RU2547359C2 - Machining centre with parallel kinematics - Google Patents

Machining centre with parallel kinematics Download PDF

Info

Publication number
RU2547359C2
RU2547359C2 RU2012156214/02A RU2012156214A RU2547359C2 RU 2547359 C2 RU2547359 C2 RU 2547359C2 RU 2012156214/02 A RU2012156214/02 A RU 2012156214/02A RU 2012156214 A RU2012156214 A RU 2012156214A RU 2547359 C2 RU2547359 C2 RU 2547359C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
bed
spindle head
plane
spindle
racks
Prior art date
Application number
RU2012156214/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012156214A (en
Inventor
Олег Савельевич Кочетов
Original Assignee
Олег Савельевич Кочетов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Олег Савельевич Кочетов filed Critical Олег Савельевич Кочетов
Priority to RU2012156214/02A priority Critical patent/RU2547359C2/en
Publication of RU2012156214A publication Critical patent/RU2012156214A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2547359C2 publication Critical patent/RU2547359C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Milling Processes (AREA)
  • Auxiliary Devices For Machine Tools (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to metal processing and can be used in metal cutting machines for complex machining of complex 3D articles. T-like machine bed consists of two parts. T-like section props are arranged in opposition at one of said parts with spindle head arranged there between. Spindle head is displaced in vertical plane by parallel kinematic mechanism with hinged-lever links. Bed other part supports slide to displace in the machine horizontal plane and to carry workpiece. Note here that said slide slides in guides secured at the bed second part, perpendicular to spindle head displacement plane.
EFFECT: high dynamic characteristics and precision of machining.
7 dwg

Description

Изобретение относится к металлообработке, более конкретно к металлорежущим станкам, в частности к конструктивным элементам, входящим в общую компоновку, а именно к устройствам, несущим рабочие шпиндели, и может быть использовано в станках с числовым программным управлением, предназначенных для комплексной механообработки призматических и объемных сложных изделий авиакосмической, автомобильной, судостроительной и других отраслей промышленности, в том числе крупногабаритных объемных штампов, пресс-форм, мастер-моделей, для улучшения их эксплуатационных характеристик и повышения производительности.The invention relates to metalworking, more specifically to metal-cutting machines, in particular to structural elements included in the general layout, namely to devices carrying working spindles, and can be used in numerically controlled machines designed for complex machining of prismatic and volumetric complex aerospace, automotive, shipbuilding and other industries, including bulky bulk dies, molds, master models, to improve and x performance and increased productivity.

Известны металлорежущие станки для комплексной пятикоординатной обработки, содержащие вертикальный основной шпиндель с шпиндельной головкой на своем нижнем конце, станину, имеющую основание, несущую систему для установки основного шпинделя, включающую траверсу, выполненную 0-образной и смонтированную горизонтально подвижно на направляющих на верхней поверхности несущей системы для движения вдоль первой оси, каретку, смонтированную горизонтально подвижно на траверсе и направляемую парой рельс, установленных на траверсе для движения вдоль второй оси, перпендикулярной первой оси, стол с фиксирующими устройствами, смонтированный на основании станины, для зажима заготовки (детали), при этом основной шпиндель с помощью ползуна смонтирован внутри каретки для движения на направляющих вдоль третьей оси (вертикальной Z), перпендикулярной первой и второй осям, устройство автоматической смены инструмента, включающее поворотный и подвижный вдоль оси дисковый магазин с гнездами для инструмента (см. ЕР №1116548, В23Q 1/01, 2001 г. Полезная модель РФ №38126, В 23 Q 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 made 0-shaped and mounted horizontally mounted on rails on the upper surface of the bearing system for movement along the first axis, the carriage mounted horizontally movably on the beam and guided by a pair of rails mounted on the beam for movement along the second axis perpendicular to the first axis, a table with fixing devices mounted on the base of the bed to clamp the workpiece (part), while the main spindle is mounted inside the carriage with a slider for movement on guides along the third axis (vertical Z), perpendicular to the first and to the second axes, an automatic tool changer, including a rotary and axially movable disk magazine with tool slots (see EP No. 1116548, B23Q 1/01, 2001. Utility model of the Russian Federation No. 38126, B 23 Q 1/01, 2004 .).

При этом в станке по патенту РФ на полезную модель станина выполнена с неподвижным столом и несущей системой для установки основного шпинделя, включающей четыре вертикальные колонны, выполненные с замкнутым поперечным сечением в виде прямоугольника, установленные нижними концами жестко на основании станины по ее углам и несущие на своих верхних концах жестко связанную с ними раму, выполненную сварной конструкции коробчатого сечения, траверса установлена на верхней поверхности рамы, а шпиндельная головка выполнена наклонно-поворотной и состоящей из кронштейна, поворачивающегося вокруг вертикальной оси, и корпуса со встроенными мотором-шпинделем и устройством фиксации инструмента, расположенного внутри кронштейна, отклоняющегося от горизонта вверх-вниз, при этом поворот кронштейна и отклонение корпуса осуществляются с помощью одинаковых приводов.At the same time, in the machine according to the patent of the Russian Federation for a utility model, the bed is made with a fixed table and a supporting system for installing the main spindle, including four vertical columns made with a closed cross section in the form of a rectangle, mounted lower ends rigidly on the base of the bed at its corners and bearing on at its upper ends, a frame rigidly connected with them, made of a welded box-shaped structure, a cross-arm is mounted on the upper surface of the frame, and the spindle head is made obliquely-rotatable and consisting of a bracket that rotates around a vertical axis, and a housing with a built-in spindle motor and a device for fixing a tool located inside the bracket that deviates up and down from the horizon, while the bracket is rotated and the housing is deflected using the same drives.

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.

Известны трипод-модули, используемые в металлорежущих станках для установки и управления перемещением суппортов шпинделей. К ним, например, относится трипод-подшипниковое устройство, имеющее стационарную раму и опорное устройство (платфому), подвижное относительно рамы и связанное с ней регулируемыми по длине расчалками, подсоединенными к раме и платформе с помощью шарниров, имеющих две вращательные степени свободы, и которое снабжено управляющим устройством для регулирования поворота, взаимодействующего вращательными приводами, связанными с индивидуальной расчалкой для поворота соответствующего шарнира расчалки на стороне опорного устройства (см. ЕР 1068044, В23Q 1/54, 2001 г.).Known tripod modules used in machine tools for installing and controlling the movement of the spindle supports. These include, for example, a tripod-bearing device having a stationary frame and a supporting device (platform), movable relative to the frame and connected with it by length-adjustable braces connected to the frame and platform by means of hinges having two rotational degrees of freedom, and which equipped with a control device for controlling the rotation interacting with rotary drives associated with an individual brace for turning the corresponding brace hinge on the side of the supporting device (see EP 10680 44, B23Q 1/54, 2001).

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 двухстоечном обрабатывающем центре, содержащем 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 two-rack machining center 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, a T-profile is mounted opposite to each other racks between which the tool spindle is located, the casing of which is pivotally connected to the elements of the mechanism of parallel kinematics, which are articulated-lever links that provide movement and structural spindle in two coordinates in a 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 by transmitting a screw-nut, while the articulated link links are pivotally connected to the slide, and to prevent chips falling onto elements of the mechanism of parallel kinematics on the first part of the bed, along its perimeter, a casing is made, made in the form of a surface of a rectangular parallelepiped, covering the space once place racks with a tool spindle, which 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 , which serves to secure the workpiece of a complex machined contour, while the caliper moves along guides parallel to each other and rigidly fixed to another part of the T-mod the azine form of the bed, 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 фиг.1 представлена схема обрабатывающего центра параллельной кинематики, на фиг.2 - общий вид акустической кабины, на фиг.3 - график снижения сил резания в некотором диапазоне скоростей, на фиг.4 - график зависимости износа от биения при высоких скоростях резания, на фиг.5 - общий вид патрона с возможностью балансировки, на фиг.6 - общий вид акустической шумопоглощающей панели; на фиг.7 - общий вид акустической шумоотражающей светопрозрачной панели остекления кабины.Figure 1 presents a diagram of the processing center of parallel kinematics, figure 2 is a General view of the acoustic cabin, figure 3 is a graph of the reduction of cutting forces in a certain speed range, figure 4 is a graph of the wear and runout at high cutting speeds, in Fig.5 is a General view of the cartridge with the possibility of balancing, Fig.6 is a General view of an acoustic noise-absorbing panel; Fig.7 is a General view of the acoustic reflective translucent panel glazing of the cabin.

Обрабатывающий центр с параллельной кинематикой 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, обеспечивающими 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 processing center with parallel kinematics 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 racks Am 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 on the elements of the mechanism of parallel kinematics on the first part 1 of the bed, along its perimeter, a casing is fixed, made in the form of a surface of a rectangular parallelepiped 5, covering the space for placing the racks 3 and 4 with the tool spindle 10. The tool spindle 10 comprises a drive motor 11 and, coaxially located with it, the spindle 12 A fixing tool such as a milling cutter.

На второй части 2 станины (фиг.1), 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 (Fig. 1), 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 a complex machined contour (support movement movement of the support 14, for example transmission screw-nut, not shown in the drawing). 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 is installed 15 for securing the workpiece 16 (table rotation drive 15 is not shown in the drawing).

Акустическая кабина оператора компрессорной станции содержит основание 17 (фиг.2), установленное на, по крайней мере, три пневматических виброизолятора 21, выполненных в виде резинокордной оболочки. К основанию жестко крепится каркас кабины, выполненный в виде многоугольной призмы с ребрами, перпендикулярными основанию 17 кабины, и состоящий из передней стенки 18 с остеклением 20, выполненным из шумоотражающей светопрозрачной панели, потолочной части 19 со светильниками 28, задней стенки 30, расположенной в плоскости, параллельной плоскости передней стенки 18, и четрырех боковых стенок, в одной из которых установлена дверь 27. При этом площадь задней стенки 30, по крайней мере, в 2 раза больше площади передней стенки 18, а боковые стенки, примыкающие к передней стенке, выполнены наклонными по отношению к ней и с остеклением, а примыкающие к задней стенке - перпендикулярны к ней.The acoustic cabin of the compressor station operator contains a base 17 (figure 2) mounted on at least three pneumatic vibration isolators 21, made in the form of rubber-cord shell. The cab frame is rigidly attached to the base, made in the form of a polygonal prism with ribs perpendicular to the base of the cab 17, and consisting of a front wall 18 with glazing 20 made of a reflective translucent panel, a ceiling part 19 with lights 28, a rear wall 30 located in the plane parallel to the plane of the front wall 18, and four side walls, one of which has a door 27 installed. In this case, the area of the rear wall 30 is at least 2 times the area of the front wall 18, and the side walls are adjacent Suitable to the front wall, are inclined with respect thereto and with glazing and adjoining the rear wall - perpendicular thereto.

Кабина выполнена герметичной и оборудована системой жизнеобеспечения в виде системы искусственного микроклимата 29 с пультом управления 25, а также рабочим местом, включающим в себя рабочий стол 22, стул 23 с виброизоляторами 24 в виде пластин из эластомера, прикрепленных к ножкам стула, и вешалку для сменной одежды 26.The cabin is sealed and equipped with a life support system in the form of an artificial microclimate system 29 with a control panel 25, as well as a workplace that includes a desk 22, chair 23 with vibration isolators 24 in the form of elastomer plates attached to the legs of the chair, and a hanger for removable clothes 26.

Каркас кабины выполнен в виде акустических шумопоглощающих панелей (фиг.6), каркас которых выполнен в виде параллелепипеда, образованного передней 31 и задней 32 стенками панели, каждая из которых имеет П-образную форму, причем на передней стенке имеется щелевая перфорация 33 и 34, коэффициент перфорации которой принимается равным или более 0,25, а стенки панели фиксируются между собой вибродемпфирующими крышками 35, а в качестве звукопоглощающего материала 36 звукопоглощающего элемента используются плиты из минеральной ваты на базальтовой основе типа «Rockwool». Для жесткости каркаса предусмотрены боковые ребра 37 на стенках 31 и 32. В качестве звукопоглощающего материала могут использоваться слои минеральной ваты типа «URSA», или базальтовой ваты типа П-75, или стекловаты с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена, причем звукопоглощающий элемент по всей своей поверхности облицован акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа Э3-100 или полимером типа «Повиден». В качестве звукопоглощающего материала акустической шумопоглощающей панели используются плиты на основе алюминесодержащих сплавов с последующим наполнением их гидридом титана или воздухом с плотностью в пределах 0,5…0,9 кг/м3 со следующими прочностными свойствами: прочность на сжатие в пределах 5…10 МПа, прочность на изгиб в пределах 10…20 МПа, а передняя и задняя стенки каркаса выполнены из нержавеющей стали или оцинкованного листа толщиной 0,7 мм с полимерным защитно-декоративным покрытием типа «Пурал» толщиной 50 мкм или «Полиэстер» толщиной 25 мкм, или алюминиевого листа толщиной 1,0 мм и толщиной покрытия 25 мкм, причем отношение высоты h каркаса к его ширине b находится в оптимальном отношении величин: h/b=1,0…2,0; а отношение толщины s' каркаса в сборе к его ширине b находится в оптимальном отношении величин: s'/b=0,1…0,15; а отношение толщины s звукопоглощающего элемента к толщине s' каркаса в сборе находится в оптимальном отношении величин: s/s'=0,4…1,0, а вибродемпфирующие крышки, фиксирующие стенки панели, выполнены из эластомера, пенополиуретана или пенополиэтилена, древесноволокнистого, древесностружечного материала, или гипсоасбокартона, или эластичного листового вибропоглощающего материала с коэффициентом внутренних потерь не ниже 0,2, или композитного материала, или пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим».The cabin frame is made in the form of acoustic noise-absorbing panels (Fig. 6), the frame of which is made in the form of a parallelepiped formed by the front 31 and rear 32 panel walls, each of which has a U-shape, with slotted perforations 33 and 34 on the front wall, the perforation coefficient of which is taken to be equal to or more than 0.25, and the panel walls are fixed between themselves by vibration damping covers 35, and basaltic mineral wool boards are used as sound-absorbing material 36 of the sound-absorbing element ve type «Rockwool». For the rigidity of the frame, side ribs 37 are provided on the walls 31 and 32. As a sound-absorbing material, layers of mineral wool of the URSA type, or basalt wool of the P-75 type, or glass wool with a glass fiber lining, or foamed polymer, such as polyethylene or polypropylene, can be used. moreover, the sound-absorbing element over its entire surface is lined with an acoustically transparent material, for example, fiberglass type E3-100 or polymer type "Poviden." As a sound-absorbing material of an acoustic sound-absorbing panel, plates based on aluminum-containing alloys are used, followed by filling them with titanium hydride or air with a density in the range of 0.5 ... 0.9 kg / m 3 with the following strength properties: compressive strength in the range of 5 ... 10 MPa , bending strength within 10 ... 20 MPa, and the front and rear walls of the frame are made of stainless steel or galvanized sheet with a thickness of 0.7 mm with a protective and decorative polymer coating such as “Pural” with a thickness of 50 μm or “Polyester” of thickness another 25 microns, or an aluminum sheet with a thickness of 1.0 mm and a coating thickness of 25 microns, and the ratio of the height h of the frame to its width b is in the optimal ratio of values: h / b = 1.0 ... 2.0; and the ratio of the thickness s 'of the frame assembly to its width b is in the optimal ratio of values: s' / b = 0.1 ... 0.15; and the ratio of the thickness s of the sound-absorbing element to the thickness s 'of the frame assembly is in the optimal ratio of values: s / s' = 0.4 ... 1.0, and the vibration damping covers fixing the panel walls are made of elastomer, polyurethane foam or polyethylene foam, wood fiber, particleboard material, or gypsum board, or elastic sheet vibration-absorbing material with an internal loss factor of at least 0.2, or a composite material, or plastic compound such as "Agate", "Anti-Vibrate", "Shvim".

Остекление кабины выполнено в виде шумоотражающей светопрозрачной панели (фиг.7), выполненной в виде многоугольника, например прямоугольника, образованного П-образной формы ребрами 38, 39, 40, 41, выполненными из вибродемпфирующего материала, а в качестве шумоотражающего светопрозрачного элемента используется панель из сплошного листа 42 экструдированного поликарбонатного пластика, причем отношение длины прямоугольника к его высоте лежит в интервале от 2 до 3, а отношение толщины сплошного листа экструдированного поликарбонатного пластика к его высоте находится в оптимальном интервале величин: 0,006…0,008.2, а в качестве шумоотражающего светопрозрачного элемента используется панель из ячеистого листа 43 экструдированного поликарбонатного пластика с отношением длины прямоугольника к его высоте находящимся в оптимальном отношении величин: 2,0…3,0, а отношение толщины ячеистого листа экструдированного поликарбонатного пластика к его высоте находится в оптимальном интервале величин: 0,016…0,02, а ячейки 44 ячеистого листа экструдированного поликарбонатного пластика выполнены в виде боковых поверхностей многогранных прямоугольных призм, например квадратного или прямоугольного сечения, грани 45 или ребра которых жестко связаны между собой и с со сплошными листами экструдированного поликарбонатного пластика, расположенными по обе стороны от ячеек.The glazing of the cabin is made in the form of a reflective translucent panel (Fig. 7), made in the form of a polygon, for example, a rectangle formed by a U-shaped ribs 38, 39, 40, 41, made of vibration-damping material, and a panel of a continuous sheet 42 of extruded polycarbonate plastic, the ratio of the length of the rectangle to its height lying in the range from 2 to 3, and the ratio of the thickness of the continuous sheet of extruded polycarbonate plastic its height is in the optimal range of values: 0.006 ... 0.008.2, and as a noise-reflecting translucent element, a panel of cellular sheet 43 of extruded polycarbonate plastic is used with the ratio of the length of the rectangle to its height being in the optimal ratio of values: 2.0 ... 3.0, and the ratio the thickness of the cellular sheet of extruded polycarbonate plastic to its height is in the optimal range of values: 0.016 ... 0.02, and the cell 44 of the cellular sheet of extruded polycarbonate plastic is made in the form lateral surfaces of polyhedral rectangular prisms, for example square or rectangular section, faces 45 or edges of which are rigidly connected to each other and to continuous sheets of extruded polycarbonate plastic located on both sides of the cells.

Обрабатывающий центр с параллельной кинематикой работает следующим образом.A processing center with parallel kinematics 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.

Теоретическим обоснованием высокоскоростной обработки являются кривые (фиг.3), которые показывают снижение сил резания в некотором диапазоне скоростей. Но наиболее важным фактором здесь является перераспределение тепла в зоне резания. При небольших сечениях среза в данном диапазоне скоростей основная масса тепла концентрируется в стружке, не успевая переходить в заготовку. Именно это позволяет производить обработку закаленных сталей, не опасаясь отпуска поверхностного слоя. Отсюда следует основной принцип высокоскоростной обработки (ВСО): малое сечение среза, снимаемое с высокой скоростью резания, и соответственно высокие обороты шпинделя и высокая минутная подача.The theoretical rationale for high-speed machining are curves (figure 3), which show a decrease in cutting forces in a certain range of speeds. But the most important factor here is the redistribution of heat in the cutting zone. At small sections of the cut in this speed range, the bulk of the heat is concentrated in the chips, not having time to go into the workpiece. This is what allows the processing of hardened steels without fear of tempering the surface layer. From here follows the basic principle of high-speed machining (HLW): a small cross-section of the cut, which is removed with a high cutting speed, and, accordingly, high spindle speeds and high minute feed.

Имея возможность вести лезвийную обработку закаленных сталей, можно обеспечить качество поверхности, соизмеримое с электроэрозионной обработкой. Это позволяет пересмотреть структуру производственного процесса изготовления формообразующих элементов пресс-форм и штампов. Но главный эффект ВСО заключается не в сокращении машинного времени за счет интенсификации режимов резания, а в общем упрощении производственного процесса и в повышении качества обработки. Условием успеха в высокоскоростной обработке может стать правильный выбор всех составляющих факторов, участвующих в этом процессе: станок, система ЧПУ, режущий инструмент, вспомогательный инструмент с системой закрепления инструмента, система программирования, квалификация технолога программиста и оператора станка с ЧПУ. Пренебрежение хотя бы одним из этих факторов способно свести на нет все предыдущие усилия.Having the ability to carry out blade processing of hardened steels, it is possible to ensure surface quality commensurate with EDM. This allows you to review the structure of the production process for the manufacture of forming elements of molds and dies. But the main effect of HLW is not to reduce machine time due to the intensification of cutting conditions, but to simplify the overall production process and improve the quality of processing. The success condition in high-speed processing can be the right choice of all the constituent factors involved in this process: machine tool, CNC system, cutting tool, auxiliary tool with a tool clamping system, programming system, qualification of a programmer technologist and CNC machine operator. Neglecting at least one of these factors can nullify all previous efforts.

Предлагаемый станок для ВСО имеет скорость вращения шпинделя 12-25 тыс.оборотов в минуту и оснащен средствами температурной стабилизации шпинделя, 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. Следующий фактор, способствующий внедрению ВСО - режущий и вспомогательный инструмент. Сегодня разрабатываются новые мелкодисперсные сплавы, способные надежно работать на высоких скоростях. При этом важно обратить внимание на системы вспомогательного инструмента, которые обеспечивают крепление фрез. В связи со снижением сил резания в процессе ВСО на первый план выходят другие факторы, такие как величина биения фрезы, вибрации. Например, удвоение скорости резания увеличивает центробежные силы вследствие дисбаланса инструмента более чем в 4 раза, и эти силы становятся соизмеримыми с силами резания. Биение инструмента сильно влияет на износ. Это подтверждают данные экспериментов (фиг.4), где на графике видна практически линейная зависимость износа от биения при высоких скоростях резания. Таким образом, ВСО требует особого внимания к балансировке инструмента. Для этого могут использоваться специальные патроны с возможностью балансировки или сбалансированные оправки для термозажима (фиг.5).The proposed machine for ВСО has a spindle rotation speed of 12-25 thousand revolutions per minute and is equipped with means of temperature stabilization of the spindle, 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. The next factor contributing to the introduction of GSS is a cutting and auxiliary tool. Today, new finely dispersed alloys capable of working reliably at high speeds are being developed. In this case, it is important to pay attention to the auxiliary tool systems that provide fastening of the milling cutters. In connection with the reduction of cutting forces in the HLW process, other factors come to the fore, such as the size of the cutter runout and vibration. For example, doubling the cutting speed increases the centrifugal forces due to an imbalance of the tool by more than 4 times, and these forces become comparable with the cutting forces. The runout of the tool greatly affects wear. This is confirmed by experimental data (Fig. 4), where the graph shows an almost linear dependence of wear on runout at high cutting speeds. Therefore, GUS requires special attention to instrument balancing. For this, special cartridges with the possibility of balancing or balanced mandrels for thermal clamping can be used (Fig. 5).

Акустическая кабина оператора компрессорной станции работает следующим образом.The acoustic cabin of the compressor station operator operates as follows.

Звуковая энергия от оборудования, находящемся в помещении, где устанавливается кабина, пройдя через перфорированную стенку 31 попадает на слои звукопоглощающего материала 36 (который может быть как мягким, например из базальтового или стеклянного волокна, так и жестким, например типа "акмигран" и т.п.). Переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии) происходит в порах звукопоглотителя, представляющих собою модель резонаторов "Гельмгольца", где потери энергии происходят за счет трения колеблющейся с частотой возбуждения массы воздуха, находящегося в горловине резонатора о стенки самой горловины, имеющей вид разветвленной сети пор звукопоглотителя. Коэффициент перфорации перфорированной стенки 31 принимается равным или более 0,25. Для предотвращения высыпания мягкого звукопоглотителя предусмотрена стеклоткань, например типа Э3-100, расположенная между звукопоглотителем и перфорированной стенкой 31. Запыленный воздух от оборудования, находящегося в помещении, где устанавливается кабина, пройдя через систему жизнеобеспечения 29 приобретает свойства, отвечающие санитарно-гигиеническим требованиям на рабочих местах.Sound energy from the equipment located in the room where the cabin is installed, passing through the perforated wall 31 falls on the layers of sound-absorbing material 36 (which can be either soft, for example, from basalt or glass fiber, or hard, for example, like an acigran, etc. P.). The transition of sound energy into thermal energy (dissipation, energy dissipation) occurs in the pores of a sound absorber, which are the Helmholtz resonator model, where energy losses occur due to friction of the mass of air in the resonator neck oscillating with the frequency of excitation on the neck wall, which has the form of a branched sound absorber pore network. The perforation coefficient of the perforated wall 31 is taken to be equal to or more than 0.25. To prevent the soft sound absorber from spilling out, a fiberglass fabric is provided, for example, type E3-100, located between the sound absorber and the perforated wall 31. Dusty air from the equipment located in the room where the cabin is installed, passing through the life support system 29 acquires properties that meet sanitary and hygienic requirements for workers places.

Предложенная акустическая кабина является эффективным способом борьбы с производственными шумами.The proposed acoustic booth is an effective way to combat industrial noise.

Claims (1)

Металлорежущий станок, содержащий станину, шпиндельную головку, состоящую из соосно расположенных в корпусе приводного электродвигателя и инструментального шпинделя для закрепления фрезы, 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 оснащены передачей винт-гайка и размещены на верхних полочках 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 arranged drive motor and a tool spindle for securing milling cutters, a table on the bed for securing the workpiece and a parallel kinematics mechanism for moving the spindle head, made in the form of vertical guides with the ability to move the slide, and the articulated link links pivotally connected to the housing of the spindle head and the slide, characterized in 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-profile, mounted opposite to each other on the transverse part of the bed, the spindle head is located between the racks and the plane of its movement is located in the plane racks, rails are equipped with a screw-nut transmission and are placed on the upper shelves of the T-shaped profile of the racks, and the table for securing the workpiece is made rotatable in a horizontal plane and ra placed on a support made with the possibility of moving along horizontal guides rigidly fixed on the longitudinal part of the bed parallel to each other and perpendicular to the plane of movement of the spindle head.
RU2012156214/02A 2012-12-25 2012-12-25 Machining centre with parallel kinematics RU2547359C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012156214/02A RU2547359C2 (en) 2012-12-25 2012-12-25 Machining centre with parallel kinematics

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012156214/02A RU2547359C2 (en) 2012-12-25 2012-12-25 Machining centre with parallel kinematics

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012156214A RU2012156214A (en) 2014-06-27
RU2547359C2 true RU2547359C2 (en) 2015-04-10

Family

ID=51216099

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012156214/02A RU2547359C2 (en) 2012-12-25 2012-12-25 Machining centre with parallel kinematics

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2547359C2 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1116548A3 (en) * 2000-01-17 2002-04-17 Toyoda Koki Kabushiki Kaisha A machine tool having a vertical main spindle and a method of making the same
US6655247B1 (en) * 1999-12-01 2003-12-02 Index-Werke Gmbh & Co. - Kg Hahn & Tessky Machine tool
RU38126U1 (en) * 2003-12-25 2004-05-27 ОАО "Национальный институт авиационных технологий" METAL-CUTTING MACHINE FOR INTEGRATED FIVE-ORDER PROCESSING
RU2285602C1 (en) * 2005-03-04 2006-10-20 Открытое акционерное общество "Национальный институт авиационных технологий" (ОАО "НИАТ") Metal cutting high-speed five-coordinate center with tripod-module
EP2058083A1 (en) * 2006-08-23 2009-05-13 Tsudakoma Kogyo Kabushiki Kaisha Machining head for machine tool
RU2420635C1 (en) * 2010-04-02 2011-06-10 Олег Савельевич Кочетов Acoustic cabin of compressor plant operator

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6655247B1 (en) * 1999-12-01 2003-12-02 Index-Werke Gmbh & Co. - Kg Hahn & Tessky Machine tool
EP1116548A3 (en) * 2000-01-17 2002-04-17 Toyoda Koki Kabushiki Kaisha A machine tool having a vertical main spindle and a method of making the same
RU38126U1 (en) * 2003-12-25 2004-05-27 ОАО "Национальный институт авиационных технологий" METAL-CUTTING MACHINE FOR INTEGRATED FIVE-ORDER PROCESSING
RU2285602C1 (en) * 2005-03-04 2006-10-20 Открытое акционерное общество "Национальный институт авиационных технологий" (ОАО "НИАТ") Metal cutting high-speed five-coordinate center with tripod-module
EP2058083A1 (en) * 2006-08-23 2009-05-13 Tsudakoma Kogyo Kabushiki Kaisha Machining head for machine tool
RU2420635C1 (en) * 2010-04-02 2011-06-10 Олег Савельевич Кочетов Acoustic cabin of compressor plant operator

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012156214A (en) 2014-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6068431A (en) Machine tool having a gantry and a vertical spindle
EP2745959B1 (en) Machine tool with lathe tool and scraping cutter
EP1294544B1 (en) A machine tool and a manipulator device adapted to be mounted on such machine
US5662568A (en) Symmetrical multi-axis linear motor machine tool
US20080197118A1 (en) Laser Machine Tool
RU2703665C2 (en) Machine for processing of three-dimensional metal objects
JP4763938B2 (en) Machine Tools
JP7092679B2 (en) Machine tools and micro factories
JPH06297286A (en) Machine tool
CZ198897A3 (en) Metal cutting center
CZ283726B6 (en) Numerically controlled grinding machine for grinding particularly metallic workpieces, especially tools
CN111468959A (en) Durable five-axis precise small gantry numerical control machining center
RU2285602C1 (en) Metal cutting high-speed five-coordinate center with tripod-module
RU2547359C2 (en) Machining centre with parallel kinematics
CN112475936A (en) Five-axis small gantry numerical control machining center with door-shaped closed high-rigidity structure
JP7113431B2 (en) machine tool feeder
RU170653U1 (en) Multi-purpose machine
JP2016198832A (en) Cross rail and machine tool using the same
KR101389935B1 (en) Metal gantry-type machine tool system
CN211248473U (en) VH longmen five-face milling head machining center machine tool structure
EP2687308B1 (en) Lathe for machining curved surfaces
CN209919318U (en) Shockproof fixed base of digit control machine tool
EP2829341B1 (en) Milling machine
US20050103764A1 (en) Laser cutting machine with two X-axis drives
RU214748U1 (en) MOBILE DEVICE FOR PROCESSING SHEET MATERIAL