СТАНОК МНОГОЦЕЛЕВОЙ С ЧИСЛОВЫМ ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ, ЛАЗЕРНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ ГОЛОВКОЙ И АВТОМАТИЧЕСКОЙ СМЕНОЙ ИНСТРУМЕНТА Российский патент 2012 года по МПК B23Q39/02 B23K26/36 B23P23/04 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для обработки деталей сложной формы без переустановки с максимальной концентрацией операций для выполнения токарных, сверлильных, фрезерных, расточных, зубофрезерных и шлифовальных операций, резки, полирования и с использованием лазера для сверления, требующих движения инструмента одновременно по 3-5 координатам.

Известные ранее многоцелевые станки позволяли выполнять операции сверления, фрезерования, растачивания, нарезания резьбы, производить обработку деталей сложной формы по трем, четырем и пяти координатам [1], [2], [3].

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей станка за счет увеличения числа производимых операций, а именно станок может в дополнение к вышеперечисленным операциям производить токарные виды работ, шлифование и зубофрезерование с одной установки, также с помощью встроенной в шпиндельную бабку лазерной оптической головки - сверление, в том числе и микроскопических отверстий, резку металлов без образования заусенцев, при помощи расфокусировки производить лазерное полирование, оплавляя гребешки металла, производить лазерное упрочнение.

Жесткость несущей системы позволяет обеспечить высокую точность обработки. Станок выполнен на линейных направляющих качения, обеспечивающих высокую точность перемещений и имеющих малый коэффициент трения. Приводные электродвигатели обеспечивают бесступенчатое регулирование подач по всем координатам. Приводом встроенного вращающегося стола является торкмотор, который позволяет вращать планшайбу с необходимыми оборотами и крутящим моментом, а также позиционировать в любом угловом положении с необходимой точностью. Шпиндель представляет собой шпиндель-мотор со встроенным механизмом зажима-отжима инструмента, охлаждением обмотки статора, устройством подачи смазочно-охлаждающей жидкости через инструмент, а также устройством фиксации углового положения инструмента, что необходимо для токарных видов обработки. Максимальная частота вращения шпинделя 12000 об/мин, что позволяет совместно с вращением стола производить шлифовальные виды работ. Встроенная оптическая головка в шпиндельную бабку параллельно со шпиндель-мотором также имеет все функции движения, позволяющие использовать лазерное излучение по заданию ЧПУ. Все операции оснащены устройством автоматической уборки стружки и отводом смазочно-охлаждающей жидкости из зоны резания с исключением попадания продуктов обработки на исполнительные узлы станка, определяющие его точность и работоспособность.

На станке используется централизованная импульсная смазка направляющих, управляемая от системы числового программного управления станка.

На фигуре 1 представлен общий вид станка.

На фигуре 2 представлена встройка лазерной оптической головки.

Основание 1 представляет собой жесткую, массивную, устойчивую конструкцию Т-образной формы, на которую монтируются линейные направляющие качения, по которым перемещаются вращающийся стол 2 и проставка 3 с колонной 4. Колонна 4 представляет собой жесткую литую конструкцию коробчатой формы. По направляющим, закрепленным на колонне, перемещается шпиндельная бабка 5 с установленной на ней поворотной шпиндельной головкой 6. Перемещение осуществляется приводами 7, 8, 9 с высокомоментными электродвигателями посредством шарико-винтовых передач. Для расширения технологических операций обрабатывающий центр оснащен инструментальным магазином 10 на 40 инструментов, автоматически по команде ЧПУ подающий инструмент в шпиндельное устройство. На кронштейне 11 установлена лазерная головка 12. Лазерный излучатель с оптико-волоконной связью установлен на корпусе шпиндельной бабки 6, закрытой шторкой, автоматически открывающей оптическую лазерную головку по команде ЧПУ. Оптико-волоконный кабель смонтирован в пружину сжатия 13 посредством круглой петли 14, укладывается при повороте шпиндельной головки на 90°, сжимая пружину сжатия с оптико-волоконной связью в изогнутый по радиусу изгиба оптиковолоконного кабеля короб 15, закрепленный на кронштейне 16. При повороте шпиндельной головки с оптической головкой в исходное положение петля 14 сжимается, занимая первоначальное состояние, регламентированное радиусом изгиба оптико-волоконного кабеля.

Станок работает следующим образом: обрабатываемую деталь устанавливают на столе поз.2, (также возможна установка в приспособлении) и зажимают. Оператор включает систему ЧПУ, и цикл работы начинается. Инструмент устанавливается в конус шпинделя поз.6 из инструментального магазина поз.10 автоматически. Поворотный шпиндель поз.6 с инструментом вращается с заданной частотой вращения и может производить кроме операций сверления, фрезерования, растачивания также зубофрезерование или шлифование горизонтально, вертикально или под углом в зависимости от требуемой обработки детали сложной формы с одной установки. При проведении токарных видов работ в поворотный шпиндель поз.6, который фиксируется от вращения, устанавливается не вращающийся инструмент (резец). Встроенный вращающийся с большей частотой стол поз.3 (ось С) перемещается в поперечном направлении (ось Y), позиционируется в любом угловом положении для выполнения токарных, сверлильных, фрезерных и расточных видов работ, а также операций зубофрезерования, шлифования и лазерных операций с одной установки, расширяя, таким образом, технологические возможности станка. Лазерное устройство вступает в работу по команде ЧПУ.

Приводы координат управляются системой ЧПУ независимо друг от друга. После выполнения заданной программы инструмент отводится от детали, и цикл обработки детали закончен.

Источники информации

1. Свидетельство №10361 на полезную модель «Станок многоцелевой вертикальный сверлильно-фрезерно-расточный с крестовым столом, ЧПУ и АСИ».

2. Патент №72892 на полезную модель «Станок многоцелевой вертикальный сверлильно-фрезерно-расточный с возможностью производства шлифовальных работ, с числовым программным управлением и автоматической сменой инструмента».

3. Проспект ООО НТО «IRE-Polus». Оптические головки.

Станок содержит неподвижную станину, колонну, имеющую возможность перемещения продольно по направляющим станины, шпиндельную бабку, имеющую возможность перемещения продольно и вертикально по направляющим, закрепленным на колонне, инструментальный магазин, устройство смены заготовок, ограждение зоны резания «кабинетного типа». Для расширения технологических возможностей он снабжен поворотной шпиндельной головкой, установленной на шпиндельной бабке, лазерной оптической головкой, выполненной с возможностью автоматического открытия по команде ЧПУ, лазерным излучателем и оптико-волоконным кабелем, которой смонтирован в пружину сжатия в виде петли, уложен в изогнутый по его радиусу изгиба короб с возможностью сжатия упомянутой петли и занятия первоначального состояния с регламентированным радиусом изгиба оптико-волоконного кабеля при повороте шпиндельной головки и лазерной оптической головки. 2 ил.

Станок многоцелевой с числовым программным управлением (ЧПУ), лазерной оптической головкой и автоматической сменой инструмента, содержащий неподвижную станину, колонну, имеющую возможность перемещения продольно по направляющим станины, шпиндельную бабку, имеющую возможность перемещения продольно и вертикально по направляющим, закрепленным на колонне, инструментальный магазин, устройство смены заготовок, ограждение зоны резания «кабинетного типа», отличающийся тем, что он снабжен поворотной шпиндельной головкой, установленной на шпиндельной бабке, лазерной оптической головкой, выполненной с возможностью автоматического открытия по команде ЧПУ, лазерным излучателем и оптико-волоконным кабелем, которой смонтирован в пружину сжатия в виде петли, уложен в изогнутый по его радиусу изгиба короб с возможностью сжатия упомянутой петли и занятия первоначального состояния с регламентированным радиусом изгиба оптико-волоконного кабеля при повороте шпиндельной головки и лазерной оптической головки.