АГРЕГАТНЫЙ СТАНОК С ЧПУ Российский патент 1997 года по МПК B23Q39/04 B23Q41/00 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к агрегатным станкам.

Существует большое разнообразие типов и типоразмеров конструкций агрегатных станков. Чаще всего агрегатные станки применяют в массовом и крупном серийном производстве /1, 2/. При наличии исполнительных узлов с регулиреумым электроприводом имеется возможность применения переналаживаемых шпиндельных и обрабатывающих узлов в агрегатных станках с ЧПУ. Но поворотные делительные столы с зажимными приспособлениями, как основные узлы агрегатного станка, затрудняют возможности автоматической переналадки и применения станков в серийном производстве.

Существующие агрегатные станки, как правило, имеют центральную станину, на которой стационарно закреплен поворотный делительный стол. К центральной станине крепятся боковые станины с исполнительными или шпиндельными узлами или отдельны агрегатные станки, собранные из нормализованных узлов. На поворотном делительном столе размещаются зажимные приспособления с закрепленными в них обрабатываемыми деталями. Поворотный делительный стол в свою очередь имеет неподвижный корпус-основание, круглую планшайбу, размещенную на корпусе, подъемно-поворотное устройство, встроенное в корпусе поворотно-делительного стола, необходимое для поворота, индексации и фиксации планшайбы. Зажимные приспособления с деталями равнорасположены на планшайбе. Количество зажимных приспособлений на планшайбе, как правило, определено количеством рабочих позиций агрегатного станка, и соответственно количеством индексирующих положений планшайбы на корпусе стола.

Аналогами могут служить агрегатные станки, представленные в технической литературе /1,3,4,5/.

Так, в /3/ на рис. 84б, с.196 рассматривается компоновка агрегатного станка с установленным на станине поворотным делительным столом. Агрегатные станки с ЧПУ показаны на с. 243, 244, рис. 115, 116. Станины рассматриваются в разделе "Несущая система агрегатных станков", с.182, например, рис.77, поворотные делительные столы, см. рис.57, с.153.

В литературе /4/ на фиг.7, стр.13 приводится центральное одноместное закрепление детали в одном приспособлении на поворотном делительном столе с обработкой с различных сторон. Общие компоновки аналогов многопозиционных агрегатных станков рассмотрены на с.18, фиг.11; фиг.22, с.28; фиг.23, с.30; фиг. 28, с.37. Станины агрегатных станков рассмотрены в разделе "Станины",с. 125. Приводятся подробное описание и схемы различных поворотных делительных столов в разделе "Столы", фиг. 72, 73, 75, 76, 82.

Широко представлены аналоги и в /1/. В /5/, рис.2. 32, с.110 приводится агрегатный узел, который является типовым решением современных агрегатных станков ЧПУ. Несколько агрегатных узлов крепятся к станине вокруг поворотного делительного стола.

В качестве прототипа принят агрегатный станок с квадратной станиной /1/, узлы которого показаны на рис.95б. Недостатками рассматриваемого прототипа и существующих аналогов агрегатных станков /1/ являются то, что поворотный делительный стол и зажимные приспособления на нем препятствуют или сильно затрудняют переналадку станка и быстросменность обрабатываемых деталей, ограничивают технологическую возможность применения агрегатных станков в условиях переналаживаемого гибкого производства.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение производительности и технологических возможностей агрегатного станка в условиях гибкого производства, что достигается за счет увеличения гибкости агрегатного станка, обеспечения при переналадке станка автоматизации смены корпуса поворотно-делительного стола. Техническим результатом является создание агрегатных станков со сменным поворотным делительным столом с обеспечением многоместной, многосторонней и многоинструментальной обработки для эксплуатации в серийном производстве.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в агрегатном станке корпус выполнен в виде рамы призматической формы с ребрами, имеющей внутреннюю полость и окна в гранях корпуса, и установлен с возможностью вертикального перемещения, поворота и смены на станине, при этом корпус имеет крестовину со втулками ориентации, которая своими выступами закреплена на ребрах со стороны нижней грани корпуса, а станина содержит верхнюю ступенчатую плиту с механизмами базирования и гидроприжимами крепления корпуса стола на ней, центральная часть ее приподнята и выполнена со сквозным окном прямоугольной формы таким образом, что центральная часть соответствует нижней грани корпуса стола и сквозное окно в плите станины совмещено при наложении с окном в нижней грани корпуса и сообщено с внутренней полостью станины и с внутренней полостью корпуса стола, а механизмы подъема и поворота подъемно-поворотного устройства сопряжены с крестовиной корпуса стола.

Механизмы базирования корпуса стола установлены на боковой части плиты станины вокруг центральной части плиты и имеют устройство ориентации корпуса стола, боковые упоры, которые состоят из регулируемых призматических планок, расположенных под углом друг к другу. Призматические планки упоров сопрягаются с боковыми гранями корпуса стола, а корпус стола прижат к призматическим планкам устройством ориентации.

Механизмы подъема и поворота подъемно-поворотного устройства имеют две соосно расположенные гильзы: внутреннюю и наружную, установленные с возможностью перенасыщения наружной по внутренней. Внутренняя гильза расположена на подшипниковых опорах корпуса гидропривода механизма подъема с возможностью вращения и соединена с установленными пальцами на ней соединена через подшипниковую опору вращения со штоком гидропривода подъема. Наружная гильза своей верхней частью размещена внутри окна плиты станины и сопряжена с крестовиной корпуса стола, а установочные пальцы на наружной гильзе сопряжены со втулками ориентации на крестовине.

Механизмы крепления корпуса стола на плите станины, выполненные в виде гидроприжимов с поворотными прихватами на штоковой части корпуса гидроприжимов, установлены на плите со стороны внутренней полости станины и размещены своей штоковой частью в совмещенных окнах плиты станины и нижней грани корпуса стола. Прихваты сопряжены с ребрами корпуса стола. Гидроприжимы равнорасположены по углам прямоугольного окна плиты станины вокруг наружной гильзы механизмов подъема и поворота.

На фиг.1 показан общий вид агрегатного станка в плане; на фиг.2 сменный поворотный делительный стол; на фиг.3 вид в плане подъемно-поворотного устройства; механизмов базирования и крепления стола на станине; на фиг.4 - разрез по В-В на фиг.3. На фиг.3 поворотный делительный стол условно не показан, на фиг. 4 корпус поворотного делительного стола со сменными плитами показан без обрабатываемых деталей.

Многопозиционный агрегатный станок в рассматриваемом варианте выполнен четырехпозиционным, состоит из центральной станины 1 с установленной на ней верхней ступенчатой плитой 2, подъемно-поворотного устройства 3, сменного поворотного делительного стола 4, агрегатных станков с ЧПУ 5, автоматического контрольного устройства 6, устройства 7 смены обрабатываемой детали 8 и установки заготовки 9.

Корпус 10 стола 4 фиг. 2 является многоместным и выполнен в виде многогранной рамы с боковыми гранями 11 и нижней гранью 12. Число боковых граней 11 на корпусе 10 равно числу рабочих позиций агрегатного станка. Стол 4 является сменным, не имеет постоянной кинематической связи и постоянного соединения с подъемно-поворотным устройством 3 и центральной станиной 1.

Для четырехпозиционного агрегатного станка (фиг. 1) корпус 10 стола 4 выполнен в виде куба с внутренней полостью 13. Со стороны боковых граней 11 корпуса 10 имеются окна 14 и окно 15 в нижней грани 12, сообщающиеся с внутренней полостью 13 корпуса 10, при этом ребра рамы 16 образуют со стороны каждой боковой грани 11 опорные поверхности с окнами 14 для установки и крепления на них сменных плит 17. На каждой плите 17 закреплены обрабатываемые детали 8 или заготовки 9, элементы базирования и крепления, которые условно не показаны.

На опорных поверхностях боковых граней 11 корпуса 10 имеются базирующие пальцы 18, а на сменных плитах 17 базирующие втулки 19. С помощью базирующих пальцев 18 и базирующих втулок 19 сменные плиты 17 с обрабатываемыми деталями 8, 9 базируются на опорных поверхностях боковых граней 11 корпуса 10 и крепятся винтами 20 (головки которых утоплены и не выступают над верхней плоскостью сменной плиты). При этом имеется четыре базирующих втулки 19 на сменной плите 17. Втулки 19 симметрично расположены относительно центра плиты 17.

Со стороны нижней грани 12 на корпусе 10 закреплена крестовина 21. Крестовина 21 установлена своими выступами 22 в углублениях 23 корпуса 10 так, что нижняя плоскость крестовины 21 и ее выступов 22 утоплены в корпусе 10 и не выступают относительно поверхности нижней грани 12 корпуса 10. В выступах 22 имеются втулки ориентации 24.

C помощью Т-образных пазов 25 и резьбовых отверстий 26 на сменных плитах 17 и сменных элементов приспособления (не показаны) закреплены заготовки 9. На корпусе 10 установлены сменные плиты 17 с возможностью базирования и закрепления на них для обработки деталей различной номенклатуры.

Верхняя плита 2 станины 1 выполнена ступенчатой по высоте. Центральная часть 27 сверху плиты 2 приподнята, а боковая часть 28 плиты 2 расположена ниже центральной части 27. На центральной части 27 установлен нижней гранью 12 корпус 10 стола 4 с возможностью смены, подъема и поворота. Центральная часть 27 плиты 2 выполнена в виде прямоугольника и по форме адекватна форме прилегающей нижней грани 12 корпуса 10 стола 4, например, в виде квадрата для агрегатного станка (фиг. 1). Размеры центральной части 27 плиты 2 выполнены меньше на величину δ ( для схода стружки и смазочно-охлаждающей жидкости при обработке), чем размеры прилегающей к ней нижней грани 12 корпуса 10 (фиг.4). Опорная поверхность нижней грани 12 корпуса 10 стола 4 полностью покрывает выступающую поверхность центральной части 27 плиты 2.

Центральная часть 27 плиты 2 имеет прямоугольное сквозное окно 29, размеры которого совпадают с размерами окна 15 в нижней грани 12 корпуса 10 стола 4. Окно 29 в центральной части 27 плиты 2 имеет сообщение с внутренней полостью центральной станины 1, а также имеет сообщение с внутренней полостью 13 корпуса 10 стола 4 через окно 15 со стороны нижней грани 12 корпуса 10.

На боковой части 28 плиты 2 вокруг центральной части 27 установлены под углом друг к другу боковые упоры, состоящие из регулируемых призматических планок 30. Боковые грани 11 корпуса 10 сопряжены с призматическими планками 30. При этом призматические планки 30 расположены со стороны боковых граней 11 корпуса 10, противоположной обрабатываемому инструменту и шпиндельным узлам. Имеется регулировка положения призматических планок 30 по двум координатам на поверхности боковой части 28. Призматические планки 30 имеют палец поворота 31, который выполнен эксцентричным. Дополнительное положение призматической планки 30 определено упорными планками 32 и болтами 33. Крепление призматических планок 30 на боковой части 28 плиты 2 осуществлено болтами 34.

Имеется устройство 35 ориентации и прижима корпуса 10, которое с помощью толкателя 36 прижимает корпус 10 одновременно к призматическим планкам 30. Устройство 35 расположено на боковой части 28 плиты 2 вдоль оси, являющейся диагональю корпуса 10 со стороны, противоположной призматическим планкам 30. Толкатель 36 выполнен в виде призмы, которая сопряжена с ребром 16 корпуса 10.

Для крепления стола 4 на центральной части 27 плиты 2 имеются механизмы крепления, например гидроприжимы 37. Гидроприжимы 37 установлены снизу плиты 2 со стороны внутренней полости станины 1 и равнорасположены по углам окна 29 плиты 2. Гидроприжимы 37 имеют гидроцилиндр с двухсторонним штоком. На нижней части штока 38 размещены упоры 39 управления. На нижней части корпуса 40 гидроцилиндра на кронштейне 41 установлены электрические датчики 42, 43, например конечные переключатели: 42 датчик верхнего положения штока гидроприжима 37 и 43 датчик нижнего положения
Верхняя часть штока 44 расположена в верхней удлиненной части 45 корпуса гидроцилиндра гидроприжима 37 с поворотным прихватом 46. Удлиненная часть 45 корпуса гидроприжима 37 с верхней частью штока 44 расположены внутри окна 29 центральной части 27 плиты 2 и окна 15 корпуса 10 стола 4. А прихваты 46, соединенные с верхней частью штока 44 во время крепления корпуса 10, расположены в окнах 14 со стороны внутренней полости 13 корпуса 10 и сопряжены с ребрами 16.

Подъемно-поворотное устройство 3 имеет механизмы вертикального перемещения и поворота стола 4. Механизмы подъемно-поворотного устройства 3 размещены во внутренней полости центральной станины 1 и закреплены на кронштейнах 47, 48. На кронштейне 48 установлен гидропривод 49 механизма вертикального перемещения стола 4 (механизма подъема). Корпус гидропривода 49 имеет три цилиндрические наружные поверхности 50, 51, 52, поверхность 50 для размещения и базирования гидропривода 49 в отверстии кронштейна 48. На посадочную поверхность 51 установлен нижний радиально-упорный подшипник 53, на посадочную поверхность 52 установлен верхний радиально-упорный подшипник 54. С помощью фланца 55 гидропривод 49 опирается и закрепляется на кронштейне 48 внутри станины 1.

Шток гидропривода 49 выполнен двусторонним. На нижней части штока 56 закреплен упор управления 57. На корпусе гидропривода 49 в нижней его части размещена скоба 58 с датчиками верхнего положения 59 и нижнего положения 60 штока гидропривода 49. На верхней части штока 61 установлена втулка- опора 62 с радиально-упорными подшипниками 63.

Гидропривод 49 является механизмом вертикального перемещения (подъема) и одновременно служит опорой механизма поворота стола 4. Механизм поворота, гидропривод 64 которого размещен на кронштейну 47, имеет две гильзы: внутреннюю 65 и наружную 66. Внутренняя гильза 65 с зубчатым колесом 67 установлена на подшипниках 53 и 54 корпуса гидропривода 49 и имеет возможность вращения относительно соосно расположенного внутри гильзы 65 гидропривода 49. Наружная гильза 66 установлена на подшипниках 63 соосно с гидроприводом 49. Наружная гильза 66 сопрягается с внутренней гильзой 65. Гильза 66 имеет возможность перемещения на гильзе 65 как по направляющей. Для обеспечения вертикального перемещения гильзы 66 по гильзе 65 без вращения на гильзе 66 имеется вертикально расположенный паз 68, а на гильзе 66 закреплена шпонка 69. Наружная гильза 66 своей верхней частью размещена внутри окна 29 плиты 2. На наружной гильзе 66 имеются установочные пальцы 70. Механизмы подъема и поворота через наружную гильзу 66 сопряжены с корпусом 10 стола 4 со стороны нижней грани 12, при этом установочные пальцы 70 расположены во втулках ориентации 24 крестовины 21.

Агрегатный станок работает следующим образом. Поворотный делительный стол 4 с расположенными на корпусе 10 со стороны боковых граней 11 сменными плитами 17 и закрепленными на них деталями 8 и заготовками 9 установлен на центральной части 27 верхней плиты 2 станины 1 и закреплен с помощью прихватов 46 гидроприжимов 37. Во время крепления стола 4 прихваты 46 всех гидроприжимов 37 введены в окна 14 боковых граней 11 со стороны внутренней полости 13 корпуса 10 и прижимают внутри окна 14 сверху ребра 16 нижней грани 12. При этом корпус 10 стола 4 с целью базирования прижат с помощью толкателя 36 устройства ориентации 35 к призматическим планкам 30 боковых упоров. Обработка деталей 8 осуществляется станками 5, скомпонованными из агрегатных узлов с ЧПУ. Во время обработки деталей 8 одновременно осуществляется контроль другой обработанной детали 8 на позиции с автоматическим контрольным устройством 6, а также на позиции смены осуществляется раскрепление, смена обработанной детали 8, установка новой заготовки 9 и ее закрепление с помощью автоматического устройства 7 смены деталей, например, с помощью автооператора или промышленного робота. При необходимости обработки деталей новой номенклатуры и для переналадки или смены зажимного приспособления имеется возможность смены плиты 17, установки на корпусе 10 плиты 17 с приспособлением для крепления заготовок 9 деталей нового наименования. Переналадка и смена приспособления на плитах 17 осуществляется вне агрегатного станка.

После проведения обработки деталей 8 и завершения цикла обработки прихваты 46 гидроприжимов 37 поднимаются, раскрепляя корпус 10 и поворачиваются при подъеме на 90^o в сторону внутренней полости 13, выходя из окон 14 боковых граней 11 корпуса 10. Толкатель 36 устройства ориентации 35 отводится от вертикального ребра 16 корпуса 10 стола 4.

Шток гидропривода 49 и наружная гильза 66 поднимаются, установочные пальцы 70 вводятся во втулки ориентации 24 крестовины 21. Наружная гильза 66 своей верхней частью сопрягается с крестовиной 21 и стол 4 поднимается до положения, когда нижняя грань 12 расположится над прихватами 46. Гидропривод поворота 64 поворачивает внутреннюю гильзу 65 через зубчатое колесо 67 и через шпоночное соединение: паз 68 шпонка 69 поворачивается наружная гильза 66 в верхнем положении, а соответственно расположенный на ней стол 4 вместе с обрабатываемыми деталями 8 и заготовкой 9.

После поворота корпуса 10 вместе с обрабатываемыми деталями на 90^o для агрегатного станка (фиг. 1) шток гидропривода подъема 49 опускается, переводит стол 4 в нижнее положение. После чего корпус 10 нижней гранью 12 устанавливается на центральной части 27 плиты 2 станины 1. Толкатель 36 устройства ориентации 35 при выдвижении прижимает корпус 10 боковыми гранями 11 со стороны, противоположной шпиндельным узлам станков 5 к призматическим планкам 30. При опускании штока гидропривода подъема 49 наружная гильза 66 опускается до положения, когда установочные пальцы 70 выведены из втулок ориентации 24 крестовины 21 корпуса 10. Прихваты 46 гидроприжимов 37 обеспечивают крепление корпуса 10 к центральной части 27 плиты 2. Во время повторения цикла обработки деталей 8 шток гидропривода поворота 64 переводится в исходное положение с одновременным поворотом наружной гильзы 66 и установочных пальцев 70 под корпусом 10 стола 4.

В период переналадки станка возможна смена корпуса 10 столов 4, регулируется положение призматических планок 30 боковых упоров. Для регулирования призматических планок 30, обеспечивающее изменение положения призматических планок 30 на боковой части 28 плиты 2, раскрепляются болты 34, регулируется положение призматических планок 30 с помощью болтов 33 и пальца поворота 31. После регулирования призматических планок 30 они вновь крепятся болтами 34.

Использование: станкостроение, в частности агрегатные станки с ЧПУ для многоинструментальной обработки корпусных деталей. Сущность изобретения: в агрегатном станке корпус поворотного делительного стола 4 установлен на центральной станине с возможностью вертикального перемещения, поворота и смены и выполнен в виде рамы призматической формы с ребрами. Корпус стола 4 имеет крестовину 21 со втулками ориентации, которая закреплена на ребрах со стороны нижней грани корпуса. Центральная станина имеет верхнюю плиту 2, центральная часть 27 ее приподнята и выполнена со сквозным окном. Сквозное окно в плите 2 совмещено с окном в нижней грани корпуса и сообщено с внутренней полостью станины и с внутренней полостью корпуса стола 4. Механизмы подъема и поворота подъемно-поворотного устройства 3 расположены во внутренней полости станины, а верхняя часть механизмов подъема и поворота размещена внутри окна плиты 2 станины и сопряжена с крестовиной 21 корпуса стола 4. Механизмы крепления корпуса стола 4 в виде гидроприжимов 37 с прихватами 46 установлены на плите 2 со стороны внутренней полости станины и своей штоковой частью размещены в совмещенных окнах центральной части 27 плиты 2 станины и нижней грани корпуса стола 4. Прихваты 46 сопряжены с ребрами корпуса стола 4. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Агрегатный станок с ЧПУ, имеющий станину с внутренней полостью и верхней плитой на ней, поворотный делительный стол на плите, механизмы подъема и поворота стола, расположенные в станине, гидроприжимы с поворотными прихватами, отличающийся тем, что поворотный делительный стол выполнен сменным, на его корпусе в виде многогранной призмы с внутренней полостью, прямоугольными окнами и ребрами закреплена крестовина в окне на нижней грани так, что плита имеет сверху боковую часть и приподнятую над боковой центральную часть, центральная часть выполнена со сквозным прямоугольным окном адекватно нижней грани корпуса стола и окно нижней грани стола совмещено с окном центральной части, тогда как на боковой части вокруг центральной части плиты установлены механизмы базирования, которые сопряжены с ребрами на боковых гранях стола, при этом механизмы подъема, поворота и крестовина стола имеют элементы ориентации и сопряжены между собой через окно в центральной части плиты и окно в столе, а гидроприжимы и прихваты размещены в углах окна центральной части плиты и в углах между крестовиной и ребрами в окне на нижней грани. 2. Станок по п. 1, отличающийся тем, что механизмы подъема и поворота выполнены в виде внутренней и наружной гильз, соосно расположенных относительно гидропривода подъема, при этом внутренняя гильза расположена на опорах вращения на корпусе гидропривода подъема, а наружная гильза соединена через дополнительную опору вращения со штоком гидропривода подъема с возможностью осевого перемещения по внутренней гильзе и верхней частью размещена внутри окна центральной части плиты, при этом элементы ориентации механизмов подъема и поворота расположены на наружной гильзе, а гидроприжимы вокруг наружной гильзы и прихваты сопряжены со стороны внутренней полости стола с ребрами внутри окон боковых граней. 3. Станок по п. 1, отличающийся тем, что центральная часть плиты имеет размеры меньше нижней грани стола.