Фрезотокарный станок

 

Использование: обработка металлов резанием , например, крупногабаритных деталей типа тел вращения. Сущность изобретения: по направляющим станин перемещается опорный узел для инструмента, включающий суппорты с поперечными направляющими , на которых размещены стойки , несущие фрезерные головки. Причем стойки соединены между собой над обрабатываемой деталью поперечиной, на которой может быть расположена агрегатная головка . Суппорты и стойки установлены с возможностью независимого перемещения относительно друг друга. Поперечина может быть установлена с возможностью вертикального перемещения и может быть соединена с одной из стоек жестко. Поперечина может быть соединена со стойками с возможностью установки под углом в горизонтальной или вертикальной плоскостях. На станке имеется возможность увеличить радиальные составляющие сил резания и абсолютные величины сил резания до 5 раз, что повышает производительность работы до 2 раз и более, за счет увеличения глубины резания и круговой подачи детали (подачи на зуб фрезы). 4 з.п, ф-лы, 6 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕ ТСКИХ

СОЦи АЛ ИСТИН ЕСКИХ

PFCnYhflMK (s»s В 23 С 3/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .К ПАТЕНТУ (21) 4927764/08 (22) 15.04.91 (46) 07.11,92. Бюл. М 41 (71) Производственное объединение "Новокраматорский машиностроительный завод" (72) В. Г. Гузь, В. П. Кривошеев, В, Ф. Задирака, А. M. Баранов, Н. К. Бурлачка, О. В. Петренко и Н. Н. Копанев (73) Арендное объединение "Новокраматорский машиностроительный завод" (56) Power Center РС. Проспект фирмы Воленберг", 1982. (54) ФРE30TOKAPНЫЙ СТАНОК (57) Использование: обработка металлов резанием, например, крупногабаритных деталей типа тел вращения, Сущность изобретения: по направляющим станин перемещается опорный узел для инструмента, включающий суппорты с поперечными направляющими, на которых размещены стойИзобретение относится к обработке металлов резанием и может быть использовано вместо точения резцом крупногабаритных деталей типа тел вращения.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является обрабатывающий центр. На таких станках можно производить полную обработку крупных и даже небалансированных изделий со сложными наружными контурами: многодуговыми, эксцентричными и эллиптическими, Ы „„1774905 АЗ ки, несущие фрезерные головки. Причем стойки соединены между собой над обрабатываемой деталью поперечиной, на которой может быть расположена агрегатная головка, Суппорты и стойки установлены с возможностью независимого перемещения относительно друг друга. Поперечина может быть установлена с возможностью вертикального перемещения и может быть соединена с одной из стоек жестко. Поперечина может быть соединена со стойками с возможностью установки под углом в горизонтальной или вертикальной плоскостях, На станке имеется возможность увеличить радиальные составляющие сил резания и абсолютные величины сил резания до 5 раз, что повышает производительность работы до 2 раз и более, за счет увеличения глубины резания и круговой подачи детали (подачи на зуб фрезы). 4 a n, ф-лы, 6 ил.

Данный станок отличает то, что главным

его движением является вращение шпинделя, несущего торцовую фрезу, а функцию подачи выполняет привод вращения детали.

При этом скорость резания не зависит от частоты вращения детали и ее наружного диаметра, в зоне резания постоянно находится несколько режущих элементов, что делает процесс резания более плавным, уменьшается силовое воздействие на каждую отдельную взятую режущую кромку, имеет место более эффективный отвод тепла.

1774905

35

Однако этот станок имеет ряд существенных недостатков. Радиальная по отношению к заготовке и осевая по отношению к торцовой фрезе составляющая силы резания оказывает одностороннее (неуравновешенное) воздействие на обрабатываемую деталь, вызывая значительную величину стрелы прогиба крупногабаритных валков, а следовательно, и дисбаланс в работе станка. В то же время реакция этой силы на станок должна быть уравновешена за счет увеличения момента сопротивления стойки, несущей фрезерную головку, т. е. путем yseличения габаритов станка.

Цель изобретения — повышение производительности обработки путем ведения послед ей с большей величиной глубины резания и круговой подачи за счет повышения жесткости конструкции.

Указанная цель достигается тем, что фрезотокарный станок, содержащий основание, станину с размещенными на ней передней и задней бабками и опорный узел для инструмента, представляющий собой суппорт со стойкой, несущей фрезерную головку, снабжен поперечиной, располо>кенной в плоскости круговой подачи, а опорный узел выполнен в виде автономных суппортов, стойки которых соединены укаэанной поперечиной над деталью с возможностью радиального перемещения по горизонтали.

Кроме того, фрезотокарный станок может быть снаб>кен, во-первых, поперечиной, установленной с возможностью радиального перемещения по вертикали, либо во-вторых, поперечиной, жестко связанной с одной иэ стоек, либо в-третьих, поперечиной, соединенной со стойками с возмо>кностью ее разворота в горизонтальной плоскости, либо поперечиной, соединенной со стойками с возмо>кностью ее разворота в вертикальной плоскости.

Сопоставительный анализ данного решения с известными свидетельствует, что предложенное решение обладает существенными отличиями, а именно: опорный инструментальный узел выполнен ь виде двух автономных модулей, стойки которых соединены поперечиной над обрабатываемой деталью; модули установлены с воэмо>кностью радиального перемещения по горизонтали с обеспечением относительного перемещения обеих стоек и поперечины; поперечное сечение стоек опорного инструментального узла значительно меньше поперечного сечения стойки прототипа при одинаковой величине стрелы прогиба у обоих конструкции; поперечина может быть установлена с возможностью радиального перемещения по вертикали; поперечина может быть жестко cnslaalia с одной из стоек; поперечина может быть соединена с аптономными модулями с возможностью ее установки под углом в вертикальной плоскости; поперечина может быть соединена с автономными модулями с возможностью ее установки под углом в горизонтальной плоскости.

Как известно, при токарной обработке в условиях несвободного резания равнодействующая R силы сопротивления резанию раскладывается на три взаимно перпендикулярные составляющие силы (Аршинов В.

А., Алексеев Г. А. Резание металлов и режущий инструмент. Изд. З-е, перераб. и доп.

Учебник для машиностроительных техникумов. M. Машиностроение, 1976, с. 84 (3)), действук>щие на резец: Pz — сила резания или тангенциальная сила, касательная к поверхности резания и совпадающая с направлением главного движения; Рх — осевая сила или сила подачи, деиствующал параллельно оси заготовки в направлении, противо lоложном движению подачи; Ру радиальная сила, направленная перпендикулярно к оси обрабатываемой заготовки.

При этом именно радиальная сила уравновешивается моментом сопротивления поперечного сечения стойки вдоль оси инструмента, При торцовом >ке фрезеровании через посредство фрезерной головки на несущую ее стойку в заданном направлении действует как осевая сила Р, которая превышает соответствующую силу резания при токарной обработке. В случае >ке фрезоточения дополнительную нагрузку в рассматриваемам направлении придает сила реакции от круговой подачи детали.

На фиг. 1 изображена предлагаемая конструкция фрезотокарного станка; на фиг.2 — схема фреэоточения по и. 1 формулы изобретения; на фиг. 3 — схема фрезоточения по п. 2 формулы изобретения; на фиг. 4 — схема фрезоточения по и. 3 формулы изобретения; На фиг. 5 — схема фреэоточения llo и. 4 формулы изобретения; на фиг. 6 — схема фреэоточения по и. 5. формулы изобретения.

Фрезотокарный станок (фиг, 1) содеожит основание 1, на котором установлены электродвигатель 2 и станина 3 с размещенными на ней передней 4 и задней 5 бабками.

По направляющим станин 6 и 7 перемещается опорный узел для инструмента, выполненный в виде двух автономных узлов, 1774905 включающих суппорты 8 и 9 с поперечными направляющими, на которых размещены стойки 10 и 11, несущие фрезерные головки

12 и 13, Причем. стойки соединены между собой над обрабатываемой деталью поперечиной 14, на которой может быть расположена агрегатная головка 15. Кроме того, на направляющих станин 6 и 7 со стороны передней бабки 4 может быть установлен мостик 16 арочного типа с возможностью перемещения автономно или синхронно подаче опорного узла вдоль оси детали (не показана). Причем мостик 16 параллельно выполняет функции площадки обзора и защитного кожуха над зоной резания, Перед началом работы опорный узел для инструмента отводят по направляющим станин 6 и 7 за заднюю бабку 5, а мостик 16 устанавливают над передней бабкой 4. Если общий пульт управления (не показан) расположен на мостике 16, то можно осуществить синхронное с опорным узлом перемещение за заднюю бабку 5, где последний занимает свое положение, а первый — возвращается в исходное. По существующей технологии устанавливают и закрепляют между передней

4 и задней 5 бабками обрабатываемую деталь. Затем совместно опорным инструменTHbiM узлом и мостиком 16 перемещаются в исходное положение для резания. После этого стойки 10 и 11 с фрезерными головками 12 и 13 позиционируют в радиальном к детали поло>кении на величину съема припуска, а сами фрезерные головки 12 и 13 по вертикальным направляющим стоек 10 и 11 смещаются на величину захода в зону резания по ходу вращения (круговой подачи) детали. Далее при неподвижной де-:али посредством вертикальной подачи фрезерных головок против направления круговой подачи осуществляют фрезерование для выхода в исходное для фрезоточения положение в зависимости от реализуемого способа. С этого момента включают электродвигатель 2, который через посредство коробки скоростей, расположенной в передней бабке 4, приводит во вращение обрабатываемую деталь с частотой, соответствующей выбранной подаче на зуб фрезы, и с помощью коробки подач придает опорному инструментальному узлу осевую подачу. Возможен вариант с дискретной осевой подачей. В дальнейшем процесс фрезоточения идет по какому-либо одному из существующих способов.

Однако введение в конструкцию опорного узла поперечины 14 позволяет реализовать и новые схемы фрезоточения (фиг. 2 — 6), работающие на поставленную цель с выходом на новые конструкции.

На фиг, 2 представлена основная схема фрезоточения, согласно которой антономные модули, включающие суппорты 8 и 9 и стойки 10 и 11, несущие фрезерные головки

12 и 13. установлены с возможностью радиального по отношению к детали перемещения по горизонтали. Поперечина 14 может иметь различные варианты исполнения, например вид рамы жесткости или бруса с механической фиксацией после осуществления радиального позиционирования стоек 10 и 11. Последние при этом установлены в одной плоскости, перпендикулярной оси детали. При этом стойки 10 и 11, несущие фрезерные головки 12 и 13, должны быть установлены по отношению к оси детали с разделением припуска по глубине, Таким образом, при обработке детали меньшего диаметра стойки имеют возможность сойтись ближе, уменьшая расстояние между опорами.

На фиг. 3 изображена схема фрезоточения, согласно которой поперечина 14 установлена с возможностью радиального перемещения по отношению к детали по вертикали. Узлы перемещения поперечины

14 в вертикальном направлении по стойкам

10 и 11 также могут иметь различные варианты исполнения с последующей фиксацией по высоте в зависимости от наружного диаметра обрабатываемой детали. Эта конструкция также работает на поставленную цель, еще больше повышая жесткость опорного инструментального узла после осуществления установочных перемещений суппортами 8 и 9 со стойками 10 и 11, несущими фрезерные головки 12 и 13, и их дальнейшей относительной фиксации, На фиг. 4 представлена схема фрезоточения, согласно которой поперечина 14 жестко связана с одной из стоек 10 или 11.

Данная конструкция по сравнению с фиг. 2 имеет только один узел относительно перемещения, фиксации и крепления поперечины 14 с одной из стоек (в данном случае со стойкой 11), что также повышает общую жесткость опорного инструментального узла, работая на поставленную цель. Приемы же настройки и самого процесса фрезоточения не претерпевают изменений, На фиг. 5 представлена схема фрезоточения, согласно которой поперечина 14 соединена со стойками с возможностью ее разворота в вертикальной плоскости, Данная конструкция также может иметь различные варианты исполнения и отличается от фиг. 2 и 3 несимметричным перемещением поперечины 14 в направлении к детали вдоль стоек 10 и 11. Причем один конец поперечины 14 (в рассматриваемом случае

1774905 правый) фиксируется и крепится максимальна близко к соответствующей фрезерной голавке 13 стойки 11. Это позволяет по сравнению с фиг. 2 повысить жесткость опорного инструментального узла в целом, 5 но особенна правого узла. При этом фрезерная головка 13 как составляющая часть более жесткого автономного модуля может осуществлять черновую обработку при большой глубине резания, а фрезерная ro- 10 ловка 12 — чистовую обработку при меньшей глубине резания. Процесс фрезоточения по данной схеме также работает на поставленную цель.

На фиг. б представлена схема фрезото- 15 чения, согласно которой поперечина 14 соединена са стойками с возможностью ее разворота в горизонтальной плоскости, В отличие от фиг, 2 один из автономных модулей (в рассматриваемом случае — суппорт 8 20 са стойкой 1.0, несушей фрезерную головку

12) опережает другой на величину, равну о половине осевой подачи опорного узла вдоль Оси обрабатываемой детали или кратну а ей. Данная, конструкция, также работая 25 на поставленную цель, позволяет оптимально нагрузить левый и правый узлы. Это достигается эа сче г того, что аба узла устанавливают на одинаковом расстоянии от оси обрабатываемой детали и настраива- 30 ют на съем одинаковой глубины резания.

Дополнительной особенностью данной схемы па сравнению с фиг. 2 является тп, что опережающий узел первым вступает в процесс резания. 35

Таким образам, предлагаемый фрезотокарный станок и его модификации позволяют увеличить радиальные составляющие сил резания и абсолютные величины сил резания до 5 раз, что повышает производи- 40 тельность работы да 2 раз и более в основном за счет увеличения глубины резания и круговой подачи детали (подачи на зуб фрезы). Причем с учетом критерия жесткости новая конструкция опорного узла для инструмента даже при наличии двух автономных модулей, разнесенных по обе стороны обрабатываемой детали, не приводит к возрастанию габаритов станка и его металлоемкости ввиду общей компактности, Формула изобретения

1, Фрезотокарный станок, включающий размещенные на станине переднюю и заднюю бабки, установленный с возможностью продольного перемещения первый суппорт, на котором установлена с возможностью поперечного перемещения стойка с инструментальной головкой, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности обработки путем ведения последней с большей величиной глубины резания и круговой подачи за счет повышения жесткости конструкции, станок снабжен вторым суппартом со стойкой, размещенным оппозитно первому, и поперечиной, соединенной со стойками, ири этом аба суп порта и обе стойки установлены с возможностью независимого перемещения относительно друг друга.

2. Станок по и. 1, отличающийся тем, что поперечина установлена с возможностью вертикального перемещения.

3. Станок по и. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что поперечина жестко соединена с одной из стоек.

4, Станок по и. 1, отличающийся тем. что поперечина соединена со стойками с возможностью ее разворота в вертикальной плоскости, 5, Станок по и. 1, отличающийся тем, что поперечина соединена со стойками с воэможностью ее разворота в горизонтальной плоскости.

1774905 f774905

1t

muuzz4, 1774905 Ьг5

Составител ь

Техред M,Ìoðãåíòàë

Редактор

Корректор А.Козориз

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3941 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5