and the slide using universal hinges, forming parallelograms, a table for installing the workpiece. At the same time, each of the pairs of rods is located in a vertical plane, in addition, it contains an additional pair of rods, combined with one of the pairs of rods in such a way that the ends of the rods facing the slide are connected to it by a common universal joint, and the opposite ends of these rods are connected in pairs with the body by hinges symmetrically relative to the axis of the body, forming in the vertical plane two parallelograms located at an acute angle to each other, in addition, the rack, at the level of the vertical guides, along the perimeter py interconnected slats.
На фиг.1 представлено сечение А-А на фиг.2.Figure 1 presents a section aa in figure 2.
На фиг.2 показан вид сверху фиг.1.Figure 2 shows a top view of figure 1.
На фиг.3 показано сечение Б-Б на фиг.2.Figure 3 shows a section bB in figure 2.
Станок содержит основание 1, стойки 2. На гранях стоек, обращенных внутрь станка, смонтированы вертикальные направляющие 3, по которым перемещаются салазки 4 (привод салазок не показан, это может быть передача винт-гайка, линейный двигатель и др.). На салазках 4 смонтированы два универсальных шарнира 5 и 6 с двумя степенями свободы и расположенные соосно в вертикальной плоскости. Шпиндель 7 смонтирован в корпусе 8. На корпусе 8 в вертикальных плоскостях, оппозитно расположенных двум салазкам 4, смонтированы верхний 9 и нижний 10 шарниры, аналогичные по конструкции и взаимной ориентации шарнирам 5 и 6. Шарниры 5, 9 и 6, 10 связаны штангами 11 и 12, образуя параллелограммы. На третьей салазке 13 выполнены верхний 14 и нижний 15 универсальные шарниры. На корпусе 8 симметрично опорам 9 и 10, 14 и 15 выполнены две пары опор 16, 17 и 18, 19 с горизонтальной осью вращения, расположенные попарно соосно. Шарниры 14, 15 связаны штангами 20 и 21 с шарнирами 16 и 17, 18 и 19, образуя два параллелограмма с общими горизонтальными осями. На уровне направляющих 3 стойки 2 связаны между собой пластинами 22. Кроме того, станок содержит стол (неподвижный, глобусный) 23 для установки заготовки, инструмент 24. Инструментальный магазин (не показан) может быть смонтирован, например, в зоне «B».The machine contains a base 1, racks 2. On the faces of the racks facing the inside of the machine, vertical guides 3 are mounted along which the
Работа станка осуществляется следующим образом.The work of the machine is as follows.
Обрабатываемая деталь устанавливается и закрепляется на столе 23. Рабочие органы станка находятся в исходных положениях для начала обработки в соответствии с фиг.1. Управляющая программа вводится в УЧПУ (не показана) и обеспечивает согласованное позиционирование салазок 4 и 13 по координате Z по алгоритму, реализующему заданный вариант траектории перемещения инструмента 24 по трем координатам (X, Y, Z) относительно обрабатываемой заготовки. Пятикоординатная обработка возможна при закреплении обрабатываемой заготовки на глобусном столе (не показан), добавляющий еще две управляемые координаты.The workpiece is installed and fixed on the table 23. The working bodies of the machine are in the initial positions to start processing in accordance with figure 1. The control program is entered in the CNC (not shown) and provides coordinated positioning of the
После обработки детали первым инструментом шпиндель 7 выходит в точку смены инструмента (зона «B»), производится смена инструмента 24 в шпинделе 7.After processing the part with the first tool, the spindle 7 goes to the tool change point (zone "B"), the
При установке в шпиндель 7 измерительного щупа центр можно использовать как измерительную машину.When the probe is installed in spindle 7, the center can be used as a measuring machine.
На фиг.2 штриховыми линиями показаны возможные положения шпинделя 7, определяющие размер рабочего пространства станка.Figure 2 dashed lines show the possible positions of the spindle 7, which determine the size of the working space of the machine.
Данная компоновка многоцелевого станка устраняет недостатки прототипа. Высокая угловая жесткость корпуса (вокруг вертикальной оси станка и оси шпинделя) обеспечивается тем, что штанги 20 и 21 совместно с опорой 14 и корпусом 8 образуют треугольник, являющийся жесткой фигурой, препятствующий повороту корпуса 8 вокруг оси от действующих сил резания. Высокая жесткость вокруг горизонтальных осей, пересекающих ось шпинделя 7, обеспечивается тем, что каждая из пар штанг 11, 12, 20 и 21 образует параллелограммы, лежащие в вертикальных плоскостях. При этом их шарниры, смонтированные на опорной части корпуса 8, лежат в горизонтальных плоскостях, удаленных друг от друга, образуя двухопорную схему крепления корпуса 8, в отличие от прототипа, где все шарниры, смонтированные на корпусе, лежат в одной горизонтальной плоскости, образуя одноопорную схему крепления корпуса. Кроме того, стойки 2 испытывают значительно меньшие изгибные напряжения в зоне перемещения салазок 4 и 13 по направляющим 3, т.к. именно в этой зоне связаны между собой пластинами 22, образуя треугольник и повышая тем самым изгибную жесткость стоек 2. Указанные отличия обеспечивают повышение жесткости станка в целом и приводят к повышению точности обработки и снижению его металлоемкости. Кроме того, обеспечиваются высокие динамические характеристики станка за счет уменьшения массы перемещаемого шпиндельного узла.This layout of the multi-purpose machine eliminates the disadvantages of the prototype. High angular stiffness of the housing (around the vertical axis of the machine and the axis of the spindle) is ensured by the fact that the
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013131749/02A RU2542878C2 (en) | 2013-07-09 | 2013-07-09 | Configuration of multi-purpose machine on basis of principles of parallel kinematics |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013131749/02A RU2542878C2 (en) | 2013-07-09 | 2013-07-09 | Configuration of multi-purpose machine on basis of principles of parallel kinematics |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013131749A RU2013131749A (en) | 2015-01-20 |
RU2542878C2 true RU2542878C2 (en) | 2015-02-27 |
Family
ID=53280614
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013131749/02A RU2542878C2 (en) | 2013-07-09 | 2013-07-09 | Configuration of multi-purpose machine on basis of principles of parallel kinematics |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2542878C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2744148C1 (en) * | 2019-12-16 | 2021-03-03 | Булат Азатович Еникеев | Machine with parallel kinematics of increased vibration resistance |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU931354A1 (en) * | 1980-07-25 | 1982-05-30 | Ивановское Специальное Конструкторское Бюро Расточных Станков | Metal cutting machine tool |
EP0534585A2 (en) * | 1991-08-26 | 1993-03-31 | The Ingersoll Milling Machine Company | Octahedral machine tool frame |
US5715729A (en) * | 1994-11-29 | 1998-02-10 | Toyoda Koki Kabushiki Kaisha | Machine tool having parallel structure |
EP1116548A3 (en) * | 2000-01-17 | 2002-04-17 | Toyoda Koki Kabushiki Kaisha | A machine tool having a vertical main spindle and a method of making the same |
US6655247B1 (en) * | 1999-12-01 | 2003-12-02 | Index-Werke Gmbh & Co. - Kg Hahn & Tessky | Machine tool |
RU38126U1 (en) * | 2003-12-25 | 2004-05-27 | ОАО "Национальный институт авиационных технологий" | METAL-CUTTING MACHINE FOR INTEGRATED FIVE-ORDER PROCESSING |
RU2285602C1 (en) * | 2005-03-04 | 2006-10-20 | Открытое акционерное общество "Национальный институт авиационных технологий" (ОАО "НИАТ") | Metal cutting high-speed five-coordinate center with tripod-module |
-
2013
- 2013-07-09 RU RU2013131749/02A patent/RU2542878C2/en active IP Right Revival
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU931354A1 (en) * | 1980-07-25 | 1982-05-30 | Ивановское Специальное Конструкторское Бюро Расточных Станков | Metal cutting machine tool |
EP0534585A2 (en) * | 1991-08-26 | 1993-03-31 | The Ingersoll Milling Machine Company | Octahedral machine tool frame |
US5715729A (en) * | 1994-11-29 | 1998-02-10 | Toyoda Koki Kabushiki Kaisha | Machine tool having parallel structure |
US6655247B1 (en) * | 1999-12-01 | 2003-12-02 | Index-Werke Gmbh & Co. - Kg Hahn & Tessky | Machine tool |
EP1116548A3 (en) * | 2000-01-17 | 2002-04-17 | Toyoda Koki Kabushiki Kaisha | A machine tool having a vertical main spindle and a method of making the same |
RU38126U1 (en) * | 2003-12-25 | 2004-05-27 | ОАО "Национальный институт авиационных технологий" | METAL-CUTTING MACHINE FOR INTEGRATED FIVE-ORDER PROCESSING |
RU2285602C1 (en) * | 2005-03-04 | 2006-10-20 | Открытое акционерное общество "Национальный институт авиационных технологий" (ОАО "НИАТ") | Metal cutting high-speed five-coordinate center with tripod-module |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2744148C1 (en) * | 2019-12-16 | 2021-03-03 | Булат Азатович Еникеев | Machine with parallel kinematics of increased vibration resistance |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013131749A (en) | 2015-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6428453B1 (en) | Machine tool | |
US6099217A (en) | Device for spatially moving a body with three to six degrees of freedom in a controlled manner | |
EP3195988B1 (en) | Five-degree-of-freedom parallel robot with multi-shaft rotary brackets | |
RU2703665C2 (en) | Machine for processing of three-dimensional metal objects | |
JP6012119B2 (en) | Machine for workpiece machining and / or measurement with two pivotable transverse members | |
JP6273738B2 (en) | Machine Tools | |
JP2019520997A (en) | Machine Tools | |
CN111002047A (en) | Numerical control movable beam type five-axis gantry machining center machine tool | |
JP6144406B2 (en) | Micro lathe machine | |
RU2285602C1 (en) | Metal cutting high-speed five-coordinate center with tripod-module | |
CN104999301B (en) | A kind of machine tooling center with long strip type workpiece special fixture | |
JP6144071B2 (en) | Vertical lathe | |
US20040082284A1 (en) | Machine tool with bar kinematics | |
RU2542878C2 (en) | Configuration of multi-purpose machine on basis of principles of parallel kinematics | |
IT201800007230A1 (en) | NUMERICAL CONTROL MACHINE TOOL | |
JP4249530B2 (en) | Positioning device using parallel mechanism | |
CN104827353B (en) | A kind of numerical control machining center of multiaxis multi-panel processing | |
CN210996699U (en) | Six machining centers | |
KR101938967B1 (en) | 5-axis machining center | |
RU168927U1 (en) | CNC VERTICAL MILLING-DRILLING-BORING MACHINE | |
CN110666223A (en) | Six machining centers | |
RU2299797C2 (en) | Metal-cutting working center and six-strut mechanism for it | |
KR102144133B1 (en) | Universal head attachment for machine tool | |
CN210588161U (en) | Four-axis swivel work head | |
JPS63212429A (en) | Machine tool |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160710 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20170313 |