МНОГОЦЕЛЕВОЙ СТАНОК

Изобретение относится к конструктивным элементам общей компоновки металлорежущего станка и может быть использовано в металлорежущих станках с ЧПУ для 4-х и 5-ти осевой обработки деталей сложной криволинейной формы.

Известен многоцелевой станок с автоматической сменой инструмента SU 1342669 А1, 07.10.1987, содержащий основание, магазин для автоматической смены инструмента, подвижный поворотный стол, колонну и шпиндельную бабку.

Недостатком известной конструкции является сложная защита направляющих, которая не позволяет полностью исключить попадание смазывающе-охлаждающей жидкости и продуктов обработки на направляющие и винтовые пары. Дополнительная установка на стол вращающегося опорного устройства для обработки деталей в 4-х и 5-ти координатах (поворотного стола) значительно увеличивает массу подвижных частей станка и приводит к ухудшению динамических характеристик станка.

Более близким к предлагаемому изобретению можно считать многоцелевой станок, содержащий основание, магазин для автоматической смены инструмента, подвижный поворотный стол, колонну и шпиндельную бабку, установленные с возможностью перемещения перпендикулярно перемещению поворотного стола (RU 2443534 С2, 27.02.2012).

Станок RU 2443534 позволяет обрабатывать детали в 4-х и 5-ти осях, но имеет большую массу подвижных частей.

Следует также отметить, что известные станки, как правило, оснащаются либо вертикальным, либо горизонтальным шпиндельным устройством и вращающимся поворотным устройством (поворотным столом), которые могут быть использованы только для выполнения определенных работ. Такое выполнение станков значительно снижает их технологические возможности и уменьшает гибкость производства.

Задача, на которую направлено настоящее изобретение, заключается в создании станка, не имеющего недостатков известных решений.

Техническим результатом изобретения является получение простой быстропереналаживаемой конструкции станка с расширенными технологическими возможностями, позволяющей выбирать конструктивное решение в соответствии с поставленной задачей сверлильно-фрезерно-расточной и токарной обработки заготовок различных типов из различных конструкционных материалов.

Сущность изобретения выражается в совокупности существенных признаков, в которой многоцелевой станок, содержащий основание, магазин для автоматической смены инструмента, подвижный поворотный стол, установленный на основании с возможностью горизонтального перемещения, колонну и шпиндельную бабку, размещенную с возможностью вертикального перемещения на колонне, которая установлена на основании с возможностью горизонтального перемещения, отличается от ближайшего аналога тем, что магазин снабжен плоскими фигурными боковинами, установлен на основании и имеет как минимум одну выступающую рабочую часть, которая ориентирована к плоскости перемещения шпиндельной бабки и расположена над плоскостью перемещения поворотного стола, при этом плоские фигурные боковины имеют ребра, вогнутые со стороны поворотного стола, а шпиндельная бабка и подвижный поворотный стол выполнены в виде сменных унифицированных мехатронных узлов.

В частных случаях выполнения или использования станок может содержать: ребра боковин со стороны поворотного стола, которые выполнены сближающимися к концу выступающей рабочей части магазина;

шпиндельную бабку в виде вертикального шпиндельного мехатронного узла для сверлильно-фрезерно-расточных работ;

шпиндельную бабку в виде вертикального шпиндельного мехатронного узла для сверлильно-фрезерно-расточных и токарных работ;

шпиндельную бабку в виде горизонтального шпиндельного мехатронного узла для сверлильно-фрезерно-расточных работ;

шпиндельную бабку в виде горизонтального шпиндельного мехатронного узла для сверлильно-фрезерно-расточных и токарных работ;

шпиндельную бабку в виде двухосевого шпиндельного мехатронного узла для сверлильно-фрезерно-расточных и токарных работ;

поворотный стол в виде одноосевого мехатронного узла для сверлильно-фрезерно-расточных работ;

поворотный стол в виде одноосевого мехатронного узла для сверлильно-фрезерно-расточных работ и токарных работ;

поворотный стол в виде двухосевого мехатронного узла для сверлильно-фрезерно-расточных работ;

поворотный стол в виде двухосевого мехатронного узла для сверлильно-фрезерно-расточных и токарных работ.

Как минимум, одна выступающая рабочая часть магазина может иметь участок над поворотным столом, длина которого составляет 1/2 до 4/5 поперечного размера поворотного стола.

Влияние перечисленных признаков предлагаемого изобретения на его технический результат в том, что перемещение колонны и шпиндельной бабки с установленным в ней шпиндельным устройством и поворотного стола при неподвижном креплении на основании станка устройства автоматической смены инструмента уменьшает массу подвижных частей станка и улучшает его динамические характеристики за счет уменьшения инертности подвижных частей.

Крепление устройства автоматической смены инструмента на основании обеспечено выполнением инструментального магазина с вогнутыми со стороны поворотного стола ребрами плоских фигурных боковин и выполнением с как минимум одной выступающей частью, ориентированной к плоскости перемещения шпиндельной бабки и расположенной над плоскостью перемещения поворотного стола.

Мехатронные сборочные единицы - шпиндельная бабка и поворотный стол позволяют оптимизировать конструкцию станка для выполнения конкретных технологических задач или расширить технологические возможности станка за счет быстрой смены адаптированных унифицированных мехатронных сборочных единиц.

Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг.1), где изображен общий вид многоцелевого станка с взаимозаменяемыми мехатронными узлами.

Многоцелевой станок содержит основание 1, устройство автоматической смены инструмента с магазином 2, установленное на основании 1, подвижный поворотный стол 3, колонну 4 и шпиндельную бабку 5. Колонна 4 и шпиндельная бабка 5 установлены с возможностью перемещения перпендикулярно перемещению поворотного стола 3. Магазин 2 снабжен плоскими фигурными боковинами 6 и защитным экраном (на чертеже не показан). Боковины 6 выполнены из металла и имеют толщину от 0,5 до 1,5 мм. Магазин 2 имеет как минимум одну выступающую рабочую часть 7. Выступающая рабочая часть 7 магазина 2 ориентирована к плоскости перемещения шпиндельной бабки 5 и расположена над плоскостью перемещения поворотного стола 3. Длина участка выступающей части 7 над поворотным столом 3 составляет от 1/2 до 4/5 поперечного размера поворотного стола 3. Плоские фигурные боковины 6 имеют ребра 8, вогнутые со стороны поворотного стола 3.

Ребра 8 боковин 6 со стороны поворотного стола 3 могут быть выполнены сближающимися к концу выступающей рабочей части 7 магазина.

Шпиндельная бабка 5 может быть выполнена в виде вертикального или горизонтального шпиндельного мехатронного узла для сверлильно-фрезерно-расточных работ и токарных работ или в виде предназначенного для этих работ двухосевого шпиндельного мехатронного узла.

Поворотный стол 3 может быть выполнен в виде одно- или двухосевого мехатронного узла для сверлильно-фрезерно-расточных и токарных работ.

При работе станка возможна быстрая смена адаптированных унифицированных мехатронных единиц, например, можно заменить шпиндельную бабку 5, выполненную в виде двухосевого шпиндельного мехатронного узла (с фиксацией шпинделя или без фиксации шпинделя) на шпиндельную бабку 9, выполненную в виде вертикального шпиндельного мехатронного узла (с фиксацией шпинделя или без фиксации шпинделя), либо на шпиндельную бабку 10, выполненную в виде горизонтального шпиндельного мехатронного узла (с фиксацией шпинделя или без фиксации шпинделя). С той же целью возможно заменить одноосевой поворотный стол 3 (фрезерный вариант) на одноосевой поворотный стол 11 (многофункциональный вариант) либо на поворотный стол 12, выполненный в виде двухосевого мехатронного узла (фрезерный вариант или многофункциональный вариант).

Во время обработки заготовки на станке происходит следующее:

- шпиндель с инструментом вращается с заданной частотой, производя обработку заготовки, установленной на поворотном столе;

- двухосевой шпиндельный мехатронный узел 5 может принимать любое угловое положение от горизонтального до вертикального или перемещаться непрерывно в одной или двух плоскостях по осям А и В;

- одноосевой поворотный стол 3 поворачивается непрерывно или позиционно на любой заданный угол (ось С);

- двухосевой поворотный стол 12 поворачивается непрерывно или позиционно на любой заданный угол по осям А и С;

- при необходимости производства наряду со сверлильно-фрезерно-расточными работами токарных работ для компоновки станка выбирается шпиндельная бабка 5 в виде двухосевого мехатронного узла с фиксацией шпинделя либо в виде вертикального мехатронного узла 9 с фиксацией шпинделя, либо в виде горизонтального мехатронного узла 10 с фиксацией шпинделя и многофункциональный одноосевой поворотный стол 11 с прямым приводом планшайбы либо многофункциональный двухосевой поворотный стол 12 с прямым приводом стола и планшайбы;

- шпиндельная бабка 5 перемещается вертикально по колонне 4 и горизонтально (продольно) вместе с колонной 4 по основанию 1;

- поворотный стол 3 перемещается горизонтально (поперечно) по основанию 1;

- скорость перемещения подвижных частей станка по линейным осям координат, частота вращения шпинделя, частота вращения и угловое положение двухосевого поворотного стола 12, частота вращения и угловое положение планшайбы двухосевого 12 и одноосевого поворотного стола 3, 11, частота вращения и угловое положение двухосевого шпиндельного мехатронного узла 5, фиксация шпинделя для производства токарных работ, работа устройства автоматической смены инструмента 2 производятся по команде УЧПУ станка.

За счет всего вышеперечисленного деталь может быть обработана по сложной криволинейной поверхности с пяти сторон. Движение по всем пяти координатам производятся в автоматическом цикле независимо друг от друга.