Токарный обрабатывающий центр
Владельцы патента RU 2727133:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" (RU)
Токарный обрабатывающий центр содержит станину, шпиндельную бабку со шпинделем и патроном, линейные направляющие, приводы главного движения и подач, суппортный узел, включающий суппорт, установленный в параллельных оси шпинделя продольных линейных направляющих станины, поперечные салазки, установленные в расположенных перпендикулярно продольным направляющим станины линейных поперечных направляющих суппорта, инструментальную шпиндельную головку с приводом ее поворота вокруг оси, перпендикулярной линейным направляющим станины и суппорта, а также устройство числового программного управления, системы автоматической смены инструмента, охлаждения, смазки и удаления стружки. При этом шпиндельная бабка установлена в дополнительных линейных направляющих станины, перпендикулярных линейным направляющим станины и суппорта, а шпиндельная инструментальная головка с приводом ее поворота установлена непосредственно на поперечных салазках. Достигается повышение жесткости и виброустойчивости за счет снижения числа последовательно соединенных подвижных узлов. 5 ил.
Предлагаемое изобретение относится к области станкостроения и может быть использовано преимущественно в конструкциях токарных обрабатывающих центров - токарных станков, оснащенных дополнительными устройствами для осуществления технологических переходов фрезерования, сверления и других видов обработки вместе с основными токарными операциями за один установ заготовки. Предлагаемый токарный обрабатывающий центр предназначен для обработки коротких деталей.
Известен токарный обрабатывающий центр, содержащий станину, правую и левую шпиндельные бабки со шпинделями, патронами и приводами главного движения, а также линейные направляющие и приводы подач, один или более суппортных узлов, включающих суппорт, установленный в параллельных оси шпинделя продольных линейных направлявших станины, в линейных поперечных направляющих которого, расположенных перпендикулярно направляющим станины установлена стойка с наклонными линейными направляющими, в которых установлена каретка, снабженная шпиндельной инструментальной головкой, с приводом ее поворота в пределах ±105 угловых градусов вокруг оси, перпендикулярной плоскости наклонной направляющей, устройство числового программного управления, системы автоматической смены инструмента, охлаждения, смазки и удаления стружки (RU №44560, МПК В23В 17/00, д.п. 27.03.2005 г.).
Недостатками данного обрабатывающего центра являются значительная высота суппортного узла с инструментальной головкой и большое число последовательно соединенных подвижных узлов (четыре узла - суппорт, стойка, каретка и поворотная шпиндельная головка) что снижает жесткость и виброустойчивость станка, а также необходимость интерполяции движения двух приводов для перемещений инструмента в перпендикулярном направлении относительно оси шпинделей шпиндельных бабок и линейных направляющих поперечных салазок.
Известен так же токарный обрабатывающий центр, содержащий станину, правую и левую шпиндельные бабки со шпинделями, патронами и приводами главного движения, а также линейные направляющие и приводы подач, суппортный узел, включающий суппорт, установленный в параллельных оси шпинделя продольных линейных направлявших станины и поперечные салазки, установленные в расположенных перпендикулярно продольным направляющим станины линейных поперечных направляющих суппорта, ползун, установленный в линейных направляющих поперечных салазок, расположенных перпендикулярно линейным направляющим станины и суппорта и снабженный шпиндельной инструментальной головкой, с приводом поворота ее вокруг оси, параллельной линейным направляющим ползуна, а также устройство числового программного управления, системы автоматической смены инструмента, охлаждения, смазки и удаления стружки (Заявка на выдачу патента US 2017/0123408, G05B 19/4093, д.п. 11.01.2017 г.).
Недостатком данного устройства является большое число последовательно соединенных подвижных узлов (четыре узла - суппорт, поперечные салазки, ползун и поворотная шпиндельная инструментальная головка) в суппортном узле, что снижает жесткость и виброустойчивость станка.
Наиболее близким к заявляемому является токарный обрабатывающий центр, содержащий станину, линейные направляющие, приводы главного движения и подач, крестовый стол, включающий суппорт, установленный в параллельных оси шпинделя продольных линейных направлявших станины, поперечные салазки, установленные в расположенных перпендикулярно продольным направляющим станины линейных поперечных направляющих суппорта, а также шпиндельную бабку со шпинделем и патроном, жестко закрепленную на поперечных салазках, колонну с вертикальными линейными направляющими, перпендикулярными направляющим станины и суппорта, жестко установленную на станине оппозитно шпиндельной бабке, каретку, установленную в линейных направляющих колонны и снабженную шпиндельной инструментальной головкой, с приводом поворота ее вокруг оси, перпендикулярной линейным направляющим станины и колонны, а также устройство числового программного управления, системы автоматической смены инструмента, охлаждения, смазки и удаления стружки (Патент CN 106181450, B23Q 1/62, д.п. 29.08. 2016 г.).
Недостатками данного устройства является размещение шпиндельной бабки на крестовом столе, что снижает жесткость и виброустойчивость станка.
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение жесткости и виброустойчивости токарного обрабатывающего центра за счет снижения числа последовательно соединенных подвижных узлов.
Поставленная задача достигается тем, что в токарном обрабатывающем центре, содержащем станину, шпиндельную бабку со шпинделем и патроном, инструментальную, линейные направляющие, приводы главного движения и подач, суппортный узел, включающий суппорт, установленный в параллельных оси шпинделя продольных линейных направлявших станины, поперечные салазки, установленные в расположенных перпендикулярно продольным направляющим станины линейных поперечных направляющих суппорта, шпиндельную головку с приводом ее поворота вокруг оси, перпендикулярной линейным направляющим станины и суппорта, а также устройство числового программного управления, системы автоматической смены инструмента, охлаждения, смазки и удаления стружки, при этом шпиндельная бабка установлена в дополнительных линейных направляющих станины, перпендикулярных линейным направляющим станины и суппорта, а шпиндельная инструментальная головка с приводом ее поворота установлена на поперечных салазках.
Новым в предложенном решении является то, что в известном токарном обрабатывающем центре шпиндельная бабка установлена в дополнительных линейных направляющих станины, перпендикулярных линейным направляющим станины и суппорта, а шпиндельная инструментальная головка с приводом ее поворота установлена на поперечных салазках.
На фиг. 1 показана несущая система предлагаемого токарного обрабатывающего центра, фронтальная проекция; на фиг. 2 - несущая система предлагаемого токарного обрабатывающего центра, вид сверху; на фиг. 3 - вид А на фиг. 1; на фиг. 4 - местный вид Б на фиг. 3; на фиг. 5 - несущая система предлагаемого токарного обрабатывающего центра, аксонометрическая проекция.
Токарный обрабатывающий центр состоит из станины 1 с продольными линейными направляющими 2 оси Z, в которых установлен суппорт 3. Суппорт 3 имеет поперечные линейные направляющие 4 поперечных салазок 5 оси X. Привод линейных перемещений суппорта 3 и поперечных салазок 5 осуществляется электродвигателями 6 и 7 соответственно. На поперечных салазках 5 смонтирован привод поворота 8 шпиндельной инструментальной головки 9 вокруг круговой оси В. В шпинделе 10 инструментальной головки 9 устанавливается инструмент 11.
Станина 1 имеет так же дополнительные линейные направляющие 12 оси Y, расположенные перпендикулярно линейным направляющим 2 станины 1, а также линейным направляющим 4 суппорта 3. В дополнительных линейных направляющих 12 установлена шпиндельная бабка 13 со шпинделем 14, на котором закреплен кулачковый патрон 15. Вращение шпинделя 14 осуществляется относительно управляемой оси С. Геометрическая ось шпинделя S параллельна продольным линейным направляющим 2 станины 1. В патроне 15 закреплена обрабатываемая деталь 16. Привод линейных перемещений шпиндельной бабки 13 осуществляется электродвигателем 17. Станок снабжен устройством автоматической смены инструмента 18, а также устройством числового программного управления, а также системами охлаждения, смазки и удаления стружки (на фиг. не показаны). Приводы вращения шпинделей 10 и 14 интегрированы в конструкции шпиндельной инструментальной бабки 9 и шпиндельной бабки 13 соответственно.
Токарный обрабатывающий центр работает следующим образом. Включается устройство числового программного управления, а также система смазки. В патрон 15 устанавливается заготовка 16. Система смены инструмента 18 устанавливает инструмент 11 в шпиндель 10 инструментальной головки 9. Включаются системы охлаждения и удаления стружки. Далее по командам устройства числового программного управления осуществляется обработка детали 16. В процессе обработки за счет движения инструмента 11 в пространстве относительно детали 16 на ней могут обрабатываться лыски, отверстия, оси которых могут быть произвольно расположены, байонетные пазы, канавки сложной формы и скульптурные поверхности. При этом от электродвигателей 6,7, 17 в движение приводятся суппорт 3 по оси Z, параллельной геометрической оси шпинделя S и продольным направляющим 2 станины 1, поперечные салазки 5 (ось) и шпиндельная бабка 13 (ось Y), которые перемещаются по линейным направляющим 2, 4, 12. Шпиндель 14 при этом совершает управляемый поворот по координате С. При фиксации от поворота шпинделя 10 и закреплении в нем токарного инструмента возможна токарная обработка детали 16.
В данном техническом решении последовательно соединены три подвижных узла - суппорт поперечные салазки и поворотная шпиндельная инструментальная головка, а шпиндельная бабка установлена только на одних направляющих, что считается достаточно жесткой конструкцией. Поэтому данное техническое решение позволяет повысить жесткость и виброустойчивость токарного обрабатывающего центра по сравнению с известными конструкциями.
Использование разновидности направляющих: рельсовых направляющих качения или направляющих скольжения не является принципиальным. Направляющие скольжения по сравнению с направляющими качения обладают большим демпфированием и позволяют более эффективно гасить колебания, но проигрывают в точности позиционирования, требуют больших приводных сил и весьма трудоемки при монтаже за счет необходимости использования операций пригонки и регулировки. Рельсовые направляющие качения менее трудоемки в монтаже, обладают малым трением, что позволяет достичь более точного позиционирования, имеют меньшее демпфирование. Выбор той или иной разновидности направляющих может производиться изготовителем станка в зависимости от заданных условий его эксплуатации и не изменяет компоновку станка.
Использование предлагаемого устройства позволит создать токарный обрабатывающий центр для обработки коротких деталей с повышенной жесткостью и виброустойчивостью относительно существующих конструкций.
Токарный обрабатывающий центр, содержащий станину, линейные направляющие, приводы главного движения и подач, переднюю шпиндельную бабку с главным шпинделем и патроном, установленную в линейных направляющих, перпендикулярных оси главного шпинделя, суппортный узел, включающий суппорт, установленный в параллельных оси шпинделя продольных линейных направляющих станины, поперечные салазки, установленные в расположенных перпендикулярно продольным направляющим станины и передней шпиндельной бабки линейных поперечных направляющих суппорта, инструментальную шпиндельную головку с приводом ее поворота вокруг оси, перпендикулярной линейным направляющим станины и суппорта, а также устройство числового программного управления, системы автоматической смены инструмента, охлаждения, смазки и удаления стружки, отличающийся тем, что шпиндельная инструментальная головка с приводом ее поворота установлена непосредственно на поперечных салазках.
