RU2546943C2

RU2546943C2 - Metal cutting machine

Info

Publication number: RU2546943C2
Application number: RU2012156213/02A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2012-12-25
Filing date: 2012-12-25
Publication date: 2015-04-10
Also published as: RU2012156213A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to metal cutting machines. Proposed machine comprises T-like two-component bed, tool spindle with spindle head, spindle slides. Note here that bed first component accommodates opposed T-like props and tool spindle arranged there between. Spindle body is articulated with elements of parallel kinematics mechanism composer of hinge-lever links. Said links displace tool spindle in two axis in vertical plane by vertical displacement of slides running over top flanges of T-like section of props. Note here that slides run in props owing to screw-nut gearing. Note also the hinge-lever links are articulated with slides while parallel kinematics mechanism elements are protected against the ingress of chips at bed first component by jacket secured over the perimeter of said component. Said jacket is composed of the surface of rectangular parallelepiped that covers the location of props with tool spindle. Said tool spindle comprises drive motor and tool spindle, for example cutter spindle. Slide assembly displacing in the table horizontal plane is arranged at bed second component in horizontal first component of the bed firs component and perpendicular therewith. Note here that said slide assembly displaces in parallel guides rigidly secured at other part of T-shape bed, perpendicular to tool spindle displacement plane. Bed to support the workpiece is arranged at slide assembly perpendicular to horizontal plane of its displacement to turn about its axis.

EFFECT: simplified design, lower metal input, lower costs.

1 dwg

Description

Изобретение относится к металлообработке, более конкретно к металлорежущим станкам.The invention relates to metalworking, and more particularly to metal cutting machines.

Известны металлорежущие станки для комплексной пятикоординатной обработки, содержащие вертикальный основной шпиндель со шпиндельной головкой на своем нижнем конце, станину, имеющую основание, несущую систему для установки основного шпинделя, включающую траверсу, устройство автоматической смены инструмента, включающее поворотный и подвижный дисковый магазин с гнездами для инструмента (См. ЕР №1116548, B23Q 1/01, 2001 г., Полезная модель РФ №38126, B23Q 1/01, 2004 г.).Known metal-cutting machines for complex five-axis machining, containing a vertical main spindle with a spindle head at its lower end, a bed having a base, a supporting system for installing the main spindle, including a crosshead, an automatic tool changer including a rotary and movable disk magazine with tool slots (See EP No. 1116548, B23Q 1/01, 2001, Utility Model of the Russian Federation No. 38126, B23Q 1/01, 2004).

Однако известные металлорежущие станки, обладая высокой точностью, имеют значительную металлоемкость, что увеличивает их стоимость.However, the known metal-cutting machines, having high accuracy, have significant metal consumption, which increases their cost.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является высокоскоростной металлорежущий пятикоординатный обрабатывающий центр по патенту РФ №2285602 - прототип, который предназначен для комплексной обработки деталей, и содержит суппорт шпинделя со шпиндельной головкой, станину, несущую систему для установки и перемещения суппорта шпинделя вдоль первой и второй перпендикулярных горизонтальных осей.The closest in technical essence and the achieved result is a high-speed metal-cutting five-axis machining center according to the patent of the Russian Federation No. 2285602 - a prototype that is designed for complex machining of parts, and contains a spindle support with a spindle head, a bed supporting system for installing and moving the spindle support along the first and second perpendicular horizontal axes.

Недостатками такой конструкции является ее сложность и, как следствие, высокая стоимость.The disadvantages of this design is its complexity and, as a consequence, the high cost.

Технически достижимый результат - упрощение конструкции при одновременном достижении высоких динамических и точностных характеристик, а также уменьшение металлоемкости, что вместе с упрощением конструкции должно обеспечить снижение его себестоимости и упрощение эксплуатации, а также уменьшение энергопотребления.A technically achievable result is a simplification of the design while achieving high dynamic and accuracy characteristics, as well as a reduction in metal consumption, which together with the simplification of the design should ensure a reduction in its cost and simplification of operation, as well as a reduction in energy consumption.

Это достигается тем, что в металлорежущем станке, содержащим станину, инструментальный шпиндель со шпиндельной головкой, салазки для перемещения шпинделя, станина выполнена Т-образной формы и состоит из двух частей, при этом на первой части станины оппозитно друг другу крепятся Т-образного профиля стойки, между которыми расположен инструментальный шпиндель, корпус которого шарнирно соединен с элементами механизма параллельной кинематики, представляющими собой шарнирно-рычажные звенья, которые обеспечивают перемещение инструментального шпинделя по двум координатам в вертикальной плоскости за счет вертикальных перемещений салазок, охватывающих верхние полочки Т-образного профиля стоек, причем салазки по стойкам перемещаются за счет передачи винт-гайка, при этом шарнирно-рычажные звенья шарнирно связаны с салазками, а для предотвращения попадания стружки на элементы механизма параллельной кинематики на первой части станины, по ее периметру закреплен кожух, выполненный в виде поверхности прямоугольного параллелепипеда, охватывающей пространство размещения стоек с инструментальным шпинделем, который содержит приводной электродвигатель и, соосно расположенный с ним, шпиндель для закрепления инструмента, например фрезы, а на второй части станины, расположенной в горизонтальной плоскости первой части станины, и перпендикулярно ей, установлен суппорт для перемещения в горизонтальной плоскости стола, служащего для закрепления заготовки сложного обрабатываемого контура, при этом суппорт перемещается по направляющим, параллельным между собой и жестко закрепленным на другой части Т-образной формы станины, перпендикулярно вертикальной плоскости перемещения инструментального шпинделя, а на суппорте перпендикулярно горизонтальной плоскости его перемещения и с возможностью поворота вокруг своей оси установлен стол для закрепления заготовки.This is achieved by the fact that in a metal-cutting machine containing a bed, a tool spindle with a spindle head, a slide for moving the spindle, the bed is made of a T-shape and consists of two parts, while on the first part of the bed, the T-shaped profile of the rack are mounted opposite to each other between which there is a tool spindle, the housing of which is pivotally connected to the elements of the mechanism of parallel kinematics, which are articulated-lever links that provide movement of the tool of the spindle in two coordinates in the vertical plane due to vertical movements of the slide, covering the upper shelves of the T-shaped profile of the racks, and the slide on the racks are moved due to the transmission of the screw-nut, while the articulated link links are pivotally connected to the slide, and to prevent hit chips on the elements of the mechanism of parallel kinematics on the first part of the bed, a casing is made along its perimeter, made in the form of a surface of a rectangular parallelepiped covering the space for placing racks a tool spindle that contains a drive motor and, coaxially located with it, a spindle for securing a tool, such as a cutter, and on the second part of the bed, located in the horizontal plane of the first part of the bed, and perpendicular to it, a support is installed for moving in the horizontal plane of the table serving to fix the workpiece of a complex machined contour, while the caliper moves along the guides parallel to each other and rigidly fixed to another part of the T-shaped st anine, perpendicular to the vertical plane of movement of the tool spindle, and on the support perpendicular to the horizontal plane of its movement and with the possibility of rotation around its axis, there is a table for fixing the workpiece.

На чертеже представлена схема металлорежущего станка.The drawing shows a diagram of a metal cutting machine.

Металлорежущий станок содержит станину Т-образной формы, состоящую из двух частей. На первой части 1 станины оппозитно друг другу крепятся Т-образного профиля стойки 3 и 4, между которыми расположен инструментальный шпиндель 10, корпус которого шарнирно соединен (на чертеже шарниры не показаны) с элементами механизма параллельной кинематики, представляющими собой шарнирно-рычажные звенья 8 и 9, обеспечивающие перемещение инструментального шпинделя 10 по двум координатам в вертикальной плоскости за счет вертикальных перемещений салазок 6 и 7, охватывающих верхние полочки Т-образного профиля стоек 3 и 4. Салазки 6 и 7 по стойкам 3 и 4 перемещаются за счет передачи винт-гайка (на чертеже не показано), при этом шарнирно-рычажные звенья 8 и 9 шарнирно связаны с салазками 6 и 7. Для предотвращения попадания стружки на элементы механизма параллельной кинематики на первой части 1 станины, по ее периметру закреплен кожух, выполненный в виде поверхности прямоугольного параллелепипеда 5, охватывающей пространство размещения стоек 3 и 4 с инструментальным шпинделем 10. Инструментальный шпиндель 10 содержит приводной электродвигатель 11 и соосно расположенный с ним шпиндель 12 для закрепления инструмента, например фрезы.The metal cutting machine contains a T-shaped bed, consisting of two parts. On the first part 1 of the bed opposite each other are mounted a T-shaped profile of the rack 3 and 4, between which there is a tool spindle 10, the housing of which is pivotally connected (not shown in the drawing) with elements of the mechanism of parallel kinematics, representing the articulated-lever links 8 and 9, providing movement of the tool spindle 10 in two coordinates in the vertical plane due to vertical movements of the slide 6 and 7, covering the upper shelves of the T-shaped profile of the racks 3 and 4. The slide 6 and 7 on the rack 3 and 4 are moved due to the transmission of a screw-nut (not shown in the drawing), while the articulated-lever links 8 and 9 are pivotally connected to the slide 6 and 7. To prevent chips from falling onto the elements of the mechanism of parallel kinematics on the first part 1 of the bed, A perimeter is fixed to its perimeter, made in the form of a surface of a rectangular parallelepiped 5, covering the space of the racks 3 and 4 with the tool spindle 10. The tool spindle 10 includes a drive motor 11 and a spindle 12 coaxially located with it for securing a tool, such as a milling cutter.

На второй части 2 станины, расположенной в горизонтальной плоскости первой части 1 станины и перпендикулярно ей установлен суппорт 14 для перемещения в горизонтальной плоскости стола 15, служащего для закрепления заготовки 16 сложного обрабатываемого контура (привод перемещения суппорта 14, например типа передачи винт-гайка, на чертеже не показан). Суппорт 14 перемещается по направляющим 13, параллельным между собой и жестко закрепленным на другой части 2 Т-образной формы станины, перпендикулярно вертикальной плоскости перемещения инструментального шпинделя 10. На суппорте 14 перпендикулярно горизонтальной плоскости его перемещения и с возможностью поворота вокруг своей оси установлен стол 15 для закрепления заготовки 16 (привод вращения стола 15 на чертеже не показан).On the second part 2 of the bed, located in the horizontal plane of the first part 1 of the bed and perpendicular to it, a support 14 is mounted for moving in the horizontal plane of the table 15, which serves to secure the workpiece 16 of the complex machined contour (drive movement of the support 14, for example, screw-nut transmission type, on not shown). The support 14 moves along the guides 13, parallel to each other and rigidly fixed on the other part 2 of the T-shaped bed, perpendicular to the vertical plane of movement of the tool spindle 10. On the support 14 perpendicular to the horizontal plane of its movement and with the possibility of rotation around its axis, a table 15 for securing the workpiece 16 (table rotation drive 15 is not shown in the drawing).

Металлорежущий станок работает следующим образом.Cutting machine works as follows.

Инструментальный шпиндель 10, перемещаясь по сложной двухкоординатной траектории, за счет шарнирной связи с элементами механизма параллельной кинематики, обрабатывает при помощи шпинделя 12 с закрепленным в нем инструментом, например фрезой, сложный профиль заготовки 16. При этом перемещение заготовки 16 в направлении, перпендикулярном плоскости обработки, осуществляется посредством перемещения суппорта 14, а поворот заготовки 16 вокруг своей оси осуществляется приводом вращения стола 15, служащего для ее закрепления.The tool spindle 10, moving along a complex two-coordinate path, due to the articulated connection with the elements of the parallel kinematics mechanism, processes using the spindle 12 with a tool fixed therein, for example, a milling cutter, a complex workpiece profile 16. In this case, the movement of the workpiece 16 in the direction perpendicular to the processing plane is carried out by moving the caliper 14, and the rotation of the workpiece 16 around its axis is carried out by the rotation drive of the table 15, which serves to secure it.

Предлагаемый станок имеет скорость вращения шпинделя 12÷25 тыс.об/мин а скорости подач 40÷60 м/мин, при этом скорость быстрых перемещений - до 90 м/мин. Станок отрабатывает малые перемещения (от 5 до 20 мкм) и имеет повышенную жесткость и температурную компенсацию.The proposed machine has a spindle speed of 12 ÷ 25 thousand rpm and feed speeds of 40 ÷ 60 m / min, while the speed of rapid movements is up to 90 m / min. The machine fulfills small displacements (from 5 to 20 microns) and has increased rigidity and temperature compensation.

Claims

Металлорежущий станок, содержащий станину, шпиндельную головку, состоящую из соосно расположенных в корпусе приводного электродвигателя и инструментального шпинделя для закрепления инструмента, размещенные на станине стол для закрепления заготовки и механизм параллельной кинематики для перемещения шпиндельной головки, выполненный в виде вертикальных направляющих с установленными на них с возможностью перемещения салазками, и шарнирно-рычажных звеньев, шарнирно соединенных с корпусом шпиндельной головки и салазками, отличающийся тем, что станина выполнена Т-образной формы с продольной и поперечной частями, расположенными в горизонтальной плоскости, вертикальные направляющие выполнены в виде двух стоек Т-образного профиля, закрепленных оппозитно друг другу на поперечной части станины, шпиндельная головка расположена между стойками и плоскость ее перемещения расположена в плоскости стоек, салазки охватывают верхние полочки Т-образного профиля стоек, а стол для закрепления заготовки выполнен поворотным в горизонтальной плоскости и размещен на суппорте, выполненном с возможностью перемещения по горизонтальным направляющим, жестко закрепленным на продольной части станины параллельно друг другу и перпендикулярно плоскости перемещения шпиндельной головки. A metal cutting machine containing a bed, a spindle head, consisting of a coaxially located drive motor and a tool spindle for securing the tool, a table on the bed for securing the workpiece and a parallel kinematic mechanism for moving the spindle head, made in the form of vertical guides with the ability to move the slide, and articulated link links pivotally connected to the housing of the spindle head and the slide, characterized that the bed is made of a T-shape with longitudinal and transverse parts located in the horizontal plane, the vertical guides are made in the form of two racks of the T-shaped profile, mounted opposite each other on the transverse part of the bed, the spindle head is located between the racks and the plane of its movement located in the plane of the racks, the slide covers the upper shelves of the T-shaped profile of the racks, and the table for securing the workpiece is made rotatable in the horizontal plane and placed on the support, made nom with the ability to move along horizontal guides rigidly fixed to the longitudinal part of the bed parallel to each other and perpendicular to the plane of movement of the spindle head.