RU2824782C1 - Feed drive of milling machine for processing waffle shell structure - Google Patents
Feed drive of milling machine for processing waffle shell structure Download PDFInfo
- Publication number
- RU2824782C1 RU2824782C1 RU2023135103A RU2023135103A RU2824782C1 RU 2824782 C1 RU2824782 C1 RU 2824782C1 RU 2023135103 A RU2023135103 A RU 2023135103A RU 2023135103 A RU2023135103 A RU 2023135103A RU 2824782 C1 RU2824782 C1 RU 2824782C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crank
- processing
- milling machine
- waffle
- machine
- Prior art date
Links
- 238000003801 milling Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 235000012773 waffles Nutrition 0.000 title claims abstract description 9
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 21
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 10
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 238000005555 metalworking Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области механообработки прямоугольного рисунка ячеек на тонкостенных корпусных изделиях на фрезерных станках с ЧПУ. The invention relates to the field of mechanical processing of rectangular cell patterns on thin-walled body products on CNC milling machines.
При обработке вафельного фона используются фрезерные станки, реализующие различные стратегии программно-копировальной обработки [Тюлевин С. В., Котов А. Н., Коротков А. Н., Ковалев А.М. Станок горизонтальный фрезерный многошпиндельный / патент RU 2465104, МПК B23C3/04, публикация патента: 27.10.2012, подача заявки: 2011-10-26. http://www.freepatent.ru/ patents/2465104 (дата обращения: 30.08.2023); Котов А. Н., Чуйкин С. А., Милехин Е. С., Макаров Ю. Н., Коротков А. Н., Володина С. А. Металлообрабатывающий станок / патент RU 2397049 МПК B23C3/00, публикация патента: 20.08.2010, подача заявки: 29.01.2009. https:// findpatent.ru/patent/239/2397049.html (дата обращения: 30.08.2023)]. Традиционно в станках используется шарико-винтовая передача в приводах подачи режущего инструмента.When processing the waffle background, milling machines are used that implement various strategies of software-copying processing [Tyulevin S. V., Kotov A. N., Korotkov A. N., Kovalev A. M. Horizontal multi-spindle milling machine / patent RU 2465104, IPC B23C3/04, patent publication: 10/27/2012, application filing: 10/26/2011. http://www.freepatent.ru/patents/2465104 (date of access: 08/30/2023); Kotov A. N., Chuikin S. A., Milekhin E. S., Makarov Yu. N., Korotkov A. N., Volodina S. A. Metalworking machine / patent RU 2397049 IPC B23C3/00, patent publication: 20.08.2010, application filing: 29.01.2009. https://findpatent.ru/patent/239/2397049.html (accessed: 30.08.2023)]. Traditionally, ball screw transmission is used in machine tools in cutting tool feed drives.
Недостатки: приводы подачи рассмотренных станков имеют значительную массу, как следствие и инерцию при перемещениях на коротких участках, что является сдерживающим фактором при высокоскоростной обработке, не позволяющим выйти на номинальные величины подачи и скорости резания при заданных габаритных размерах ячейки вафельного фона. Использование шарико-винтовых передач в приводах подачи при выполнении обработки ячеек вафельного фона приводит к быстрой выработке ресурса при движении в узком диапазоне. Как следствие, к снижению производительности и точности выполнения технологической операции, а также к значительным динамическим нагрузкам на подвижные узлы станка на участке разгона и торможения.Disadvantages: the feed drives of the machines under consideration have a significant mass, and as a consequence, inertia when moving in short sections, which is a limiting factor during high-speed processing, preventing the nominal feed and cutting speed values from being reached for the given overall dimensions of the wafer background cell. The use of ball screw transmissions in feed drives when processing wafer background cells leads to rapid depletion of the resource when moving in a narrow range. As a consequence, to a decrease in productivity and accuracy of the technological operation, as well as to significant dynamic loads on the moving units of the machine in the acceleration and braking section.
Рычажные передачи на базе плоских четырехзвенных кривошипно-ползунных механизмов редко используются в качестве приводов подач в металлорежущих станках, поскольку выходное звено рычажной передачи при равномерном вращательном движении кривошипа совершает прямолинейное возвратно-поступательное движение с переменной скоростью, и в верхней (ВМТ) и нижней (НМТ) мертвых точках в одном из шарниров промежуточного звена – шатуна наблюдается «взрывной» рост усилий. Lever transmissions based on flat four-link crank-slider mechanisms are rarely used as feed drives in metal-cutting machines, since the output link of the lever transmission, with uniform rotational movement of the crank, performs a rectilinear reciprocating motion with variable speed, and at the upper (TDC) and lower (BDC) dead points in one of the joints of the intermediate link - the connecting rod, an "explosive" increase in forces is observed.
Недостатки: Шатун, прикрепленный к шейке кривошипа, описывает большую траекторию в плоскости, перпендикулярной оси, проходящей через верхнюю мертвую точку (ВМТ) и нижнюю мертвую точку (НМТ), что вызывает сильное воздействие боковой силы от реактивного момента, прижимающей ползун к неподвижным направляющим и большое трение. Это снижает КПД и приводит к быстрому износу сопрягающихся звеньев механизма.Disadvantages: The connecting rod attached to the crank journal describes a large trajectory in a plane perpendicular to the axis passing through the top dead center (TDC) and bottom dead center (BDC), which causes a strong impact of the lateral force from the reactive torque pressing the slider to the fixed guides and high friction. This reduces the efficiency and leads to rapid wear of the mating links of the mechanism.
Наиболее близким аналогом является привод в виде кривошипно-ползунного механизма с возвратно-поступательным движением ползуна и с регулируемой длиной хода ползуна при работающем и остановленном механизме [Грянин В.И. привод с регулируемой длиной хода ползуна при работающем и остановленном механизме / патент RU 71719, МПК F16H21/20, публикация патента: 20.03.2008, подача заявки: 30.07.2007. http://www.freepatent.ru/ patents/71719 (дата обращения: 30.08.2023)].The closest analogue is a drive in the form of a crank-slider mechanism with a reciprocating motion of the slider and with an adjustable stroke length of the slider with the mechanism running and stopped [Gryanin V.I. drive with an adjustable stroke length of the slider with the mechanism running and stopped / patent RU 71719, IPC F16H21/20, patent publication: 20.03.2008, application filing: 30.07.2007. http://www.freepatent.ru/patents/71719 (date of access: 30.08.2023)].
Указанный привод является прототипом предлагаемого изобретения.The specified drive is a prototype of the proposed invention.
Привод содержит в корпусе ведущий червяк на подшипниковых опорах, связанный с приводным двигателем, ведомое червячное колесо, ступица которого установлена на подшипниковой опоре, кривошипный вал, один конец которого помещен в цилиндрическое отверстие ступицы червячного колеса с возможностью перемещения его вдоль оси ступицы, другой конец кривошипного вала закреплен в подшипниковой опоре, находящейся во втулке, связанной с механизмом перемещения ее и отсчетным устройством, средняя часть кривошипного вала представляет тело - шип, проходящий через соответствующее отверстие эксцентрика, шип на наружной поверхности имеет наклонный паз, в котором помещена на скользящей посадке шпонка, соединяющая шип с эксцентриком, который с помощью шатуна и пальца связан с ползуном. The drive comprises in the housing a driving worm on bearing supports, connected to the drive motor, a driven worm wheel, the hub of which is mounted on a bearing support, a crank shaft, one end of which is placed in a cylindrical hole of the hub of the worm wheel with the possibility of moving it along the axis of the hub, the other end of the crank shaft is fixed in a bearing support located in a bushing connected to the mechanism for moving it and a counting device, the middle part of the crank shaft is a body - a tenon passing through the corresponding hole of the eccentric, the tenon on the outer surface has an inclined groove in which a key is placed on a sliding fit, connecting the tenon with the eccentric, which is connected to the slider by means of a connecting rod and a pin.
Большое количество подвижных сочленений рычажной передачи в составе привода создадут неблагоприятные условия передачи движения на высоких оборотах вала электродвигателя.A large number of movable joints of the lever transmission in the drive will create unfavourable conditions for transmitting motion at high speeds of the electric motor shaft.
Предлагаемое изобретение отличается от описанного прототипа тем, что рычажная передача выполнена в виде плоского совмещенного кривошипно-ползунного механизма, благодаря симметричному относительного общего кривошипа расположению двух шатунов и ползунов, количество звеньев сокращается, а также снижается влияние инерционных сил на качество передачи движения, что особенно существенно при движении на высоких оборотах вала электродвигателя. The proposed invention differs from the described prototype in that the lever transmission is made in the form of a flat combined crank-slider mechanism, due to the symmetrical relative arrangement of two connecting rods and sliders with respect to the common crank, the number of links is reduced, and the influence of inertial forces on the quality of motion transmission is reduced, which is especially significant when moving at high speeds of the electric motor shaft.
Технический результат предлагаемого изобретения – сокращение времени на обработку прямоугольного рисунка ячеек вафельного фона за счет кратного повышения скорости подачи по одной координате.The technical result of the proposed invention is a reduction in the time for processing a rectangular pattern of waffle background cells due to a multiple increase in the feed rate along one coordinate.
Этот результат достигается тем, что привод подачи обрабатывающей головки фрезерного станка для обработки вафельной конструкции обечайки, содержащий рычажную передачу и синхронный электродвигатель, обеспечивает сложный закон движения входного кривошипа, обеспечивающий максимальный участок равномерного движения выходного ползуна со скоростью на порядок выше скорости поперечной подачи. This result is achieved by the fact that the feed drive of the processing head of the milling machine for processing the waffle structure of the shell, containing a lever transmission and a synchronous electric motor, provides a complex law of motion of the input crank, ensuring the maximum section of uniform movement of the output slider at a speed an order of magnitude higher than the speed of the transverse feed.
На фиг. 1 показан общий вид устройства, на фиг. 2 – вид спереди продольный разрез, на фиг. 3 – общий вид сопряжения устройства со штатные элементами станка.Fig. 1 shows a general view of the device, Fig. 2 shows a front longitudinal sectional view, Fig. 3 shows a general view of the connection of the device with the standard elements of the machine.
На фиг. 1 представлена 3D модель привода горизонтальной и вертикальной подачи режущего инструмента фрезерного станка для обработки прямоугольных ячеек вафельного фона обечаек. Fig. 1 shows a 3D model of the drive for horizontal and vertical feed of the cutting tool of a milling machine for processing rectangular cells of the waffle background of the shells.
Позиционирование рабочего органа в вертикальной плоскости осуществляется путем перемещения консоли 1 по неподвижным стойкам, установленным в основании станка. В горизонтальной плоскости рабочий орган перемещается с помощью штатных элементов станка: шарико-винтовой передачи 2. К консоли 1 с помощью рамы 3, на направляющих и шарико-винтовой передаче 4, крепится дополнительный электропривод 13, передающий вращение на коленвал 6 через муфту 14. Для повышения жесткости привод вертикального перемещения режущего инструмента станка установлен в раме 5, к передней грани которой прикреплены рельсовые направляющие 15. Вращение вала электродвигателя 13 через коленвал 6 передается на шатуны 8, соединенные шарнирно с ползунами 7. К одному из ползунов 7 с помощью скобы 10 неподвижно крепится привод 11 режущей головки 12. The working element is positioned in the vertical plane by moving the console 1 along fixed posts installed in the base of the machine. In the horizontal plane, the working element moves with the help of the standard elements of the machine: ball screw transmission 2. An additional electric drive 13 is attached to the console 1 with the help of the frame 3, on the guides and the ball screw transmission 4, transmitting rotation to the crankshaft 6 through the clutch 14. To increase rigidity, the drive for vertical movement of the cutting tool of the machine is installed in the frame 5, to the front face of which rail guides 15 are attached. Rotation of the shaft of the electric motor 13 is transmitted through the crankshaft 6 to the connecting rods 8, pivotally connected to the sliders 7. The drive 11 of the cutting head 12 is fixedly attached to one of the sliders 7 with the help of a bracket 10.
На фигуре 2 показан продольный разрез привода подачи. Вид спереди продольный разрез кривошипно – шатунного привода подачи (а – вид механизма, б – разрез кривошипно – шатунного механизма привода без шпинделя и противовеса).Figure 2 shows a longitudinal section of the feed drive. Front view of a longitudinal section of the crank-and-connecting rod feed drive (a - view of the mechanism, b - section of the crank-and-connecting rod drive mechanism without a spindle and counterweight).
Привод содержит электродвигатель 13, неподвижно закрепленный на плите 18 при помощи фланца 19, который передает вращение коленвалу 6 через муфту 20. Плита 18 закреплена на стенках 21 винтовым соединением со штифтами. Вращение с электродвигателя 11 через коленвал 6 передается на шатуны 8, соединенные шарнирно с ползунами 7. При помощи 8-ми кареток 22, ползуны 7 линейно перемещаются по рельсовым направляющим 15, закрепленным болтами на плоскости нижней плиты 23. На одном из ползунов 7 установлена пластина 10, на другом – противовес 24, уравновешивающий колебания.The drive comprises an electric motor 13, fixedly secured to a plate 18 by means of a flange 19, which transmits rotation to a crankshaft 6 via a coupling 20. The plate 18 is secured to walls 21 by a screw connection with pins. Rotation from the electric motor 11 is transmitted via the crankshaft 6 to connecting rods 8, pivotally connected to sliders 7. With the help of 8 carriages 22, sliders 7 move linearly along rail guides 15, secured with bolts on the plane of the lower plate 23. A plate 10 is installed on one of the sliders 7, and a counterweight 24 is installed on the other, balancing the vibrations.
На место штатного шпиндельного узла фрезерного станка на несущий узел 25 устанавливается устройство. Несущий узел станка имеет штатные механизмы подачи по осям Z, Y, А, которые используются либо для позиционирования устройства по указанным осям, либо для подачи устройства в процессе его работы. Так привод подачи 1 по оси X предназначен для перемещения устройства на заданную глубину обработки и отвода устройства для позиционирования на следующую ячейку. Для позиционирования устройства и проверки его положения с заданной периодичностью используются штатные системы станка. Устройство крепится к узлу станка 25 кронштейнами 16. The device is installed on the supporting unit 25 in place of the standard spindle unit of the milling machine. The supporting unit of the machine has standard feed mechanisms along the Z, Y, A axes, which are used either to position the device along the specified axes or to feed the device during its operation. Thus, the feed drive 1 along the X axis is designed to move the device to a specified processing depth and to retract the device for positioning on the next cell. Standard machine systems are used to position the device and check its position with a specified frequency. The device is attached to the machine unit 25 by brackets 16.
После позиционирования устройства в положение исходной точки обработки относительно поверхности детали, на которой должна фрезероваться очередная ячейка вафельного фона, от системы управления устройства, связанной с системой управления станка, поступает команда на включение вращение шпинделя 11, кривошипно-ползунного механизма, обеспечивающего возвратно поступательное движение каретки 7 со шпинделем 11 по оси Y1. Перемещение кривошипно-ползунного механизма по оси W (дополнительная ось, которая заменяет штатную подачу станка по поворотной оси А) осуществляется механизмом с кареткой 4, оснащенной направляющими и шарико-винтовой парой с приводом от двигателя 17. Обработка ячейки включает, по технологии, два цикла- черновой и чистовой. Черновой цикл осуществляется механизмами устройства. Чистовой цикл – обработка по контуру с заданными параметрами по точности и шероховатости может осуществляться штатным механизмом станка, или в комбинации работы штатного механизма и устройства. After positioning the device in the position of the initial processing point relative to the surface of the part on which the next cell of the wafer background is to be milled, a command is received from the control system of the device, connected to the control system of the machine, to turn on the rotation of the spindle 11, the crank-slider mechanism, providing reciprocating motion of the carriage 7 with the spindle 11 along the Y axis 1 . The movement of the crank-slider mechanism along the W axis (an additional axis that replaces the standard feed of the machine along the rotary axis A) is carried out by a mechanism with a carriage 4 equipped with guides and a ball screw pair with a drive from the motor 17. According to the technology, cell processing includes two cycles - roughing and finishing. The roughing cycle is carried out by the mechanisms of the device. The finishing cycle - processing along the contour with specified parameters for accuracy and roughness can be carried out by the standard mechanism of the machine, or in a combination of the operation of the standard mechanism and the device.
После обработки ячейки штатным механизмом станка устройство отводится от детали на позицию для позиционирования на обработку следующей ячейки. Процедура повторяется до обработки вафельного фона согласно чертежу.After the cell is processed by the standard mechanism of the machine, the device is moved away from the part to the position for positioning for processing the next cell. The procedure is repeated until the waffle background is processed according to the drawing.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2824782C1 true RU2824782C1 (en) | 2024-08-13 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1159667A1 (en) * | 1983-11-29 | 1985-06-07 | Предприятие П/Я В-2869 | Stand actuator of tube cold rolling mill |
| JP2000027966A (en) * | 1998-07-15 | 2000-01-25 | Nikkiso Co Ltd | Stroke length regulating device |
| RU71719U1 (en) * | 2007-07-30 | 2008-03-20 | Закрытое акционерное общестов "Талнах" | ACTUATOR WITH ADJUSTABLE LENGTH OF THE SLIDER WITH OPERATION AND STOPPED MECHANISM |
| CN101943251B (en) * | 2010-10-18 | 2012-06-06 | 南京工程学院 | Static balance crank shaft with adjustable crank radius |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1159667A1 (en) * | 1983-11-29 | 1985-06-07 | Предприятие П/Я В-2869 | Stand actuator of tube cold rolling mill |
| JP2000027966A (en) * | 1998-07-15 | 2000-01-25 | Nikkiso Co Ltd | Stroke length regulating device |
| RU71719U1 (en) * | 2007-07-30 | 2008-03-20 | Закрытое акционерное общестов "Талнах" | ACTUATOR WITH ADJUSTABLE LENGTH OF THE SLIDER WITH OPERATION AND STOPPED MECHANISM |
| CN101943251B (en) * | 2010-10-18 | 2012-06-06 | 南京工程学院 | Static balance crank shaft with adjustable crank radius |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5335532A (en) | Body maker apparatus | |
| CN202826451U (en) | Closed type three-point high-speed fine press machine | |
| US4905883A (en) | Friction welding apparatus | |
| US6055903A (en) | Press, specifically punch press | |
| CN203282712U (en) | Four-guide-pillar underdrive slider jacking type high-speed precision punch | |
| US5105684A (en) | Crank driving device for press | |
| RU2824782C1 (en) | Feed drive of milling machine for processing waffle shell structure | |
| US3450038A (en) | High speed press | |
| CN114311790A (en) | Punching machine | |
| CN111347093B (en) | Shaper | |
| US4620464A (en) | Boring head | |
| JP3159449B2 (en) | Lever device having fixed fulcrum, oscillating power point and oscillating operation point, and mechanical device using the same | |
| CN111975117B (en) | Free-form surface ultrasonic vibration cutting device | |
| JP4169146B2 (en) | Crank press machine | |
| CN110900223B (en) | Precision machining tool for parts of mechanical press | |
| US5605096A (en) | Mechanical pressing machine with dynamic balancing device | |
| CN113798604A (en) | Numerical control machine tool | |
| CN112519289A (en) | High-speed stamping press | |
| KR102162421B1 (en) | Work table apparatus | |
| JP2021515702A (en) | Electric torque motor press | |
| CN213916516U (en) | Double-circular-shaft static pressure guiding device on cutter frame of gear sector gear shaper | |
| CN207494636U (en) | Device is carved in polyaxial milling | |
| JP7461653B2 (en) | Press Machine | |
| CN214214836U (en) | High-speed stamping press | |
| CN112439916B (en) | Cantilever type drilling equipment |