Обрабатывающее устройство

 

Использование: изобретение относится к машиностроению, в частности к металлорежущим станкам с ЧПУ, и может быть использовано для многосторонней обработки. Сущность изобретения: устройство содержит станину, на которой расположен узел крепления детали, выполненный в виде основного стола с горизонтальной осью поворота и расположенного на нем дополнительного стола, снабженного приспособлением для закрепления детали, с осью поворота, перпендикулярной горизонтальной оси поворота, и узел рабочего органа, также выполненный в виде основного стола с горизонтальной осью поворота и расположенного на нем дополнительного стола с осью поворота, перпендикулярной горизонтальной оси поворота. На дополнительном столе расположен ползун со шпинделем. При этом оси поворота основного и дополнительного столов узла крепления детали взаимно перпендикулярны и пересекаются в центре зоны обработки, оси поворота основного и дополнительного столов узла рабочего органа взаимно перпендикулярны и пересекаются на оси вращения шпинделя, причем оси поворота основных столов обоих узлов лежат в одной плоскости. Ось поворота основного стола узла рабочего органа пересекается с осью поворота дополнительного стола узла рабочего органа на оси вращения рабочего органа, а оси поворота основного стола узла крепления детали и дополнительного стола узла крепления детали пересекаются в центре зоны обработки. 4 ил.

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к станкостроению, в частности к металлорежущим станкам с ЧПУ, и может быть использовано для многосторонней обработки деталей.

Известны обрабатывающие устройства для многосторонней обработки деталей.

Одно из известных устройств содержит станину, на которой размещен горизонтальный поворотный стол и приспособление для закрепления обрабатываемой детали [1] На другом горизонтальном поворотном столе, также размещенном на станине, расположен вертикальный поворотный стол, несущий обрабатывающий инструмент. Ось поворота этого горизонтального стола совпадает с плоскостью его вертикального стола.

Однако это устройство имеет большие массогабаритные характеристики и требуется значительное время для выведения инструмента и детали в точку обработки.

Известно также обрабатывающее устройство, содержащее станину, на которой расположен узел крепления детали, выполненный в виде горизонтального стола и приспособления для закрепления обрабатываемой детали, и узел рабочего органа, выполненный в виде горизонтального поворотного стола и расположенного на нем вертикального поворотного стола, на котором размещен рабочий орган, причем ось поворота горизонтального стола рабочего органа совпадает с плоскостью вертикального поворотного стола, т.е. оси поворота этих столов взаимно перпендикулярны [2] При этом узел крепления детали оснащен дополнительным поворотным столом, установленным на горизонтальном поворотном столе. Ось поворота горизонтального стола лежит в плоскости дополнительного стола, а ось поворота дополнительного стола узла крепления детали и ось поворота вертикального поворотного стола узла рабочего органа лежат в одной горизонтальной плоскости и взаимно перпендикулярны. Приспособление для закрепления детали установлено на дополнительном столе. Оси поворота горизонтальных поворотных столов обоих узлов лежат в одной горизонтальной плоскости.

Это устройство позволяет осуществить многостороннюю обработку детали без применения традиционных ортогональных направляющих, стоек и консолей, что улучшает массогабаритные характеристики этого устройства по сравнению с первым аналогом. Кроме того, это устройство характеризуется большей скоростью перемещения детали и инструмента в позицию обработки вследствие меньшей сложности перемещений детали и инструмента. Это обрабатывающее устройство выбрано в качестве прототипа.

Недостатками устройства-прототипа являются увеличенные вылеты рабочего органа с инструментом относительно осей поворота узлов и вследствие этого увеличенные затраты энергии и необходимые излишние затраты по сохранению жесткости узлов при резании. Что ведет к ухудшению массогабаритных показателей устройства. Устранение этих недостатков достигается в изобретении.

Задача изобретения улучшение массогабаритных характеристик устройства, сокращение затрат энергии на перемещение узлов, увеличение жесткости узлов при резании.

Поставленная задача достигается за счет того, что предлагаемое обрабатывающее устройство содержит станину, на которой расположен узел крепления детали, выполненный в виде основного стола с горизонтальной осью поворота и расположенного на нем дополнительного стола, снабженного приспособлением для закрепления детали, с осью поворота, перпендикулярной горизонтальной оси поворота, и узел рабочего органа, также выполненный в виде основного стола с горизонтальной осью поворота и расположенного на нем дополнительного стола с осью поворота, перпендикулярной горизонтальной оси поворота. На дополнительном столе расположен ползун со шпинделем. При этом оси поворота основного и дополнительного столов узла крепления детали взаимно перпендикулярны и пересекаются в центре зоны обработки, оси поворота основного и дополнительного столов узла рабочего органа взаимно перпендикулярны и пересекаются на оси вращения шпинделя, причем оси поворота основных столов обоих узлов лежат в одной плоскости.

Отличие предлагаемого устройства от устройства-прототипа, состоит в том, что ось поворота основного стола узла рабочего органа пересекается с осью поворота дополнительного стола узла рабочего органа на оси вращения рабочего органа, а оси поворота основного стола узла крепления детали и дополнительного стола узла крепления детали пересекаются в центре зоны обработки.

При этом под зоной обработки понимается пространство вокруг узла крепления детали, имеющего границы, очерченные максимально допустимыми габаритными размерами детали, устанавливаемой посредством обрабатывающего устройства.

Указанные отличительные признаки в совокупности с известными позволяют решать задачу многосторонней обработки детали сложной конфигурации посредством обрабатывающего устройства, обладающего улучшенными массогабаритными и энергетическими характеристиками, а именно: за счет пересечения оси вращения рабочего органа с осью поворота основного стола рабочего органа и пересечения оси поворота основного стола узла крепления детали с осью поворота дополнительного стола узла крепления детали в центре зоны обработки уменьшаются затраты энергии на поворот основных столов; за счет пересечения оси вращения рабочего органа с осью поворота основного стола рабочего органа уменьшаются затраты энергии на перемещение рабочего органа; за счет уменьшения консолей увеличивается жесткость, а следовательно и производительность, при одинаковой с прототипом металлоемкости устройства.

На фиг. 1 представлено предлагаемое обрабатывающее устройство, вид спереди (главный вид); на фиг. 2 то же, вид сверху; на фиг. 3 и 4 различия в расположении рабочих органов относительно обрабатываемой детали в предлагаемом обрабатывающем устройстве и в устройстве-прототипе.

Прелагаемое обрабатывающее устройство содержит станину 1, на которой расположен узел рабочего органа, состоящий из основного поворотного стола 2 с горизонтальной осью поворота и приводным двигателем 3 и дополнительного поворотного стола 4 с осью поворота, перпендикулярной оси поворота основного стола 2, и приводным двигателем 5. На столе 4 установлен ползун 6 со шпинделем 7 и режущим инструментом 8.

На станине 1 расположен узел крепления детали, состоящий из основного поворотного стола 9 с горизонтальной осью поворота и приводным двигателем 10 и дополнительного поворотного стола 11 с осью поворота, перпендикулярной оси поворота основного поворотного стола 9, и с приводным двигателем 12. На дополнительном столе 11 установлено приспособление 13 для закрепления детали, в котором закреплена обрабатываемая деталь 14.

Основные поворотные столы 2 и 9 установлены на боковой вертикальной плоскости станины 1 таким образом, что горизонтальные оси поворота этих столов расположены в одной плоскости, в частном случае в одной горизонтальной плоскости.

Ползун 6 со шпинделем 7 установлен на дополнительном поворотном столе 4 таким образом, что плоскость, на которой закреплен ползун 6, смещена относительно оси поворота основного стола 2 на величину, равную расстоянию от оси вращения шпинделя 7 до плоскости крепления ползуна 6 к дополнительному поворотному столу 4. Таким образом, ось вращения шпинделя 7 пересекает ось поворота основного стола 2 и перпендикулярна к ней.

Дополнительный поворотный стол 11 с приспособлением для закрепления детали 13 установлен на основном поворотном столе 9 таким образом, что его ось поворота пересекает ось поворота основного поворотного стола 9 в центре зоны обработки и перпендикулярна к ней.

На фиг. 1 и 2 введены следующие обозначения: ϕ₁, ϕ₂ угловые координаты основного и дополнительного поворотных столов 9 и 11 узла крепления детали, соответственно; ϕ₃, ϕ₄ угловые координаты основного и дополнительного поворотных столов 2 и 4 узла рабочего органа, соответственно; ρ линейная координата перемещения ползуна 6 со шпинделем 7 и режущим инструментом 8 вдоль оси шпинделя.

При помощи предлагаемого обрабатывающего устройства возможна пятикоординатная обработка детали сложной конфигурации с любой стороны (исключая сторону закрепления детали).

Требуемое относительное перемещение режущего инструмента и детали осуществляется за счет одновременного согласованного изменения координат v₁, ϕ₂, ϕ₃, ϕ₄ и ρ., т. е. поворота четырех поворотных столов и линейного перемещения ползуна со шпинделем.

В предлагаемом устройстве: за счет пересечения оси вращения рабочего органа (шпинделя) с осью поворота основного стола рабочего органа (фиг. 3) и пересечения оси поворота основного стола узла крепления детали с осью поворота дополнительного стола узла крепления детали в центре зоны обработки уменьшаются затраты энергии на поворот основных столов a > a/2 и l > l₁; за счет пересечения оси вращения шпинделя с осью поворота основного стола рабочего органа (фиг. 4) уменьшаются затраты энергии на поворот основных столов и выдвижение ползуна l > l₁.

Одновременно за счет уменьшения консолей увеличивается жесткость, а следовательно и производительность, при одинаковой с прототипом металлоемкости устройства.

Обработку плоских граней детали, имеющей форму куба, центр которого пересекается с осями поворота дополнительного стола, производят следующим образом.

Изменяя координаты ϕ₁, ϕ₂ и ρ (фиг. 1), можно, оставляя ось шпинделя перпендикулярной к грани, подвести режущий инструмент к любой точке верхней грани детали, лежащей в горизонтальной плоскости, проходящей через ось шпинделя (фиг. 2). Если при этом изменить координату ϕ₂, можно подвести режущий инструмент к любой точке верхней грани детали, лежащей на окружности, радиус которой определяется координатами ϕ₁, ϕ₃ и ρ.

Таким образом, изменяя одновременно по определенным законам координаты ϕ₁, ϕ₂, ϕ₃ и ρ, можно получить на верхней грани детали контур любой конфигурации. Причем ввиду симметричности расположения обрабатываемого куба относительно оси поворота и оси вращения шпинделя значения координат будут минимальными, а значит и оптимальными с точки зрения затрат энергии.

Аналогичная картина складывается при обработке боковой грани детали при изменении координат ϕ₂, ϕ₄ и ρ.

Применяя различные законны согласованного изменения координат ϕ₁, ϕ₂, ϕ₃, ϕ₄ и ρ, можно осуществлять пятикоординатную обработку детали любой конфигурации с оптимальными затратами энергии.

Формула изобретения

Обрабатывающее устройство, содержащее станину, на которой расположен узел крепления детали, выполненный в виде основного поворотного стола с горизонтальной осью поворота и расположенного на нем дополнительного поворотного стола, несущего приспособление для закрепления обрабатываемой детали, причем оси поворота основного и дополнительного столов взаимно перпендикулярны, и узел рабочего органа, выполненный в виде основного поворотного стола с горизонтальной осью поворота и расположенного на нем дополнительного поворотного стола, несущего рабочий орган, причем оси поворота основного и дополнительного столов взаимно перпедикулярны, а оси поворота основных поворотных столов узла крепления детали и узла рабочего органа лежат в одной плоскости, отличающееся тем, что ось поворота основного стола узла рабочего органа пересекается с осью поворота дополнительного стола на оси вращения рабочего органа, а оси поворота основного стола узла крепления детали и дополнительного стола узла крепления детали пересекаются в центре зоны обработки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4