RU2290283C1 - Multi-operation metal-working machine tool - Google Patents

Abstract

FIELD: multi-coordinate working of complex-shaped surfaces, electric erosion working by means of non-profiled tool-electrode.

SUBSTANCE: tool may be moved in machine tool along three linear and three angular coordinates. Machine tool has foundation, two housings, movable framework, movable carriage, rotary frame, working head and motion drive units. In order to enhance accuracy of working movable framework is mounted in guides of housings with possibility of motion together with movable carriage supporting rotary frame and working head with tail spindle and with tool. Rotary frame and working head are mounted with possibility of rotation of their axes in two mutually normal planes.

EFFECT: improved accuracy of working.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано для многокоординатной обработки сложнофасонных поверхностей, в частности для электроэрозионной обработки непрофилированным электродом-инструментом.The invention relates to machine tools and can be used for multi-axis machining of complex surfaces, in particular for electrical discharge machining with a non-profiled electrode-tool.

Известны координатные измерительные машины мостовой компоновки (КИМ мод. ЛР356К), в которых каретка с пинолью перемещается по подвижной траверсе, обеими своими концами базирующейся на горизонтальных неподвижных балках, которые на колоннах подняты над столом для установки детали [Координатные измерительные машины и их применение. / В.-А.А.Гапшис, А.Ю.Каспарайтис, М.Б.Модестов и др. - М.: Машиностроение, 1998. - С.32, 310].Known coordinate measuring machines of the bridge layout (KIM mod. LR356K), in which the carriage with the quill moves along the movable traverse, both ends of which are based on horizontal fixed beams, which are raised on the columns above the table to install parts [Coordinate measuring machines and their use. / V.-A.A. Gapshis, A.Yu. Kasparaitis, M.B. Modestov et al. - M.: Mashinostroenie, 1998. - P.32, 310].

Известны автоматы, содержащие обрабатывающий инструмент, который с помощью трех электродвигателей, трех кареток и трех направляющих перемещается над поверхностью стола по трем взаимно перпендикулярным осям [Патент US 5538372 А, В 23 C 1/06, 1997].Known machines containing a processing tool that using three electric motors, three carriages and three guides moves above the table surface along three mutually perpendicular axes [Patent US 5538372 A, B 23 C 1/06, 1997].

Известны станки, в которых на направляющих станины находится подвижный портал с поперечиной, выполненной с возможностью перемещения по его вертикальным колоннам, на горизонтальных направляющих которой расположен суппорт, позволяющий изменять положение оси инструмента в двух взаимно перпендикулярных плоскостях [Дружинский И.А. Методы обработки сложных поверхностей на металлорежущих станках. - М.: Машиностроение, 1965, С.69].Known machines in which on the guides of the bed there is a movable portal with a cross member made with the possibility of moving along its vertical columns, on the horizontal guides of which there is a support, which allows changing the position of the axis of the tool in two mutually perpendicular planes [I. Druzhinsky Methods of processing complex surfaces on metal cutting machines. - M.: Mechanical Engineering, 1965, S. 69].

У известных станков узлы, установленные на траверсе или портале, размещены консольно, что ухудшает условия нагружения узлов и их стыков, увеличивает податливость конструкции из-за наличия значительных плеч от сил веса и сил, возникающих при обработке. Перечисленные недостатки снижают производительность и точность обработки.In well-known machine tools, the nodes mounted on the traverse or portal are placed cantilever, which worsens the loading conditions of the nodes and their joints, increases the flexibility of the structure due to the presence of significant shoulders from weight forces and forces arising during processing. These shortcomings reduce productivity and accuracy.

Задача изобретения - повышение точности обработки путем уменьшения моментов от сил веса подвижных узлов и сил, возникающих в процессе обработки, а также улучшение условий эксплуатации станка.The objective of the invention is to increase the accuracy of processing by reducing the moments of the forces of the weight of the movable nodes and forces arising during the processing, as well as improving the operating conditions of the machine.

Поставленная задача достигается многооперационным металлообрабатывающим станком, имеющим возможность перемещения инструмента по трем линейным и трем угловым координатам, содержащим основание, две станины, подвижную раму, каретку, поворотную рамку, рабочую головку и приводы перемещений, в котором, в отличие от прототипа, на направляющих станин установлена рама с возможностью перемещения с подвижной кареткой, внутри которой размещена поворотная рамка и рабочая головка с пинолью и инструментом, выполненные с возможностью поворота их осей в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.The task is achieved by a multi-operation metalworking machine that has the ability to move the tool in three linear and three angular coordinates, containing a base, two beds, a movable frame, a carriage, a rotary frame, a working head and movement drives, in which, unlike the prototype, on the guides of the bed a frame is mounted with the possibility of moving with a movable carriage, inside which a rotary frame and a working head with a quill and a tool are placed, made with the possibility of turning their first in two mutually perpendicular planes.

Кроме того, поверхности направляющих и оси поворота рабочей головки расположены в одной плоскости.In addition, the surface of the guides and the axis of rotation of the working head are located in the same plane.

Кроме того, центры жесткости и центры масс каретки, поворотной рамки и рабочей головки с пинолью в среднем положении совпадают с точкой пересечения осей поворота рабочей головки и оси вращения инструмента.In addition, the centers of rigidity and the centers of mass of the carriage, the pivot frame and the working head with the quill in the middle position coincide with the intersection point of the axis of rotation of the working head and the axis of rotation of the tool.

Кроме того, все подвижные узлы станка зеркально симметричны относительно двух взаимно перпендикулярных плоскостей, проходящих через центры масс этих узлов и параллельных плоскостям XOZ и YOZ при вертикальном положении оси рабочей головки.In addition, all the moving nodes of the machine are mirror symmetric with respect to two mutually perpendicular planes passing through the centers of mass of these nodes and parallel to the XOZ and YOZ planes with the vertical axis of the working head.

Кроме того, для выполнения перемещений подвижных узлов использованы линейные приводы.In addition, linear drives were used to perform the movements of the moving units.

Такая конструкция обеспечивает совпадение центров масс каретки, поворотного механизма и рабочей головки с пинолью в среднем положении и точке пересечения осей поворота рабочей головки и оси вращения инструмента, что минимизирует моменты инерции вращающихся узлов, а следовательно, уменьшает мощность и габариты приводов вращения, что приводит к увеличению точности.This design ensures that the centers of mass of the carriage, the rotary mechanism and the working head coincide with the quill in the middle position and the intersection point of the axis of rotation of the working head and the axis of rotation of the tool, which minimizes the moments of inertia of the rotating nodes, and therefore reduces the power and dimensions of the rotation drives, which leads to increase accuracy.

Известны мостовые краны, у которых каретка перемещается по разнесенным направляющим, что улучшает условия нагружения направляющих каретки [Александров М.П. Подъемно-транспортные машины: Учеб. для машиностроит. спец. вузов. - 6-е изд., перераб. - М.: Высш. шк., 1985. - С.30].Known bridge cranes in which the carriage moves along spaced rails, which improves the loading conditions of the carriage rails [Alexandrov MP Hoisting-and-transport machines: Textbook. for machine building. specialist. universities. - 6th ed., Revised. - M .: Higher. school, 1985. - S.30].

В станке предлагаемой конструкции использование рамы с разнесенными направляющими позволяет расположить узлы, несущие инструмент, таким образом, что их центры жесткости и центры масс сосредоточены в одной точке, расположенной на оси пиноли. Это обеспечивает повышение точности обработки за счет устранения моментов от сил веса подвижных узлов и сил, возникающих в процессе обработки, улучшает условия нагружения узлов и их стыков.In the machine of the proposed design, the use of a frame with spaced guides allows you to arrange the nodes that carry the tool, so that their centers of rigidity and centers of mass are concentrated at one point located on the axis of the pin. This provides an increase in processing accuracy by eliminating moments from the weight forces of the moving units and forces arising during the processing, and improves the loading conditions of the units and their joints.

Все подвижные узлы станка зеркально симметричны относительно двух взаимно перпендикулярных плоскостей, проходящих через центр масс этих узлов и параллельных плоскостям XOZ и YOZ в основном положении (когда ось рабочей головки вертикальна). Это приводит к более равномерному нагружению направляющих и опор осей поворота, а следовательно, к уменьшению деформаций и повышению точности обработки.All movable nodes of the machine are mirror symmetric with respect to two mutually perpendicular planes passing through the center of mass of these nodes and parallel to the XOZ and YOZ planes in the main position (when the axis of the working head is vertical). This leads to a more uniform loading of the guides and bearings of the axis of rotation, and therefore, to reduce deformations and increase the accuracy of processing.

Поступательные движения рамы, каретки и пиноли могут осуществляться линейными шаговыми приводами, обеспечивающими высокую точность позицирования инструмента [Серебреницкий П.П. Общетехнический справочник. - СПб.: Политехника, 2004. - С.341].The translational movements of the frame, carriage and pins can be carried out by linear step drives, providing high accuracy of tool positioning [Serebrenitsky P.P. General technical reference book. - St. Petersburg: Polytechnic, 2004. - P.341].

Также в данном станке исключена возможность попадания рабочей жидкости и продуктов обработки в направляющие рамы, так как они расположены в верхней части конструкции.Also, this machine excludes the possibility of penetration of the working fluid and processing products into the guide frames, as they are located in the upper part of the structure.

Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 представлен общий вид расположения узлов описываемого станка, выполненный в изометрической проекции, на фиг.2 - вид сверху.The invention is illustrated by drawings. Figure 1 presents a General view of the location of the nodes of the described machine, made in isometric projection, figure 2 is a top view.

Многооперационный металлообрабатывающий станок содержит основание 1, на котором параллельно закреплены две станины 2 (фиг.1). На их направляющих установлена рама 3, во внутренней части которой находятся две разнесенные направляющие и каретка 4. В центре каретки 4 на осях поворота 5 (фиг.2) размещена поворотная рамка 6, внутри которой на осях поворота 7 расположена рабочая головка 8 с пинолью 9, соединенной через привод вращения 10 с инструментом 11. Поверхности направляющих станин 2 и рамы 3, а также оси поворота 5 и 7 поворотной рамки 6 лежат в одной плоскости. Центры жесткости и центры масс каретки 4, поворотной рамки 6 и рабочей головки 8 (с пинолью 9 в среднем положении, инструментом 11 и его приводом вращения 10) и точка пересечения осей поворота (5 и 7) рабочей головки 8 и оси вращения инструмента совпадают.Multioperational metalworking machine contains a base 1, on which two beds 2 are fixed in parallel (Fig. 1). A frame 3 is installed on their guides, in the inner part of which there are two spaced guides and a carriage 4. In the center of the carriage 4 on the pivot axes 5 (Fig. 2) there is a pivoting frame 6, inside of which on the pivot axes 7 there is a working head 8 with a pin 9 connected through a rotation drive 10 to the tool 11. The surfaces of the guide frames 2 and the frame 3, as well as the pivot axis 5 and 7 of the pivot frame 6 are in the same plane. The centers of rigidity and the centers of mass of the carriage 4, the pivoting frame 6 and the working head 8 (with the pin 9 in the middle position, the tool 11 and its rotation drive 10) and the intersection point of the rotation axes (5 and 7) of the working head 8 and the axis of rotation of the tool are the same.

Эрозионная обработка на предлагаемом станке осуществляется следующим образом - ванна с деталью, погруженной в рабочую жидкость, устанавливается на неподвижном столе. В процессе электроэрозионной обработки все формообразующие движения осуществляются вращающимся вокруг своей оси электродом-инструментом 11. Изменение положения инструмента по шести независимым координатам обеспечивается перемещениями подвижной рамы 3 по направляющим станин 2, перемещениями каретки 4 по направляющим рамы 3, перемещениями пиноли 9 рабочей головки 8, угловыми перемещениями поворотной рамки 6 вокруг осей поворота 5 и рабочей головки 8 вокруг осей поворота 7 и вращательным движением электрода-инструмента 11.Erosion processing on the proposed machine is carried out as follows - a bath with a part immersed in the working fluid is installed on a fixed table. In the process of electric discharge machining, all forming movements are carried out by the electrode-tool rotating around its axis 11. Changing the position of the tool in six independent coordinates is provided by moving the movable frame 3 along the guides of the bed 2, moving the carriage 4 along the guides of the frame 3, moving the pins 9 of the working head 8, angular movements of the rotary frame 6 around the axis of rotation 5 and the working head 8 around the axis of rotation 7 and the rotational movement of the electrode-tool 11.

Перечисленные исполнительные перемещения подвижных узлов станка позволяют выполнять самый широкий круг технологических задач, начиная от прошивки отверстий, оси которых расположены под разными углами, и прорезания пазов и заканчивая обработкой внутренних полостей и формообразованием сложнофасонных поверхностей непрофилированным электродом-инструментом.The listed executive movements of the moving parts of the machine allow us to carry out the widest range of technological tasks, starting from flashing holes, the axes of which are located at different angles, and cutting grooves and ending with processing internal cavities and shaping complex shaped surfaces with a non-profiled electrode-tool.

Claims (3)

1. Многооперационный металлообрабатывающий станок, имеющий возможность перемещения инструмента по трем линейным и трем угловым координатам, содержащий основание, две станины, подвижную раму, подвижную каретку, поворотную рамку, рабочую головку и приводы перемещений, отличающийся тем, что подвижная рама установлена на направляющих станин с возможностью перемещения с подвижной кареткой, внутри которой размещены поворотная рамка и рабочая головка с пинолью и инструментом, выполненные с возможностью поворота их осей в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.1. A multi-operation metalworking machine having the ability to move the tool in three linear and three angular coordinates, containing a base, two beds, a movable frame, a movable carriage, a rotary frame, a working head and displacement drives, characterized in that the movable frame is mounted on the guide rails with the ability to move with a movable carriage, inside which there is a rotatable frame and a working head with a quill and a tool, made with the possibility of rotation of their axes in two mutually perp ikulyarnyh planes. 2. Станок по п.1, отличающийся тем, что поверхности направляющих и оси поворота рабочей головки расположены в одной плоскости, а центры жесткости и центры масс каретки, поворотной рамки и рабочей головки с пинолью в среднем положении совпадают с точкой пересечения осей поворота рабочей головки и оси вращения инструмента, при этом все подвижные узлы станка расположены зеркально симметрично относительно двух взаимно перпендикулярных плоскостей, проходящих через центры масс этих узлов и параллельных плоскостям XOZ и YOZ при вертикальном положении оси рабочей головки.2. The machine according to claim 1, characterized in that the surfaces of the guides and the axis of rotation of the working head are located in the same plane, and the centers of rigidity and the centers of mass of the carriage, the swing frame and the working head with the quill in the middle position coincide with the intersection of the axis of rotation of the working head and the axis of rotation of the tool, while all the moving nodes of the machine are mirror symmetrically relative to two mutually perpendicular planes passing through the centers of mass of these nodes and parallel to the XOZ and YOZ planes with vertical position Research Institute of the working head axis. 3. Станок по п.1, отличающийся тем, что приводы перемещений выполнены линейными.3. The machine according to claim 1, characterized in that the displacement drives are linear.

Images