СВЕРЛИЛЬНО-ФРЕЗЕРНЫЙ СТАНОК Российский патент 1995 года по МПК B27F1/10 B27C9/04 

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к сверлильно-фрезерным станкам, осуществляющим обработку древесины методом пазового фрезерования, к шипорезным станкам, осуществляющим обработку скругленного шипа, а также специальным станкам, осуществляющим фасонную обработку деталей мебели.

Известны станки для закругления прямых шипов (см. патент США N 4056137, кл. 114-323, 1977, заявку СССР N 818867, кл. В 27 F 1/10, 1981), содержащие станину, подвижный стол для закрепления заготовки, один или несколько шпинделей с режущим инструментом и специальный привод инструмента.

Известны станки для обжима прямых шипов (см. реферативная информация "Мебель" N 1) М. ВНИПИЭИлеспром, 1975, с. 5, заявка СССР N 810489, кл. В 27 F 1/12, 1981), содержащие станину, ползун с пуансоном, рабочий стол с матрицами, стол для заготовок и транспортную систему.

Основным недостатком таких станков является их технологическая ограниченность. Все они используются как доработочные станки, не имеют возможности осуществлять полный цикл обработки скругленного шипа даже при усложнении конструкции и требуют обязательного наличия в технологическом цикле шипорезного станка.

Известны шипорезные станки для обработки скругленного шипа (см. заявку ФРГ N 2800567, кл. В 27 F 1/10, 1978, заявку Франции N 2376729, кл. В 27 F 1/08, 1978; заявку США N 4184525, кл. В 27 F 1/10, 1980, заявку СССР N 1380947, кл. В 27 F 1/10, 1988), содержащие станину, шпиндель с инструментом, стол для закрепления заготовки, а также систему приводов инструмента, шпинделя и стола для заготовки.

Основной недостаток таких станков заключается в том, что при достаточно сложной конструкции и наличии необходимого количества специальных приводов они не могут осуществлять обработку сопряженного со скругленным шипом закрытого паза. Такая технологическая ограниченность приводит к наличию в технологическом цикле дополнительного оборудования сверлильно-фрезерного (пазовального) станка.

Известны деревообрабатывающие станки (см. заявку Японии N 61-7922, кл. В 27 F 1/08, 1986), содержащие станину, шпиндель с инструментом, стол для закрепления заготовки и систему приводов инструмента, шпинделя и стола, включающую в себя по крайней мере четыре специальных привода и систему управления ими.

Хотя такие станки могут осуществлять полный цикл фасонной обработки скругленного шипа и сопрягаемого с ним паза, их сложность сравнима со сложностью пары заменяемых ими станков.

Известны сверлильно-фрезерные (пазовальные) станки (см. заявку СССР N 1114552, кл. В 27 С 9/04, 1984, станок СВПГ-1, Соловьев А.А. Наладка деревообрабатывающего оборудования. М. Высшая школа, 1982, с. 236, рис. 182), содержащие станину, движущийся суппорт с инструментом и движущийся стол с заготовкой.

Такие станки отличаются простотой конструкции, однако не имеют возможность обрабатывать скругленный шип.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является сверлильно-пазовальный станок сВПА-2 (см. Соловьев А.А. и Коротков В.И. Наладка деревообрабатывающего оборудования: Учебник для средн. проф. -техн. училищ, 2-е изд, перераб, и доп. М. Высшая школа, 1982, с. 235, рис. 180, с. 236, рис. 181), содержащий станину, стол для закрепления заготовки, имеющий возможность возвратно-поступательно перемещаться под действием линейного гидропривода, суппорт, на котором установлен привод вращения инструмента, и привод возвратно-поступательного перемещения в виде кривошипно-шатунного механизма с гидродвигателем, шарнирно связанный с суппортом, при этом суппорт связан со станиной осью качания.

Преимуществом такого станка является простота и надежность, что обусловило его широкое применение, однако ограниченные технологические возможности не позволяют осуществлять на нем полный цикл обработки соединения скругленный шип сопряженный паз.

Цель изобретения (создание универсального сверлильно-фрезерного станка достаточно простой конструкции, позволяющего обрабатывать как закрытый паз, так и сопряженный ему скругленный шип.

Для этого сверлильно-фрезерный станок, содержащий станину, стол для закрепления заготовки, имеющий возможность возвратно-поступательного перемещения, суппорт, состоящий из закрепленного на станине неподвижного звена и установленного на нем с возможностью перемещения стола, установленный на столе суппорта инструмент с приводом вращения и взаимодействующий с суппортом привод возвратно-поступательного перемещения, причем неподвижное звено суппорта представляет собой направляющую, по крайней мере часть которой выполнена криволинейной.

При этом направляющая суппорта может быть выполнена в виде плоского кулака, взаимодействующего с суппортом с помощью роликов, при этом профиль рабочей поверхности кулака соответствует профилю обрабатываемой поверхности заготовки.

Новое техническое свойство предлагаемого станка заключается в том, что появилась возможность, используя направляющие инструментального суппорта в качестве копира обрабатываемой поверхности заготовки, осуществлять на простейшем из известных сверлильно-фрезерном станке, помимо традиционных операций, фасонную обработку криволинейных поверхностей, например изготовлять скругленный шип, что расширяет технологические возможности сверлильно-фрезерного станка. При этом по сравнению с известными специальными и шипорезными станками, имеющими возможность, при соответствующем усложнении конструкции, осуществлять весь комплекс перечисленных выше операций, предлагаемый станок дополнительно отличается тем, что имеет наименьшее количество специальных приводов, т.е. является наиболее простым по конструкции.

Изобретательский уровень предлагаемого станка определяется тем, что известное устройство направляющая инструментального суппорта, применяется по новому назначению в качестве копира обрабатываемой поверхности заготовки, при этом известным свойством направляющей суппорта является ее свойство направлять движение суппорта вдоль линии преимущественного действия движущих сил привода, а в предлагаемом изобретении движение суппорта направляется вдоль линии, образующей обрабатываемую поверхность заготовки, особенно наглядно это при обработке криволинейной поверхности заготовки инструментом с суппорта, имеющего привод прямолинейного движения (например, в известном по заявке США N 3858630, кл. В 32 Q, 35/04, 1975, копировально-фрезерном станке инструментальный суппорт имеет ось качания и прямолинейную направляющую, вдоль которой перемещается под действием линейного гидропривода, а также копир, кинематически связанный с инструментальным суппортом при помощи системы механизмов и задающий суппорту суммарное перемещение по криволинейной траектории. Использование в таком станке криволинейных направляющих инструментального суппорта позволило бы избавиться от копира, системы передающих механизмов и системы традиционных направляющих, обеспечивающих суппорту две степени свободы), т.е. новое назначение направляющей суппорта не обусловлено ее известными свойствами. Также станок можно считать известным средством, где известная часть направляющая инструментального суппорта, заменяется также известной частью копиром детали, для достижения технического результата известной технологической универсальности станка, в отношении которого влияние именно такой замены не было установлено ранее.

На фиг. 1 показан станок, вид сверху; на фиг.2 сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 кинематическая схема станка.

Предлагаемый станок (см. фиг.1,2,3) содержит станину 1, на детали которой выполнен плоский кулак 2, рабочие поверхности которого образуют замкнутый кольцевой паз, а их профиль соответствует профилю скругленного шипа. Станок содержит суппорт 3, на котором закреплен электродвигатель 4, на валу которого посажена пальцевая фреза 5. На суппорте 3 с помощью кронштейна 6, соосно с валом двигателя 4 закреплена ось 7, на которую посажены ролики 8 и 9, соответственно взаимодействующие с рабочими поверхностями кулака 2. Суппорт 3 с помощью подшипников 10 связан с кривошипным валом 11, кривошип 12 которого при помощи резьбового соединения 13 жестко связан с кривошипом 14 кривошипного вала 15, посаженного в свою очередь на подшипниках 16 в станине 1 и жестко связанного с валом закрепленного на станине 1 гидродвигателя 17. Также с помощью подшипников суппорт 3 связан с соосным валу 11 кривошипным валом 18, кривошип 19 которого жестко связан с помощью резьбового соединения 20 с кривошипом 21 кривошипного вала 22, соосного с валом 15 и посаженного в подшипниковой опоре 23, закрепленной на станине 1. На закрепленный в станине палец 24 посажен трехплечий рычаг 25, имеющий возможность взаимодействовать с роликом 8 и закрепленным в станине 1 ограничительным пальцем 26. Рычаг 25 связан с пружиной 27, предварительно натянутой и связанной с кронштейном 28, закрепленным на станине 1. Также на станине 1 установлен стол 29 с линейным гидроприводом 30, имеющий возможность возвратно-поступательно перемещаться в направлении оси фрезы 5, при этом на столе 29 установлено зажимное устройство 31.

Станок работает следующим образом.

В исходном положении стол 29 с предварительно закрепленной на нем с помощью устройства 31 обрабатываемой заготовкой 32 выведен из зоны резания фрезы 5, двигатели 4 и 17 отключены, соответствующим взаимным расположением скрепленных между собой кривошипов 12 и 14, 19 и 21 задан определенный эксцентриситет осей валов 11 и 15, 18 и 22, определяющий величину хода суппорта 3, а именно ход суппорта под действием описанного кривошипного механизма равен удвоенному эксцентриситету упомянутых валов. При необходимости обрабатывать скругленный шип величина хода суппорта 3 устанавливается такой, чтобы суппорт 3 имел возможность с помощью роликов 8 и 9 пройти весь кольцеобразный паз кулака 2, а именно величина хода суппорта должна быть равной расстоянию между двумя наиболее удаленными точками траектории движения общего центра роликов (см. фиг.2, отрезок ВС). Включаются электродвигатель 4 и гидродвигатель 17, при этом начинает вращаться вал 15, сообщая через скрепленные между собой кривошипы 12 и 14, вал 11 и подшипники 10 движение суппорту 3. Симметричный упомянутому кривошипный механизм 18-23 копирует движение своего аналога, усиливая таким образом жесткость привода суппорта 3. Суппорт 3 движется с помощью роликов 8 и 9 вдоль паза кулака 2. При этом, так как кулак 2 выполнен вертикальным, а его паз кольцеобразным, траектория движения роликов 8 и 9 в пазу имеет верхнюю и нижнюю части. Двигаясь по верхней части траектории, суппорт 3 переходит на нижнюю часть траектории под действием сил собственного веса и веса размещенных на нем механизмов, а при переходе с нижней части траектории на верхнюю часть ролик 8 наезжает на одно из плеч рычага 25, предварительно удерживаемого с помощью пружины 27 в определенном положении на ограничительном пальце 26. При этом рычаг 25 поворачивается относительно оси пальца 24, дополнительно растягивает пружины 27, сходит с ограничительного пальца 26 и постоянно взаимодействует с усилием пружины 27 с роликом 8. При дальнейшем движении суппорта 3, когда ролик 8 приближается и достигается точки перевала траектории движения с нижней части на верхнюю, действие упомянутого привода суппорта 3 на ролик 8 ослабевает, а в самой точке перевала исчезает (см. фиг.2, точка В), усилие пружины 27 превосходит усилие упомянутого привода, а также усилие от собственного веса суппорта 3 и размещенных на нем механизмов, рычаг 25 поворачивается в исходное положение, поднимая ролик 8, а с ним и суппорт 3 на верхнюю часть траектории движения по кулаку 2, где возобновляется надежное действие упомянутого привода. При этом нижнюю часть траектории движения по кулаку 2 суппорт 3 проходит, соответственно фиг.2, в левую сторону, а верхнюю часть траектории движения, соответственно фиг.2, в правую сторону. Таким образом, суппорт 3 с помощью роликов 8 и 9 совершает круговое движение по кулаку 2, ось роликов и ось соосной с ним фрезы 5 описывает траекторию, форма которой соответствует форме профиля кольцевого паза кулака 2, т.е. форме скругленного шипа. При этом фреза 5 вращается на валу двигателя 4. Включается линейный гидропривод 30, под действием которого стол 29 поступательно перемещается в зону резания фрезы 5. Фреза 5 обрабатывает заготовку 32 известным на сверлильно-фрезерных станках способом, формируя на детали скругленный шип. По окончании обработки детали 32, стол 29 выводится приводом 30 из зоны резания фрезы 5, осуществляется замена заготовки 32 на следующую и вновь включается привод 30.

При необходимости изготавливать на этом же станке сопряженный скругленному шипу паз взаимным расположением кривошипов 12 и 14, 19 и 21 задается такая величина хода суппорта 3, при которой он проходит по кулаку 2 только одну из прямолинейных частей траектории движения (см. фиг.2, отрезок ДЕ), при этом работа станка аналогична описанной выше.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в том, что появилась возможность создать надежный и дешевый деревообрабатывающий станок, технологические возможности которого превосходят возможности аналогов.

Изобретение позволяет создать универсальный деревообрабатывающий сверлильно-фрезерный станок, который может обрабатывать как закрытый паз, так и сопряженный с ним скругленный шип. Станок содержит станину, стол для закрепления заготовки, имеющий возможность возвратно-поступательного перемещения, суппорт, состоящий из закрепленного на станине неподвижного звена и установленного на нем с возможностью перемещения стола, установленный на столе суппорта инструмент с приводом вращения и взаимодействующий с суппортом привод возвратно-поступательного перемещения, причем неподвижное звено суппорта представляет собой направляющую, по крайней мере часть которой выполнена криволинейной. В одном из вариантов выполнения направляющая суппорта выполнена в виде плоского кулака, взаимодействующего со столом суппорта посредством роликов, при этом профиль рабочей поверхности кулака соответствует профилю обрабатываемой поверхности заготовки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. СВЕРЛИЛЬНО-ФРЕЗЕРНЫЙ СТАНОК, содержащий станину, стол для закрепления заготовки с возможностью его возвратно-поступательного перемещения, суппорт, состоящий из закрепленного на станине неподвижного звена и установленного на нем с возможностью перемещения стола, установленный на столе суппорта инструмент с приводом вращения и взаимодействующий с суппортом привод возвратно-поступательного перемещения, отличающийся тем, что неподвижное звено суппорта выполнено в виде направляющей, по крайней мере часть которой выполнена криволинейной. 2. Станок по п.1, отличающийся тем, что направляющая суппорта выполнена в виде плоского кулака с возможностью его взаимодействия со столом суппорта посредством роликов, при этом профиль рабочей поверхности кулака соответствует профилю обрабатываемой поверхности заготовки.