Многооперационный камнеобрабатывающий станок
Изобретение относится к обработке природных минералов, в частности к конструкции камнеобрабатывающих устройств. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей при обработке камнесамоцветного сырья. Для этого станок выполнен с возможностью выполнения нескольких операций по обработке камня: распиловка породы произвольной формы на тонкостенные пластины в поворотных тисках, разрезка пластин на заготовки призматической формы, изготовление кабошонов из призматических заготовок с помощью копировального устройства, полировка изделий. Станок выполнен с механизмом смены приспособлений в виде каретки с горизонтальной осью в верхней части, на которой закрепляются несколько приспособлений. Наладка станка на конкретную технологическую операцию осуществляется установкой одного из приспособлений в рабочую зону станка поворотом на оси, в то время как остальные приспособления находятся в зоне ожидания в вертикальном положении, при переналадке приспособления меняются местами. 2 з.п.ф-лы, 17 ил.
Изобретение относится к обработке природных минералов, в частности к конструкции камнеобрабатывающих устройств.
Из уровня техники известны комбинированные камнеобрабатывающие станки, выпускаемые компанией Highland Park Manufacturing, США, состоящий из подрезной пилы с отрезным диском, двух обдирочных кругов, различающихся по зернистости, и плоского шлифовальника-полировальника (Дж. Синкенкес " Руководство по обработке драгоценных и поделочных камней", Мир, 1989, рис.66).
Недостатками данного известного станка являются его ограниченные функциональные качества, обусловленные возможностью выполнения на одном станке только двух операций. Для расширения возможности выполнения других операций, кроме подрезки и шлифования, необходимо использование дополнительных станков, что увеличивает занимаемые площади.
Данное известное решение принято в качестве прототипа для заявленного объекта.
Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по обеспечению возможности быстрой смены технологической оснастки для перевода станка с одной технологической операции на другую операцию по обработке камней. Достигаемый при этом технический результат заключается в расширении функциональных возможностей при обработке камнесамоцветного сырья.
Указанный технический результат достигается тем, что в многооперационном камнеобрабатывающем станке, содержащем станину для размещения соответствующего технологического приспособления для обработки камня, электродвигатель для привода шпинделя, станина образована двумя вертикальными плитами, жестко соединенными тремя скалками, две из которых являются направляющими для перемещения в горизонтальном направлении с помощью ходового винта с маховичком каретки, выполненной с осью, предназначенной для размещения двух из набора четырех технологических приспособлений, располагаемых вертикально в режиме хранения или поворотно перемещаемых в зону между двумя вертикальными плитами станины, в расточке левой плиты которой установлен приводимый во вращение от электродвигателя горизонтальный шпиндель для закрепления рабочего режущего инструмента или соответствующей оправки, а в расточке правой плиты - подвижное в продольном направлении за счет вращения центровочное устройство, при этом станок снабжен размещаемой в нижней части станины между двумя вертикальными плитами ванной, задняя вертикальная стенка которой расположена между кареткой и горизонтальным шпинделем, а часть передней стенки отогнута для образования горизонтальной площадки для инструмента, на внешней стороне каждой вертикальной плиты станины расположено посадочное место для съемной установки на станине колпака с прозрачной передней стенкой, а первое приспособление, используемое для распиловка камня на пластины, представляет собой поворотно монтируемые на оси каретки тиски, выполненные с возможностью регулируемого перемещения вдоль направляющих станины и изменения расстояния между элементами закрепления камня, второе приспособление, используемое для разрезки пластин камня на заготовки, представляет собой поворотно монтируемый на оси каретки стол с линейкой и прорезями различной ширины, третье приспособление, используемое для изготовления кабошонов методом обката, представляет собой поворотно монтируемое на оси каретки копировальное устройство в виде приводных от электродвигателя двух шпинделей для закрепления оправки с заготовкой в одном из них и оправки с образцом кабошона для копирования в другом из них, а четвертое приспособление, используемое для полирования изделий периферией кругов, представляет собой закрепляемую в горизонтальном шпинделе и центровочном устройстве оправку с набором полировочных кругов.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата, заключающегося в возможности выполнения одним станком при смене соответствующей технологической оснастки следующих операций обработки камнесамоцветного сырья алмазным инструментом: распиловка породы (сырья) произвольной формы на тонкостенные пластины в поворотных тисках, разрезка пластин на заготовки призматической формы, изготовление кабошонов с помощью копировального устройства из призматических заготовок, полировка изделий - пластин, кабошонов и т.д. на полировальных кругах.
Настоящее изобретение иллюстрируется конкретным примером исполнения станка, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения приведенной совокупностью существенных признаков требуемого технического результата.
На фиг.1 изображен общий вид станка;
фиг.2 - то же, что на фиг.1, вид сбоку;
фиг.3 - кабина;
фиг.4 - ванна;
фиг.5 - станина;
фиг.6 - основание;
фиг.7 - установка оправки с полировальными кругами;
фиг.8 - оправка с полировальными кругами;
фиг.9 - установка столика;
фиг.10 - столик, вид сверху;
фиг.11 - сечение А-А по фиг.10;
фиг.12 - установка поворотных тисков;
фиг.13 - поворотные тиски, вид сбоку;
фиг.14 - вид А по фиг.13;
фиг.15 - установка копировального устройства;
фиг.16 - копировальное устройство, вид сверху;
фиг.17 - вид Б по фиг.16.
Согласно настоящему изобретению рассматривается станок, применяемый как по прямому назначению - для обработки камней, так и для обработки алмазным инструментом других твердых материалов или полировки деталей различного назначения. Станок - многооперационный станок с возможностью выполнения на нем нескольких технологических операций камнеобработки характеризуется коротким временем смены (2-3 минуты) технологической оснастки. Один такой станок заменяет несколько специальных камнеобрабатывающих станков, что дает экономию производственных площадей при организации камнерезного производства.
Многооперационный камнеобрабатывающий станок по настоящему изобретению содержит станину для размещения соответствующего технологического приспособления для обработки камня, электродвигатель для привода шпинделя.
Станина образована двумя вертикальными плитами, жестко соединенными тремя скалками, две из которых являются направляющими для перемещения в горизонтальном направлении с помощью ходового винта с маховичком каретки, выполненной с осью, предназначенной для размещения двух из набора четырех технологических приспособлений, располагаемых вертикально в режиме хранения и поворотно перемещаемых в зону между двумя вертикальными плитами станины, в расточке левой плиты которой установлен приводимый во вращение от электродвигателя горизонтальный шпиндель для закрепления рабочего режущего инструмента или соответствующей оправки, а в расточке правой плиты - подвижное в продольном направлении за счет вращения центровочное устройство.
Первое приспособление из набора, используемое для распиловка камня на пластины, представляет собой поворотно монтируемые на оси каретки тиски, выполненные с возможностью регулируемого перемещения вдоль направляющих станины и изменения расстояния между элементами закрепления камня.
Второе приспособление из набора, используемое для разрезки пластин камня на заготовки, представляет собой поворотно монтируемый на оси каретки стол с линейкой и прорезями различной ширины.
Третье приспособление из набора, используемое для изготовления кабошонов методом обката, представляет собой поворотно монтируемое на оси каретки копировальное устройство в виде приводных от электродвигателя двух шпинделей для закрепления оправки с заготовкой в одном из них и оправки с образцом кабошона для копирования в другом из них.
Четвертое приспособление из набора, используемое для полирования изделий периферией кругов, представляет собой закрепляемую в горизонтальном шпинделе и центровочном устройстве оправку с набором полировочных кругов.
На одном станке возможно выполнение нескольких технологических операций по обработке камня:
- распиловка породы (сырья) произвольной формы на тонкостенные пластины в поворотных тисках, разрезка пластин на заготовки призматической формы, изготовление кабошонов из призматических заготовок с помощью копировального устройства, полировка изделий - пластин, кабошонов и т.д. на полировальных кругах;
- наличие в станке механизма смены приспособлений, выполненного в виде каретки с горизонтальной осью в верхней части, на которой закреплено несколько приспособлений;
- наладка станка на конкретную технологическую операцию осуществляется установкой одного из приспособлений в рабочую зону станка поворотом на оси, в то время как остальные приспособления находятся в зоне ожидания (гаражной части - за кабиной станка) в вертикальном положении, при переналадке приспособления меняются местами;
- защита рабочего от брызг и грязи с помощью съемной кабины, закрывающей рабочую зону при выполнении любой из перечисленных выше операций;
- защита каретки и ее направляющих от коррозии и износа в результате их расположения вне рабочей зоны, за кабиной станка;
- наличие в станке заднего центра для установки в шпиндель длинных оправок с полировальными кругами;
- напольное исполнение станка позволяет хранить в его тумбе различный инструмент и оснастку.
Ниже рассматривается пример конкретного исполнения такого многооперационного камнеобрабатывающего станка.
Общий вид станка представлен на фиг.1 и 2.
Несущая конструкция станка представляет собой станину 1 (фиг.5), являющуюся базовым узлом станка. Станина 1 образована двумя вертикальными плитами 2 и 3, жестко соединенными тремя скалками, две из которых являются направляющими 4 для горизонтального перемещения каретки 5 с помощью ходового винта с маховичком 6.
В расточке левой плиты 2 установлен горизонтальный шпиндель 7, в расточке правой плиты - подвижный в продольном направлении за счет вращения задний центр 8. Привод шпинделя осуществляется от электродвигателя 9 с помощью клинового ремня 10 и сменных шкивов. Электродвигатель привода шпинделя расположен в основании станка на плите. Натяжение ремня осуществляется перемещением плиты.
Основание 11 станка сварено из уголков и имеет форму тумбы (фиг.6) с полками для хранения инструмента и оснастки. С правой стороны тумбы станка расположен откидной столик 12 (фиг.1) для легкой оснастки, который может убираться поворотом вниз. Горизонтальное положение станка может быть отрегулировано с помощью регулируемых по высоте опор 13, расположенных в нижней части тумбы.
Станок снабжен размещаемой в нижней части станины между двумя вертикальными плитами ванной 14 (фиг.4) для воды, задняя вертикальная стенка которой расположена между кареткой и горизонтальным шпинделем, а часть передней стенки отогнута для образования горизонтальной площадки для инструмента.
Вода подается в зону резания смачиванием нижней части инструмента. Передняя часть ванны - наклонная и выступает горизонтально вперед. Эта часть ванны может быть использована как столик 15 для раскладки заготовок при работе на станке. Для слива воды и шлама в задней части ванны имеется патрубок с краном и шлангом.
Зона обработки закрывается съемной кабиной 16 (фиг.1-3) с верхним освещением и прозрачным оргстеклом 17 впереди, выполняющим функцию стеклопластиковой защиты. На внешней стороне каждой вертикальной плиты станины расположено посадочное место для съемной установки на станине кабины (колпака) с прозрачной передней стенкой (оргстекло).
В лицевой панели станка, закрепленной на тумбе, расположен пульт 18 с кнопками управления станком.
Кнопки предназначены для
- включения/выключения вращения шпинделя,
- включения/выключения вращения копировальной головки,
- включение /выключения освещения рабочей зоны.
Выполнять необходимые действия при обработке изделия вручную можно через проем кабины между столиком и стеклопластиковой защитой.
За кабиной станка, в гаражной части, расположена каретка 5 станины, которая перемещается по двум горизонтальным круговым направляющим 4. Перемещение каретки осуществляется вручную вращением маховичка ходового винта.
Каретка предназначена для крепления на ней различной технологической оснастки. Для этого в верхней части каретки имеется ось 19 для крепления оснастки. Ось 19 расположена над направляющими 4 для перемещения каретки. Одновременно на ось может быть закреплено два типа технологической оснастки. Это дает возможность быстрой переналадки станка с одной операции на другую. Установка приспособления в рабочую зону или возврат его в гаражную часть осуществляется при снятой кабине поворотом приспособления на оси 19 каретки 5.
Первой технологической операцией по обработке камня, которая может быть выполнена на станке, является распиловка камня на пластины (фиг.12-14).
Для крепления камня используются монтируемые на станине 1 поворотные тиски с рукояткой 20 для ручного вращения. Применение поворотных тисков обеспечивает двойной рез камня. Подача камня на круг при распиловке осуществляется весом камня, а усилие подачи регулируется противовесом 21. Подача воды в зону резания осуществляется смачиванием круга в ванне. Для настройки станка на заданную толщину отрезаемой пластины надо переместить каретку, на которой закреплены тиски, с помощью маховичка ходового винта.
Крепление камня 22 произвольной формы осуществляется в установленных на валах 23 тисках 24, в которых камень 22 удерживается винтами 25, вворачиваемыми в тиски 24. Указанные тиски могут перемещаться по двум валам 23 и сближаться или раздвигаться по направляющей 26 относительно друг друга за счет вращения ходового винта 27.
Поворотные тиски монтируются на оси 19 каретки, как это показано на фиг.12.
Вторая технологическая операция камнеобработки - разрезка пластин на заготовки (призмы) для изготовления кабошонов, на вставки для мозаики и т.д. (фиг.9-10).
Для выполнения этой операции из зоны ожидания в зону обработки поворотом вокруг оси 19 опускается столик 28 с пазом/ами 29 для отрезного круга 30 и линейкой 31 для установки ширины заготовок, которая выполнена с возможностью поперечного перемещения с последующей фиксацией. Пазы 29 могут выполняться разной ширины для узкого и широкого инструмента, как это показано на фиг.10. Столик выполнен с возможностью закрепления на оси 19 так, что после установки отрезной круг на требуемую высоту выступает через паз над поверхностью столика.
Верхняя часть круга, выступающая над столиком, закрывается радиусным ограждением на магнитном основании.
Подача воды в зону обработки может быть обеспечена как с помощью капельницы, расположенной выше зоны резания, так и смачиванием круга в ванне.
Третьей технологической операцией камнеобработки, выполняемой на этом станке, является изготовление кабошонов с помощью копировального устройства методом обката (фиг.15-17).
Копировальное устройство имеет два шпинделя 32, синхронно вращающихся через редуктор от электродвигателя 33. В один шпиндель устанавливается оправка с заготовкой в форме призмы, а в другой - оправка с образцом кабошона для копирования.
При копировании заготовка обрабатывается, касаясь периферии вращающегося алмазного круга 34, закрепленного на шпинделе 7, а образец входит в контакт с упором, имитирующим шлифовальный круг и расположенным впереди круга, и не позволяет снять с заготовки лишний материал.
Цикл обработки начинается, когда устройство расположено горизонтально. Далее происходит обкат заготовки по копиру (образцу кабошона для копирования) с одновременным поворотом головки на 90° из горизонтального - в вертикальное положение. Для этого электродвигатель 33 с редуктором закреплен на одном плече 35 Г-образного рычага, другое плечо 36 которого смонтировано с возможностью поворота по крайней мере на 90°.
Копировальное устройство имеет возможность выполнять четыре движения: синхронное вращение двух шпинделей 32, поворот электродвигателя с редуктором вокруг продольной оси кронштейна, роль которого выполняет плечо 35 рычага, качание на оси 19 и перемещение вдоль оси 19 (настройка).
Четвертая технологическая операция, выполняемая на станке, - полировка изделий периферией войлочных, фетровых или иных кругов (фиг.7, 8).
На одной оправке может быть установлено несколько кругов разной твердости под разные полировальные материалы. Оправка с кругами 37 устанавливается одним концом в шпиндель 7, а другим - в подвижный задний центр 8, с помощью которого она и фиксируется. Полировать изделие можно вручную, удерживая оправку с камнем в руках, а также с помощью копировальной головки, в этом случае вращение камня осуществляется электродвигателем.
Многооперационный малогабаритный камнеобрабатывающий станок, предназначенный для обработки камнесамоцветного сырья алмазным инструментом, обеспечивает замену нескольких специальных станков и позволяет сократить производственные площади. Станок обеспечивает выполнение нескольких технологических операций по обработке камня: распиловка породы (сырья) произвольной формы на тонкостенные пластины в поворотных тисках, разрезка пластин на заготовки призматической формы, изготовление кабошонов из призматических заготовок с помощью копировального устройства, полировка изделий - пластин, кабошонов и т.д. на полировальных кругах.
Сокращение времени наладки обеспечивается механизмом смены приспособлений, выполненным в виде каретки с горизонтальной осью в верхней части, на которой закреплено несколько приспособлений. Наладка станка на конкретную технологическую операцию осуществляется установкой одного из приспособлений в рабочую зону станка поворотом на оси, в то время как остальные приспособления находятся в зоне ожидания (в гаражной части - за кабиной станка) в вертикальном положении, и при переналадке приспособления меняются местами. Защита рабочего от брызг и грязи обеспечивается установкой на станке съемной кабины, закрывающей рабочую зону при выполнении любой из перечисленных выше операций. Так как каретка и направляющие расположены вне рабочей зоны, за кабиной станка, то каретка и ее направляющие хорошо защищены от коррозии и износа. Станок имеет напольное исполнение, т.е. установлен на тумбе, в которой предусмотрены полка и инструментальный стеллаж для хранения инструмента и оснастки.
Настоящее изобретение промышленно применимо, так как может быть реализовано с использованием широко применяемых при изготовлении станков машиностроительных технологий.
1. Многооперационный камнеобрабатывающий станок, содержащий станину для размещения соответствующего технологического приспособления для обработки камня, электродвигатель для привода шпинделя, отличающийся тем, что станина образована двумя вертикальными плитами, жестко соединенными тремя скалками, две из которых являются направляющими для перемещения в горизонтальном направлении с помощью ходового винта с маховичком каретки, выполненной с осью, расположенной над направляющими для перемещения каретки и предназначенной для размещения двух из набора четырех технологических приспособлений, располагаемых вертикально в режиме хранения и поворотно перемещаемых в зону между двумя вертикальными плитами станины, в расточке левой плиты которой установлен приводимый во вращение от электродвигателя горизонтальный шпиндель для закрепления рабочего режущего инструмента или соответствующей оправки, а в расточке правой плиты - подвижное в продольном направлении за счет вращения центровочное устройство, при этом станок снабжен размещаемой в нижней части станины между двумя вертикальными плитами ванной, задняя вертикальная стенка которой расположена между кареткой и горизонтальным шпинделем, а часть передней стенки отогнута для образования горизонтальной площадки для инструмента, на внешней стороне каждой вертикальной плиты станины расположено посадочное место для съемной установки на станине колпака с прозрачной передней стенкой, а первое приспособление, используемое для распиловки камня на пластины, представляет собой поворотно монтируемые на оси каретки тиски, выполненные с возможностью регулируемого перемещения вдоль направляющих станины и изменения расстояния между элементами закрепления камня, второе приспособление, используемое для разрезки пластин камня на заготовки, представляет собой поворотно монтируемый на оси каретки стол с линейкой и прорезями различной ширины, третье приспособление, используемое для изготовления кабошонов методом обката, представляет собой поворотно монтируемое на оси каретки копировальное устройство в виде приводных от электродвигателя двух шпинделей для закрепления оправки с заготовкой в одном из них и оправки с образцом кабошона для копирования в другом из них, а четвертое приспособление, используемое для полирования изделий периферией кругов, представляет собой закрепляемую в горизонтальном шпинделе и центровочном устройстве оправку с набором полировочных кругов.
2. Станок по п.1, отличающийся тем, что станина установлена на основании, представляющем собой тумбу, в которой смонтированы полка и инструментальный стеллаж для хранения инструмента и оснастки.
3. Станок по п.2, отличающийся тем, что на стенке тумбы смонтирован откидной столик.
