SU1716959A3 - Станок дл обработки изделий ротационными инструментами - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к станкостроению , может быть использовано дл  обработки изделий ротационными инструментами, например шлифовальными, фрезерными, и позвол ет повысить производительность и точность обработки, Дл  этого в известном станке дл  обработки ротационными инструментами опора выполнена в виде револьверной головки 18, установленной с

Description

Изобретение относитс  к станкостроению и может быть использовано дл  обработки изделий ротационными инструментами, например шлифовальными, фрезерными и

ДР-.

Цель изобретени  - повышение производительности и точности обработки.

На фиг.1 изображен предлагаемый станок , общий вид; на фиг.2 - то же, вид Сверху (дл  упрощени  изображени  показана только одна унифицированна  силова  головка ); на фиг.З-унифицированна  силова  головка, вид спереди; на фиг. 4 - 7 - различные унифицированные силовые соловки; на фиг.8 - система энергоснабжени ; на фиг.9 - приспособление дл  зажима издели  в увеличенном масштабе; на фиг. 10 - второй вариант приспособлени  дл  зажима издели ; на фиг.11 -третий вариант приспособлени  дл  зажима издели .

Станок содержит узел 1, несущий изделие , и узел 2, несущий инструмент. Каждый ,из этих узлов имеет соответственно станину 3 и 4. На станине 3 узла 1 установлен первый перемещаемый суппорт 5 с возможностью перемещени  в горизонтальной плоскости вдоль первой главной оси X. На первом перемещаемом суппорте 5 установлен поворотный стол 6 издели  с соответствующей вертикальной осью вращени  А. На пово-ч ротном столе 6 издели  установлен крестовый стол 7, включающий продольный суппорт 8 и поперечный суппорт 9 с соответствующими ос ми движени  U и V. На крестовом столе 7 закреплено приспособ- ление 10 дл  зажима издели , снабженное зажимным устройством. На фиг.1 приспособление 10 дл  зажима издели  снабжено зажимным устройством 11, которое можно устанавливать вокруг вертикальной оси F. Эта вертикальна  ось F представл ет собой программно-управл емую степень свободы , котора  может быть выполнена в виде программно-управл емой исполнительной оси или в виде оси, программно-управ- л емой одновременно с другими ос ми независимо от них. Зажимные кулачки 12 зажимают изделие 13 в виде вырубного пуансона .

Зажимное устройство 11 (фиг.9) закреплено на приспособлении 10 предпочтительно с возможностью смены, чтобы можно было обрабатывать по возможности большое число разнообразных изделий. Обрабатываемое на многооперационном станке изделие 13 показано более детально на фиг.9. При этом речь идет об изделии, которое можно обрабатывать начерно и начисто за один установ с управлением от программы.

Узел 2 включает вертикальную опорную стойку 14, установленную на-станине 4 и расположенную в горизонтальной плоскости на некотором рассто нии от поворотного стола 6 издели . На верхнем конце опорной стойки 14 предусмотрен направл ющий элемент 15 дл  второго перемещаемого суппорта 16. Направл ющий элемент 15 установлен с возможностью перемещени  от привода (не показан) вдоль вертикальной второй главной оси Y. Суппорт 16 имеет за счет наличи  направл ющего элемента 15 степень свободы движени  вдоль третьей главной оси движени  Z, проход щей перпендикул рно относительно первой и второй главных осей.

На втором перемещаемом суппорте 16 установлен стол 17 дл  размещени  на нем револьверной головки 18 с вертикальной осью вращени  С. Эта вертикальна  ось врещени  С представл ет собой программно-управл емую исполнительную ось, котора  служит дл  того, чтобы отдельные плечи 19-22 револьверной головки 18 можно было довести с управлением от вре- мени до рабочего положени , соответствующего рабочему положению издели  13.

На каждом плече револьверной головки с торца установлен поворотный стол 23 инструмента, причем оси вращени  В этих поворотных столов пересекают под пр мым углом вертикальную ось вращени  С револьверной головки 18. На фиг.1 револьверна  головка имеет четыре поворотных стола 23, оси вращени  В которых пересекаютс  в одной точке на вертикальной оси вращени  С револьверной головки.

На каждом поворотном столе 23 инструмента закреплен, предпочтительно разъем- но, один базирующий элемент 24 дл  различных унифицированных силовых головок 25, например пинолей и/или других си- левых головок, например измерителей, манипул торов и т.п. В изображенном на фиг.1 варианте выполнени  устройства все унифицированные силовые головки представл ют собой пиноли, несущие фре- зу 26, измерительный щуп 27, шлифовальный круг 28 и сверло 29. Инструменты различных унифицированных силовых головок выполн ютс  и выбираютс  таким образом, чтобы с помощью различных си- ловых головок можно было осуществл ть различные технологические операции на изделии 13. Шлифовальный круг 28 может представл ть собой, например, шлифовальный круг с измен ющимс  профилем, состо щий из металлической подложки и нанесенного на ней сло  нитрида бора с кубической решеткой.

Базирующие элементы 24 имеют идентичную форму и установлены в направл ю- щих 30. Дл  перемещени  базирующих элементов 24 в направл ющих 30 служат, например, установочные шпиндели 31.

Общим дл  всех унифицированных силовых головок, независимо от того,  вл ют- с  ли они пинол ми или другими силовыми головками, например измерител ми, манипул торами , устройствами дл  обработки лазерным лучом и т.п.,  вл етс  то, что их можно ориентировать вдоль четвертой оси трансл ции W в соответствующем базирующем элементе 24 и/или за счет перемещени  в. соответствующей направл ющей 30, причем четверта  ось трансл ции W пересекает под пр мым углом соответст- вующую ось вращени  В соответствующего поворотного стола 23 инструмента. Четвертую ось трансл ции W можно выполн ть или в виде оси, служащей только дл  юстировки, или в виде программно-управ- л емой исполнительной оси или оси, программно-управл емой одновременно с другими ос ми независимо от них, за счет чего можно осуществл ть, например/процессы сверлени  с помощью пиноли 25.

Кроме того, в области одной или нескольких пинолей можно предусматривать дополнительную программно-управл емую ось вращени  Е (фиг.1 и 4), котора  может выполн ть функцию исполнительной оси или оси, управл емой одновременно с другими ос ми независимо от них. В .последнем случае можно осуществл ть даже процессы нарезани  внутренней

резьбы с помощью соответствующей унифицированной силовой головки.

Изложенна  выше конструкци  станка с линейными главными ос ми X, Y и Z, с ос ми вращени  А, В и С и с линейными ос ми движени  U, V и W, которые  вл ютс  исключительно программно-управл емыми ос ми, представл ет возможность обработки изделий любой конфигурации от заготовки до готового продукта с управлением от программы без их перезакреплени . При этом число одновременно независимо одна от другой программно-управл емых осей и их пространственна  координаци  способствует значительному упрощению программировани .

На фиг.2 и 3 револьверна  головка 18 изображена в упрощенном виде, причем показан только тот инструмент, который находитс  в данный момент в эксплуатации. На фиг.2 револьверна  головка 18 занимает положение , показанное на фиг.1. На фиг.3 револьверна  головка 18 повернута на 90° по направлению часовой стрелки. Особенность изобретени  заключаетс  в том, что за счет наличи  оси трансл ции W и определенного расположени  этой оси инструмент , например фрезу 26, можно позиционировать таким образом, чтобы точку зацеплени  Р инструмента с изделием можно было располагать с одной стороны на оси вращени  В поворотного стола 23 инструмента, а с другой стороны - на вертикальной оси вращени  А поворотного стола 6 издели . Это позиционирование облегчаетс  еще и тем, что второй перемещаемый суппорт 16 установлен на опорной стойке 14 с возможностью перемещени  так, что остаетс  достаточно свободного пространства по отношению к крестовому столу 7 дл  смещени  точки зацеплени  Р фрезы 26 с изделием 13 к оси А и расположени  точки зацеплени  Р на этой оси. Оказалось , что программирование станка можно значительно упрощать и точность обработки можно дополнительно повышать в случае, если программирование отдельных приводных устройств, приведенных в соответствие с вышеуказанными ос ми, начинаетс  с так называемой нулевой точки, представл ющей собой точку пересечени  осей А и В и одновременно точку зацеплени  Р инструмента с соответственно ориентированным изделием. Особенное npeMMyiMectso заключаетс  в том, что при вращении унифицированной силовой головки 25 вокруг оси вращени  В точка зацеплени  Р с фрезой 26 не измен ет своего положени . В результате этого не только отпадают комплексные шаги программы

дл  точного определени  положени  точки зацеплени  Р относительно других осей, за счет чего значительно уменьшаютс  затраты на программирование, но предоставлена и возможность программировани  унифицированной силовой головки, предусмотренной дл  следующей операции, начина  с той же самой исходной или нулевой точки, за счет чего повышаетс  точность обработки.

Эта св зь видна из фиг.З, на которой револьверна  головка 18 изображена в другом положении. Точку зацеплени  Р инструмента , а именно сверла 29 с изделием, можно смещать за счет наличи  дополни- тельной степени свободы- вдоль четвертой оси трансл ции W до достижени  точки пересечени  осей А и В так, что дл  программировани  сверлильного инструмента 29, вводимого в эксплуатацию после примене- ни  фрезерного инструмента 26, можно использовать ту же самую исходную или нулевую точку, за счет чего при вращении унифицированной силовой головки 25 вокруг оси В не надо осуществл ть ника- кого комплексного преобразовани  координат .

Точность обработки повышаетс  тем, что дл  отдельных силовых, головок, вводимых последовательно в зацепление с изде- лием, можно использовать одинаковую исходную точку зацеплени  с изделием в качестве исходной точки программировани . Этим создано условие дл  оснащени  револьверной головки также измерител - ми и/или манипул торами и представлена также возможность корректирующего воздействи  на процесс обработки за счет создани  обратной св зи между измерителем и унифицированной силовой головкой и, тем самым, возможность обработки издели  за один программированный цикл до достижени  желаемой области допуска. Точность обработки повышаетс  еще и тем, что наличие большого числа одновре- менно независимо друг от друга программно-управл емых осей, дл  определенной технологической операции позвол ет выбирать из большого числа осей движени  самые выгодные оси, т.е. оси, с помощью которых можно управл ть по возможности малым числом осей с взаимным согласованием .

Изображенна  на фиг.6 головка включает в себ  измерительный щуп 27, который придвигаетс  к изделию 13 в цел х проверки размеров или после осуществлени  каждой отдельной операции, или осуществлени  всех операций. Дл  программировани  измерительной системы служит оп ть

точка зацеплени  (в данном случае точка контакта ) измерительного щупа с поверхностью издели , обрабатываемой до достижени  желаемых размеров. Дл  программировани  движени  измерительного щупа упом нута  точка зацеплени  переноситс  в вышеуказанную исходную или нулевую точку программировани .

Изложенна  конструкци  станка не только облегчает программирование отдельных технологических операций и тем самым способствует повышению рентабельности процесса обработки, но создает услови  дл  применени  сверхмощных инструментов , например фрезерных и скоростных шлифовальных, при использовании которых станок должен воспринимать значительные усили , так как силы резани  дей- ствуют внутри направл ющих станка, а главные составл ющие усили  резани  направлены к оси револьверной головки.

Дл  большого числа унифицированных силовых головок станка необходимо использовать комплексную питающую систему, т.е. трубопроводы гидросистемы и линии электросистемы. Дл  этого предусмотрена над револьверной головкой центральна  система энергоснабжени , отдельные части которой изображены на фиг.З. Позици  32 обозначает опорное кольцо, закрепленное на корпусе 33 обрабатывающего центра, показанном только в общих чертах. На опорное кольцо 32 опираетс  скольз ща  тарелка 34, от верхней стороны которой отход т провода к кабел м (не показаны). Скольз ща  тарелка 34 снабжена отверсти ми дл  электрических линий 35 управлени . На нижней стороне скольз щей тарелки 34 предусмотрено соосное удлинение 36, служащее в качестве распределител  гидравлических трубопроводов 37. Дополнительно предусмотрены радиальные опорные плечи 38, служащие дл  направлени  электрических линий 35 управлени  и гидравлических трубопроводов 37 к отдельным унифицированным силовым головкам станка.

Скольз ща  тарелка 34-с соосным удлинением 36 соединена с револьверной головкой 18. Дл  этого предусмотрен телескопический соединительный вал 39, включающий карданный шарнир (не показан ) дл  захватывани  скольз щей тарелки 34 независимо от положени  второго перемещаемого суппорта 16. Такое энер- госнабжзние предоставл ет возможность одновременного использовани  вращательного движени  скольз щей тарелки 34 дл  управлени  гидравлическим ходовым клапаном гидравлических трубопроводов 37.

Так, например, вращательное движение револьверной головки 18 можно использовать дл  управлени  только гидравлическим трубопроводом 37, соответствующим обращен- ному к изделию плечу револьверной головки.

Отдельные шаги переключени  револьверной головки происход т предпочтительно таким образом, что револьверна  головка поворачиваетс  сперва шаг за ша- гом в одном направлении только на 270°, а затем шаг за шагом в противоположном направлении более чем на 270°, ввод  в зацепление с изделием и остальные унифицированные силовые головки. За счет этого исключаетс  потребность в использовании контактных колец, которые в случае косвенного программного управлени  от вычислительной машины представл ют собой источники ошибок.

Дл  обеспечени  максимальной точности позиционировани  всех силовых головок, вход щих последовательно в /зацепление с изделием, выгодно оснащать ре- вольверную головку дополнительно поворотным механизмом (не показан). Это дает дополнительно то преимущество, что сервопривод револьверной головки можно использовать независимо от возникающих максимальных сил резани .

На фиг. 10 изображен другой вариант приспособлени  10 дл  зажима издели , которое может быть установлено на вом столе 7 с возможностью съема. Дл  установки этого приспособлени  на кре- стовом столе 7 предусмотрена основна  плита 40, нажоторой установлена поворотна  тарелка 41 с осью вращени  F. На поворотной тарелке 41 установлена колодка 42 дл  зажима издели . Зажимным уст- ройством  вл етс  прихват 43. Таким образом, приспособление дл  зажима издели  (фиг. 10), так же, как изображенные на фиг.1 и 9 приспособлени  дл  зажима издели , имеет дополнительную програм- мно-управл емую степень свободы в виде оси вращени  F, котора  может быть ориентирована в пространстве и в другом на- правлении. Однако ось вращени  F должна быть ориентирована в пространстве так, чтобы эту ось можно было довести до положени , в котором она проходит параллельно4 по отношению к одной из главных осей X, Y или Z.

Еще один вариант приспособлени  дл  зажима издели  изображен на фиг. 11. Изделие в виде блока, который следует снабжать рельефной структурой, прижато зажимными кулачками 44 к зажимной колодке 45, с обеих сторон которой расположены опорные колодки 46 дл  оси вращени  D, закрепленные неподвижно на опорных стенках 47, Опорные стенки 47 установлены на несущем блоке 48. Ось D, котора  может представл ть собой котировочную ось, или прогроммно-управл емую исполнительную ось или ось, программно-управл емую одновременно с другими ос ми независимо от них, ориентирована таким образом, что она проходит в середине издели , например вдоль главной оси симметрии. Несущий блок 48 установлен на крестовом столе 7 таким образом, что ось вращени  D может совпадать с одной из программно-управл емых осей станка (в изображенном на фиг. 11 варианте с главной осью Z), чтобы можно было упрощать программированный цикл при обработке рабочих поверхностей сложной конфигурации и уменьшать число инструментов.

Изобретение не ограничено изображенными на фигурах примерами его выполнени . Так, изделие можно обрабатывать и другими инструментами, например пальцевыми шлифовальными кругами, резьбонарезными инструментами или инструментами дл  обработки лазерным лучом . Кроме того, револьверную головку можно оснащать и другими унифицированными силовыми головками, например инструментами дл  загрузки и разгрузки издели , инструментами дл  изменени  положени  обрабатываемого издели  или манипул торами . Наконец, базирующие элементы 24 можно оснащать адаптерами дл  облегчени  присоединени  различных силовых головок .

Револьверна  головка может иметь более или менее четырех плеч. Число плеч револьверной головки зависит от главной задачи станка. Если при обработке издели  сложной конфигурации необходимо смен ть очень часто силовые головки, выгодно ограничить число плеч револьверной головки трем . Однако, если многооперацйонный станок предусмотрен дл  крупносерийного производства, то выгодно использовать четыре плеча револьверной головки, так как оказалось, что с этим числом плеч можнсг осуществл ть подход щими инструментами все операции за один установ. В св зи с этим выгодно выполн ть все плечи револьверной головки предлагаемого станка одинаковой структуры, чтобы временное пос эдствие использовани  различных силовых головок не было ограничено определенной структурой.

Claims (15)

1. Станок дл  обработки изделий ротационными инструментами, содержащий

узел, несущий изделие и выполненный в виде установленного на станине с возможностью перемещени  в горизонтальной плоскости вдоль главной оси X первого суппорта с расположенным на нем поворотным относительно вертикальной оси столом, несущим крестовый стол дл  размещени  издели , продольный и поперечный суппорты которого смонтированы с возможностью перемещени  вдоль взаимно перпендикул рных осей, а также узел, несущий инструмент и выполненный в виде расположенной на рассто нии от поворотного стола издели  вертикальной опорной стойки, на верхнем торце которой смонтирован второй суппорт, установленный с возможностью перемещени  вдоль взаимно перпендикул рных второй и третьей главных осей Y и Z, перпендикул рных первой главной оси X, и предназначенный дл  размещени  опоры, на которой расположен с возможностью вращени  относительно оси, перпендикул рной второй главной оси Y, поворотный стол дл  креплени  силовой головки с инструментом, при этом все упом нутые оси движений автономно св заны с системой программного управлени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  производительности и точности обработки, опора выполнена в виде револьверной головки, установленной с возможностью вращени  вокруг оси, совпадающей с второй главной осью Y и св занной с системой программного управлени , а станок снабжен смонтированным на револьверной головке перпендикул рно ее оси по меньшей мере одним дополнительным поворотным столом инструмента с осью вращени , св занной с системой программного управлени  и пересекающей оси вращени  револьверной головки и первого поворотного стола инструмента в одной точке, а также закрепленными на поворотных столах базирующими элементами и по меньшей мере; одной дополнительной силовой головкой, при этом силовые головки смонтированы в базирующих элементах и кажда  из них установлена с возможностью перемещени  вдоль оси, перпендикул рной оси вращени  соот- ветствующего поворотного стола инструмента .

2. Станок по п.1,отличающийс  тем, что базирующий элемент установлен с возможностью разъема.

3. Станок по пп. 1-2, отличающий- с   тем, что ось продольного перемещени  силовой головки автономно св зана с системой программного управлени . 4. Станок по пп. 1-3, отличающий

с   тем, что по меньшей мере ось вращени  одной из силовых головок св зана с системой программного управлени .

5.Станок по пп. 1-4, от л и ч а ю щи й- с   тем, что он снабжен сменным зажимным

устройством, установленным на крестовом столе.

6.Станок по пп. 1-5, отличающий- с   тем, что зажимное устройство установлено с возможностью вращени  вокруг оси, совпадающей с главной осью издели  и св занной с системой программного управле- ни .

7.Станок по пп. 1-6, отличающий- с   тем, что он снабжен энергоснабжающей

системой, расположенной над револьверной головкой.

8.Станок по пп. 1-7, отличающий- с   тем, что в качестве силовой головки

предусмотрено устройство дл  загрузки и разгрузки издели .

9.Станок по пп. 1-8, отличающйй- с   тем, что в качестве силовой головки предусмотрено устройство дл  поворота издели .

10.Станок по пп. 1-9, отл и ч а ю щи й- с   тем, что в качестве силовой головки предусмотрено измерительное устройство.

11.Станок по пп. 1-10, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что в качестве силовой

головки предусмотрена шлифовальна  головка , преимущественно скоростна .

12.Станок по пп. 1-11,отличаю- щ и и с   тем, что в качестве силовых головок

предусмотрены фрезерна  силова  головка и/или сверлильна  силова  головка, и/или. резьбонарезна  силова  головка.

13.Станок по пп. 1-12, отличающийс  тем, что в качестве силовой головки

предусмотрена ГОЛОЁКЗ дл  обработки лазерным лучом.

14.Станок по пп. 1-13, отличающийс  тем, что револьверна  головка имеет четыре плеча, на каждом из которых

установлена одна базирующа  деталь дл  соответртвующей силовой головки.

15.Станок по пп. 1-14, отличающийс  тем, что в качестве силовой головки предусмотрено устройство дл  правки шлифовальных кругов.

9Ј

№U

&пй

/г

tj-tntf)

/г

6969III

f3

ЩигЯ

10

9игМ

43

фиг. 11