Станок с параллельной кинематикой повышенной виброустойчивости

Изобретение относится к области станкостроения и может быть использовано при проектировании базовых деталей станков для высокоскоростной обработки деталей. Станок содержит основание, три стойки, салазки, установленные с возможностью перемещения по вертикальным направляющим стоек, шпиндель-мотор с инструментом, расположенный в корпусе шпиндельной бабки, три пары штанг, попарно закрепленных одними концами посредством универсальных шарниров на салазках с образованием параллелограммов, стол для установки обрабатываемой детали. При этом корпус шпиндельной бабки снабжен установленными вокруг него чередующимися в продольном направлении плитами из металла и полимербетона, причем в плитах из металла выполнены сквозные отверстия и пазы, заполненные полимербетоном, а другие концы упомянутых парных штанг посредством универсальных шарниров закреплены на плитах из металла. Использование изобретения позволяет повысить виброустойчивость корпуса шпиндельной бабки и станка в целом. 2 ил.

 

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано при проектировании базовых деталей станков, обладающих высокой производительностью, а также высокой виброустойчивостью.

Известен многоцелевой станок с параллельной кинематикой (US 6655247 (B1) В23В3/20, B23Q1/00, B23Q1/54, B23Q11/08, 02.12.2003; станок мод. V100 фирмы INDEX, Германия, www.index-werke.de), включающий основание, три стойки, салазки, смонтированные с возможностью управляемого линейного перемещения по вертикальным направляющим стоек, шпиндель, смонтированный в корпусе шпиндельной бабки, три пары штанг, попарно образующие параллелограммы и соединяющие между собой опорную часть корпуса шпиндельной бабки и салазки посредством универсальных шарниров. При этом центры шарниров, смонтированных на опорной части корпуса шпиндельной бабки, и центры шарниров парных штанг, смонтированных на салазках, лежат в плоскостях, перпендикулярных оси шпинделя.

Недостатком данного станка является низкая виброустойчивость корпуса шпиндельной бабки, выполненного из металла (чугун, сталь), и станка в целом.

Известен фрезерный станок в котором базовые детали (корпус шпиндельной бабки в т.ч.) изготовлены из полимербетона (например, синтегран) [1, 2, 3], содержащего закладные элементы (например, пластины и опоры), арматуру и привертные направляющие, выполненные из металла. Это позволяет повысить виброустойчивость станка в 2 раза и более.

Недостатком данного станка является низкая прочность сцепления закладных металлических элементов с полимербетоном из-за невысокой площади контакта, что делает ненадежным соединение штанг станка с параллельной кинематикой с корпусом шпиндельной бабки.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является станок (Пат. 2542878 РФ, МПК B23Q 1/25, B23Q 5/02. Компоновка многоцелевого станка на основе принципов параллельной кинематики / Акмаев О.К., Еникеев Б.А., Юсупов А.Ф. Бюл. №6; опубл. 27.02.15) для обработки деталей, содержащий основание, три стойки, салазки, смонтированные с возможностью перемещения по вертикальным направляющим стоек, шпиндель (шпиндель-мотор), смонтированный в корпусе шпиндельной бабки, выполненного из металла в виде полой вертикальной призмы, 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.

Недостатком данного станка является низкая виброустойчивость корпуса шпиндельной бабки, выполненного из металла (чугун, сталь) в виде полой вертикальной призмы, и станка вцелом.

Задачей изобретения является повышение виброустойчивости корпуса шпиндельной бабки, выполненного в виде полой вертикальной призмы, и станка вцелом.

Поставленная задача достигается тем, что станок для обработки деталей, содержащий основание, три стойки, салазки, установленные с возможностью перемещения по вертикальным направляющим стоек, шпиндель-мотор с инструментом, расположенный в корпусе шпиндельной бабки, три пары штанг, попарно закрепленных одними концами посредством универсальных шарниров на салазках с образованием параллелограммов, стол для установки обрабатываемой детали. При этом корпус шпиндельной бабки снабжен установленными вокруг него чередующимися в продольном направлении плитами из металла и полимербетона. Кроме того, в плитах из металла выполнены сквозные отверстия и пазы, заполненные полимербетоном, а другие концы упомянутых парных штанг посредством универсальных шарниров закреплены на плитах из металла.

На фиг. 1 показан общий вид станка.

На фиг. 2 показано сечение А-А на фиг. 1.

Станок содержит основание 1, три стойки 2 (на фиг. 1 одна стойка не показана). 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 универсальные шарниры 5 и 6. Шпиндель-мотор 7 с инструментом смонтирован в корпусе шпиндельной бабки 8, снабжен установленными вокруг него чередующимися в продольном направлении плитами из металла 9 и полимербетона 10. При этом, в плитах из металла 9 выполнены сквозные пазы и отверстия 11, заполняемые полимербетоном. На корпусе 8 в вертикальных плоскостях, оппозитно расположенных салазкам 4, на участках из металла 9 смонтированы верхний 12 и нижний 13 шарниры. Кроме того станок содержит стол (неподвижный, глобусный) 14 для установки заготовки, инструмент 15.

Работа станка осуществляется следующим образом.

Обрабатываемая деталь устанавливается и закрепляется на столе 14. В процессе резания в зоне обработки генерируются колебания, которые, проходя сквозь инструмент 15, шпиндель-мотор 7, участки из металла 9 шпиндельной бабки и гасятся полимерным материалом участков 10 и 11 на границах сред металл-полимер, а также на участках, где располагаются сквозные отверстия и пазы 11, заполненные полимербетоном.

Все это повышает виброустойчивость станка, устраняя недостатки прототипа.

Литература

1. Металлорежущие станки: учебник. В 2 т./ Т.М. Авраамова, В.В. Бушуев, Л.Я. Гиловой и др.; под ред. В.В. Бушуева. Т. 1. - М.: Машиностроение, 2011. - 608 с; с. 134-136.

2. Ю.В. Кирилин. Применение полимербетона для изготовления базовых деталей тяжелых фрезерных станков. Ульяновский государственный технический университет (Ульяновск). Вестник УлГТУ 2/2008.

3. Мещерякова В.Б., Стародубов B.C. Металлорежущие станки с ЧПУ: Учеб. пособие. - М.: ИНФРА-М, 2015. - 336 с., с. 46 - (Высшее образование: Бакалавриат). - www.dx.doi.org/10.12737/5721.

Станок с параллельной кинематикой для обработки детали, содержащий основание, три стойки, салазки, установленные с возможностью перемещения по вертикальным направляющим стоек, шпиндель-мотор с инструментом, расположенный в корпусе шпиндельной бабки, три пары штанг, попарно закрепленных одними концами посредством универсальных шарниров на салазках с образованием параллелограммов, стол для установки обрабатываемой детали, отличающийся тем, что корпус шпиндельной бабки снабжен установленными вокруг него чередующимися в продольном направлении плитами из металла и полимербетона, при этом в плитах из металла выполнены сквозные отверстия и пазы, заполненные полимербетоном, а другие концы упомянутых парных штанг посредством универсальных шарниров закреплены на плитах из металла.