UA63128A

UA63128A - Machining centre

Info

Publication number: UA63128A
Application number: UA2002129839A
Authority: UA
Inventors: Viktor Antonovych Shabaikovych; Viktor Ivanovych Marchuk
Original assignee: Univ Lutsk State Technical
Priority date: 2002-12-09
Filing date: 2002-12-09
Publication date: 2004-01-15

Abstract

The machining centre contains the positions of working details, tool units, magazines of tools and storages of parts, loaders, transport system, control system and drives, in which according to the invention the transport system and functional subassemblies are made in the form of multilayer spheroid mounted on the planar base equipped with drives.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід належить до галузі машинобудування, зокрема до гнучких виробничих систем механообробки 2 широкої номенклатури деталей, що використовуються в різних галузях промисловості - переважно в комп'ютерному інтегрованому виробництві з використанням САЇ 5 -технологій.The invention belongs to the field of mechanical engineering, in particular to flexible production systems for machining 2 of a wide range of parts used in various industries - mainly in computer integrated production using SAI 5 technologies.

Відомі автоматизовані лінії з агрегатних верстатів, які використовують для обробки корпусних деталей.There are well-known automated lines of assembly machines that are used for processing body parts.

Деталі, що обробляють на таких лініях проходять послідовно усі позиції обробки без зняття з транспортера. При цьому фіксація та зажим їх в робочих позиціях здійснюються в стаціонарних приладдях. |Див. Жигалко Н.И., 70 Яцура Е.С. Обработка материалов, станки и инструменть. -- Минск: "СНнішейшая школа", 1984 -- стор. 325-326).Parts processed on such lines pass successively through all processing positions without removing from the conveyor. At the same time, their fixation and clamping in working positions are carried out in stationary devices. | See Zhigalko N.Y., 70 Yatsura E.S. Processing of materials, machines and tools. -- Minsk: "The Smallest School", 1984 -- p. 325-326).

Недоліками їх є невисока продуктивність та неповне використання робочого простору.Their disadvantages are low productivity and incomplete use of the workspace.

Відомі також роторні автоматизовані лінії, які компонують з роторних верстатів, що обслуговують єдиним транспортером, та які зв'язані єдиним приводом. Такі лінії є лініями безперервної дії та в них частково або повністю співпадають за часом процеси обробки і транспортування деталей. Роторні автоматизовані лінії 72 Ппереналагоджуються для обробки інших деталей та мають високу продуктивність. Недоліком таких автоматизованих ліній є великий робочий простір, що необхідний для здійснення їх роботи. |Див. Жигалко Н.И.,Rotary automated lines are also known, which consist of rotary machines served by a single conveyor, and which are connected by a single drive. Such lines are lines of continuous action and in them the processes of processing and transportation of parts partially or completely coincide in time. Rotary automated lines 72 P are reconfigurable for processing other parts and have high productivity. The disadvantage of such automated lines is the large working space required for their operation. | See Zhigalko N.I.,

Яцура Е.С. Обработка материалов, станки и инструменть. -- Минск: "Вьішейшая школа", 1984 -- стор. 3261.Yatsura E.S. Processing of materials, machines and tools. -- Minsk: "High School", 1984 -- p. 3261.

Найбільш близьким за технічною суттю є оброблювальний центр, що являє собою гнучку виробничу систему (280), в якій для зберігання заготовок деталей в тарі та супутників передбачений загальний склад-накопичувач з ротором-штабелером, а транспортний блок виконаний з дворівневим переміщенням, при цьому на верхньому рівні переміщується транспортний робот циклічної дії, транспортуючи тару піддони та супутники до верстатів, а на нижньому, виконаному у вигляді роликового транспортера, розміщені повернута тара, піддони та супутники з робочих місць, при цьому в системі як транспортний засіб використаний роликовий конвеєр. |Див. СафрагинThe closest in terms of technical essence is the processing center, which is a flexible production system (280), in which a common warehouse-accumulator with a rotor-stacker is provided for storing blanks of parts in containers and satellites, and the transport unit is made with two-level movement, while on a transport robot of cyclic action moves to the upper level, transporting containers, pallets and satellites to machines, and on the lower one, made in the form of a roller conveyor, returned containers, pallets and satellites from workplaces are placed, while the system uses a roller conveyor as a vehicle. | See Safragin

Р.Є., Кривов Г.А. и др. Модульное оборудование для ГПС механической обработки. -- Киев: "Техніка", 1986. -- стор. 145-147). «R.E., Kryvov G.A. etc. Modular equipment for GPS mechanical processing. -- Kyiv: "Technique", 1986. -- p. 145-147). "

Суттєвим недоліком прототипу є порівняно вузькі технологічні можливості, недостатньо висока продуктивність та великий робочий простір, що необхідний для здійснення роботи оброблювального центру.A significant drawback of the prototype is relatively narrow technological capabilities, insufficiently high productivity and a large working space, which is necessary for the operation of the processing center.

Завданням, на вирішення якого спрямований винахід, що заявляється, є оптимізація роботи оброблювального центру шляхом перекомпонування у просторі робочих вузлів системи та форми її виконання со для отримання нового технічного результату, що полягає у підвищенні продуктивності та технологічних Га можливостей.The task to be solved by the claimed invention is the optimization of the work of the processing center by rearranging the working units of the system and the form of its implementation in order to obtain a new technical result, which consists in increasing productivity and technological capabilities.

Поставлене завдання вирішують таким чином. --The task is solved in this way. --

У відомому оброблювальному центрі, що містить позиції обробки, дисплей, інструментальні блоки, магазини «се інструментів та накопичувачі деталей, а також завантажувачі та розвантажувачі, транспортну систему, системуIn a well-known machining center containing machining positions, display, tool blocks, tool stores and parts storage, as well as loaders and unloaders, transport system, system

Зо керування і приводи, згідно із запропонованим винаходом його транспортна система та функціональні вузли о виконані у формі багатошарового сфероїда, змонтованого на спорядженій приводами площинній основі, при цьому позиції обробки деталей розташовані еквідистанційно на колах першого внутрішнього найменшого рухомого шару, інструментальні позиції розміщені на поверхні другого проміжного рухомого шару, а магазини « інструментів і накопичувачі деталей розміщені на поверхні третього рухомого шару над місцями розташування З позицій обробки та інструментальних блоків, при цьому завантажувачі-розвантажувачі центру розташовані на с зовнішньому нерухомому шарі.Control and drives, according to the proposed invention, its transport system and functional nodes are made in the form of a multilayer spheroid mounted on a planar base equipped with drives, while the parts processing positions are located equidistantly on the circles of the first inner smallest moving layer, the tool positions are located on the surface of the second of the intermediate moving layer, and tool stores and parts accumulators are located on the surface of the third moving layer above the locations of processing positions and tool blocks, while the loaders-unloaders of the center are located on the outer stationary layer.

Із» Крім того рухомі шари сфероїда виконані у вигляді стільникової конструкції З можливістю взаємного проникнення та самовстановлення змонтованих на них механізмів, деталей; а перший рухомий шар з позиціями обробки похилений під кутом та встановлений з можливістю обертання відносно вертикальної та похиленої осей, 492 а третій рухомий шар змонтований з можливістю обертання відносно вертикальної осі. б При цьому для підвищення жорсткості конструкції оброблювального центру інструментальні блоки оснащені оз конічними фіксаторами, замками та висувними напрямними, що встановлені з можливістю взаємодії з позиціями обробки деталей. - Уся сукупність відмінних суттєвих ознак спрямована на досягнення нового технічного результату, що ка 20 виявляється у підвищенні продуктивності та розширенні технологічних можливостей.From" In addition, the moving layers of the spheroid are made in the form of a cellular structure with the possibility of mutual penetration and self-installation of the mechanisms and parts mounted on them; and the first movable layer with processing positions is angled and mounted rotatably about the vertical and inclined axes, 492 and the third movable layer is mounted rotatably about the vertical axis. b At the same time, in order to increase the rigidity of the design of the processing center, the tool blocks are equipped with conical latches, locks and retractable guides, which are installed with the possibility of interaction with the positions of processing parts. - The entire set of excellent essential features is aimed at achieving a new technical result, which ka 20 manifests itself in increasing productivity and expanding technological capabilities.

На кресленнях, що додаються, схематично зображений оброблювальний центр, що заявляється. На фіг.1 со показана загальна кінематична схема оброблювального центру, фіг.2 - загальний вигляд внутрішнього рухомого шару та шарів розташування інструментальних блоків і накопичувачів деталей та магазинів інструментів; фіг.З - схеми рівнів розташування позицій обробки деталей; фіг.4 - схема розташування цих позицій на внутрішньому 29 рухомому шарі; фіг.5 - траєкторії переміщень позицій обробки деталей; фіг.б - схема інструментального блоку; в. фіг.7 - схема накопичувача деталей; фіг.8 - взаємозв'язок позицій обробки деталей, інструментальних блоків, накопичувачів деталей, приведених до площини.The attached drawings schematically depict the claimed processing center. Fig. 1 shows the general kinematic diagram of the processing center, Fig. 2 - a general view of the internal moving layer and the layers of the arrangement of tool blocks and parts accumulators and tool stores; Fig. 3 - diagrams of the levels of the location of parts processing positions; Fig. 4 - a diagram of the location of these positions on the inner 29 moving layer; Fig. 5 - trajectories of movements of parts processing positions; Fig. b - scheme of the instrument block; in. Fig. 7 - a diagram of the accumulator of parts; Fig. 8 - relationship of parts processing positions, tool blocks, parts accumulators brought to the plane.

Оброблювальний центр містить корпус 1, на якому встановлені система приводів 2, напрямних 3, на яких розміщені внутрішній рухомий шар 4 з позиціями обробки деталей 5, другий проміжний рухомий шар 6 з 60 інструментальними блоками 7, третій рухомий шар 8 з накопичувачами деталей 9 та магазинами інструментів 10, а також нерухомий сектор 11 з завантажувачами 12. Шари виконані у вигляді аркової стільникової конструкції.The processing center contains a body 1, on which a system of drives 2, guides 3 are installed, on which are placed the inner moving layer 4 with parts processing positions 5, the second intermediate moving layer 6 with 60 tool blocks 7, the third moving layer 8 with parts accumulators 9 and magazines tools 10, as well as a stationary sector 11 with loaders 12. The layers are made in the form of an arched cellular structure.

Внутрішній рухомий шар 4 позицій обробки деталей 5 встановлений на колових напрямних 13 з можливістю обертання відносно вертикальної осі за допомогою електроприводу 14. Всередині шари 4 на позиціях обробки деталей 5 змонтовані шпиндельні модулі 15, в склад яких входять привід з електродвигуном 16 і змінний бо установочно-затискний пристрій 17. Цей шар 4 з позиціями обробки деталей 5 має також похилені колові направляючі 18 з можливістю обертання відносно похилої осі за допомогою другого електроприводу 19.The inner movable layer 4 of the parts processing positions 5 is mounted on wheel guides 13 with the possibility of rotation relative to the vertical axis with the help of an electric drive 14. Inside the layers 4, at the parts processing positions 5, spindle modules 15 are mounted, which include a drive with an electric motor 16 and a variable setting clamping device 17. This layer 4 with parts processing positions 5 also has inclined circular guides 18 with the possibility of rotation relative to the inclined axis with the help of the second electric drive 19.

Другий проміжний рухомий шар 6 встановлений на колових напрямних 20 з можливістю обертання відносно вертикальної осі за допомогою електроприводу 21. Третій рухомий шар 8 також встановлений на колових напрямних 22 з можливістю обертання відносно вертикальної осі за допомогою електроприводу 23.The second intermediate movable layer 6 is installed on circular guides 20 with the possibility of rotation relative to the vertical axis with the help of an electric drive 21. The third movable layer 8 is also installed on circular guides 22 with the possibility of rotation relative to the vertical axis with the help of an electric drive 23.

Інструментальні блоки 7, наприклад супорт, постачений різцетримачами 24 з встановленими швидкозмінними інструментами, наприклад різцями 25, з можливістю робочої подачі в напрямку стрілки А, висувними заднім центром 26, конічним фіксатором 27 і замком 28, котрий закріпляє положення зафіксованого блоку з робочою позицією 5, збільшуючи жорсткість технологічної системи. В якості інструментальних блоків використовуються /о також поперечні супорти, фрезерні, свердлильні, розточувальні, шліфувальні та хонінгувальні головки, тощо.Tool blocks 7, for example, a caliper supplied with cutter holders 24 with installed quick-change tools, for example cutters 25, with the possibility of working feed in the direction of arrow A, retractable by the rear center 26, a conical lock 27 and a lock 28, which fixes the position of the fixed block with the working position 5, increasing the rigidity of the technological system. Transverse calipers, milling, drilling, boring, grinding and honing heads, etc. are used as tool blocks.

Конструкція такого інструментального спорядження стандартна.The construction of such tools is standard.

Накопичувачі деталей 9 мають змінний універсальний захват 29, закріплений на ступеневому висувному штоку 30. Конструкція накопичувача також стандартна, наприклад, для деталей типу валиків складається з чаші 31, подавача 32. Конструкція магазину інструментів 10 також відома і подібна до накопичувача деталей 9. /5 Завантажувачі 12 представляють собою двоплечеві відомі маніпулятори зі змінними захватами та можливістю їх повороту на 180".Accumulators of parts 9 have a replaceable universal gripper 29, fixed on a stepped retractable rod 30. The design of the accumulator is also standard, for example, for parts of the roller type, it consists of a bowl 31, a feeder 32. The design of the tool magazine 10 is also known and similar to the accumulator of parts 9. /5 Loaders 12 are well-known two-armed manipulators with interchangeable grips and the ability to rotate them by 180".

Оброблювальний центр працює наступним чином. Позиції обробки деталей 5, розташовані на внутрішньому рухомому шарі 4, з допомогою електроприводів 14, 19 одержують обертання «уі йду Відносно вертикальної та похиленої осей і встановлюються проти накопичувачів деталей 9, з яких завантажуються оброблювані деталі.The processing center works as follows. Parts processing positions 5, located on the inner moving layer 4, with the help of electric drives 14, 19 receive rotation "in and out" relative to the vertical and inclined axes and are installed against the parts accumulators 9, from which the processed parts are loaded.

Таке завантаження виконується захватами 29 через простір аркової стільникової конструкції другого проміжного шару 6. Для цього цей шар 6 зміщується за рахунок його повороту електроприводом 21. Перехід з рівня на рівень позицій обробки деталей 5 здійснюється з допомогою рухів с х0 . Інструментальні блоки 7, накопичувачі деталей 9, магазини інструментів 10 та завантажувачів 12 працюють по встановлених горизонтальних рівнях.Such loading is carried out by grippers 29 through the space of the arched cellular structure of the second intermediate layer 6. For this, this layer 6 is shifted due to its rotation by the electric drive 21. The transition from level to level of parts processing positions 5 is carried out with the help of movements c x0. Tool blocks 7, parts accumulators 9, tool stores 10 and loaders 12 work at the set horizontal levels.

Після подачі деталі у пристрій 17 виконується її закріплення. Подібно виконується установка необхідного різального інструменту з магазинів інструменту 10 через простір цього ж шару 6 безпосередньо у різцетримач 24 « чи головку. Схема заміни інструментів така ж як і у відомому оброблювальному центрі. Оскільки оброблювальний центр здійснює багатопредметну обробку, то на позиції обробки деталей 5 інструментальні блоки 7 по своїх траєкторіях подають такі деталі та потрібні інструменти. Завантаження, зняття деталей з робочих позицій 5 та інструменту може виконуватись з будь-яких позицій. Для цього в САЇ 5-технологіях со програмується оптимізаційна задача послідовного суміщення обмеженої множини позицій обробки деталей 5, с інструментальних блоків 7, накопичувачів деталей 9, магазинів інструментів 10 та завантажувачів 12 при обробці заданих типорозмірів деталей. Програмування таких переміщень не складне і виконується відомими -- методами. Практично є можливість програмування та відпрацювання будь-яких траєкторій взаємного со переміщення позицій, блоків, накопичувачів, магазинів в рамках можливостей реальної кінематичної схеми 32 оброблювального центру. ісе)After feeding the part into the device 17, it is fixed. In the same way, the necessary cutting tool is installed from the tool stores 10 through the space of the same layer 6 directly into the cutter holder 24 " or the head. The scheme of changing tools is the same as in a well-known machining center. Since the machining center carries out multi-object processing, at the position of processing parts 5, the tool blocks 7 along their trajectories supply such parts and the necessary tools. Loading and removal of parts from working positions 5 and the tool can be performed from any position. To do this, in SAI 5-technologies, the optimization task of sequentially combining a limited set of parts processing positions 5, with tool blocks 7, parts accumulators 9, tool stores 10 and loaders 12 is programmed when processing given standard sizes of parts. Programming of such movements is not difficult and is performed by well-known methods. It is practically possible to program and work out any trajectories of mutual movement of positions, blocks, drives, stores within the capabilities of the real kinematic scheme 32 of the processing center. ise)

Після завантаження оброблювального центру всіма деталями та інструментами і виставлення позицій обробки деталей 5 проти відповідних інструментальних блоків 7 запускається програма механічної обробки.After loading the machining center with all the parts and tools and setting the machining positions of the parts 5 against the corresponding tool blocks 7, the machining program is started.

Супорти 7 переміщаються на позицію обробки, конічні фіксатори 27 фіксують зайняте положення, а замки 28 « його закріплюють. При необхідності висувається задній центр 26 і здійснюється чорнова обробка поверхонь деталей. Після її закінчення позиції обробки деталей 5 переміщаються під відповідні інструментальні блоки З с чистової та фінішної обробки і до зняття оброблених деталей. Обробка деталей виконується одночасно на всіх "» позиціях 5 з можливістю наступних переходів на будь-які кола розташування інструментальних блоків 7, " накопичувачів деталей 9, магазинів інструментів 10 і завантажувачів 12. Функції транспортної системи виконують рухомі шари та завантажувачі.The calipers 7 move to the processing position, the conical latches 27 fix the occupied position, and the locks 28 " fix it. If necessary, the rear center 26 is extended and the surfaces of the parts are roughed out. After its completion, the parts processing positions 5 are moved under the corresponding tool blocks З with finishing and finishing processing and to the removal of the processed parts. Processing of parts is performed simultaneously at all "» positions 5 with the possibility of subsequent transitions to any circles of the location of tool blocks 7, " parts accumulators 9, tool stores 10 and loaders 12. The functions of the transport system are performed by moving layers and loaders.

Техніко-економічна ефективність застосування оброблювального центру обгрунтована новою якістю, яка єThe technical and economic efficiency of the application of the processing center is justified by the new quality that is

Ме. наслідком використання для механічної обробки трьох рухомих шарів, на яких розташовані позиції обробки 2) деталей, інструментальні блоки, накопичувачі деталей та магазини інструментів. Більш повне використання робочого простору досягається за рахунок суттєвого підвищення коефіцієнту використання поверхонь шарів, - зайнятих робочими позиціями та іншими механізмами центру. Загальновідомо, що на кульовій поверхні можнаMe. as a result of the use of three moving layers for mechanical processing, on which the processing positions of 2) parts, tool blocks, accumulators of parts and tool stores are located. More complete use of the working space is achieved due to a significant increase in the coefficient of use of the surfaces of the layers - occupied by working positions and other mechanisms of the center. It is well known that on a spherical surface it is possible

ГІ 20 значно більше розмістити позицій, ніж, наприклад, на циліндричній, як це виконано на роторних верстатах.GI 20 can place much more positions than, for example, on a cylindrical one, as it is done on rotary machines.

Значне збільшення продуктивності механічної обробки досягається як за рахунок збільшення числа позицій, так і со наявності запропонованих рухів шарів з можливістю суміщення групи таких позицій по найкоротшому шляху.A significant increase in the productivity of mechanical processing is achieved both by increasing the number of positions and by the presence of proposed layer movements with the possibility of combining a group of such positions along the shortest path.

Розширення технологічних можливостей досягається також як за рахунок збільшеного числа робочих позицій, так і реалізації багато номенклатурної обробки, тобто одночасної різної механічної обробки різнотипних 22 деталей. На вказаних позиціях можна виконувати майже всі види операцій механічної обробки деталей. в Запропоноване технічне рішення дозволяє отримати сучасну конструкцію високоефективного багатофункціонального оброблювального центру, пристосованого для використання САЇ З-технологій в комп'ютерно-інтегрованому виробництві На такому оброблювальному центрі можна суттєво зменшити трудомісткість і технологічну собівартість виготовлення різнотипних деталей, а також скоротити цикл і такт 60 обробки, підвищити надійність та стабільність технологічних процесів.The expansion of technological capabilities is also achieved due to the increased number of working positions and the implementation of multi-nomenclature processing, i.e. simultaneous different mechanical processing of different types of 22 parts. Almost all types of operations of mechanical processing of parts can be performed at the indicated positions. c The proposed technical solution makes it possible to obtain a modern design of a highly efficient multifunctional processing center, adapted for the use of SAI Z-technologies in computer-integrated production. At such a processing center, it is possible to significantly reduce the labor intensity and technological cost of manufacturing various types of parts, as well as shorten the cycle and cycle time of 60 processing , to increase the reliability and stability of technological processes.

Claims

Formula of the invention 65 1. Machining center containing parts processing positions, tool blocks, tool stores and parts accumulators, loaders, transport system, control system and drives,

which is distinguished by the fact that its transport system and functional units are made in the form of a multilayer spheroid mounted on a planar base equipped with drives, while the parts processing positions are equidistant along the circles of the first inner smallest moving layer, the tool positions are located on the surface of the second intermediate moving layer, and tool stores and parts accumulators are located on the surface of the third moving layer above the locations of the processing positions and tool blocks, with the loaders and unloaders located on the outer stationary layer.

2. The processing center according to claim 1, which is characterized by the fact that the moving layers of the spheroid are made in the form of a cellular structure with the possibility of mutual penetration and self-installation of the 7/o mechanisms and placed parts mounted on them.

3. The processing center according to claims 1 and 2, which is characterized by the fact that the paired moving layer with the parts processing positions is inclined at an angle and is installed with the possibility of rotation relative to the vertical and inclined axes, and the third movable layer is mounted with the possibility of rotation relative to the vertical axis.

4. Machining center according to claims 1, 2 and З, which differs in that the tool blocks are equipped with 7/5 Conical retainers, locks and retractable guides, which are installed with the possibility of interaction with the positions of processing parts. « (ee) s «- (ze) (Se)

- and? (o) (95) - name) IR e) 60 b5