МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЙ СТАНОК Российский патент 2014 года по МПК B23B39/02 

Изобретение относится к машиностроению.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является металлорежущий станок с аэростатическими опорами, состоящими из направляющей станины станка и расположенной над ней с зазором планки и выполненными из нескольких секций, в которых располагают карманы, причем подвод и распределение воздуха к каждой секции выполнены независимыми через отверстие диаметром d под давлением и распределительные микроканавки глубиной t для развода воздуха по площади секции (Металлорежущие станки: Учебник для машиностроительных втузов / Под ред. В.Э. Пуша. М.: Машиностроение, 1985, с.350-351, рис.17.18 - прототип).

Недостатками известного устройства являются сравнительно невысокая точность и быстродействие работы аэростатических опор для направляющих металлорежущих станков.

Технически достижимый результат - повышение точности и быстродействия работы аэростатических опор для направляющих металлорежущих станков за счет предотвращения перетекания воздуха из одной секции в другую.

Это достигается тем, что в металлорежущем станке, содержащем протяженную станину коробчатого типа с горизонтальными направляющими, на одном из концов которой перпендикулярно ей закреплена вертикальная стойка с вертикальными направляющими для перемещения в вертикальной плоскости шпиндельной бабки с электродвигателем и расточной головкой, на станине установлены нижние салазки с возможностью движения по направляющим станины и верхние салазки, имеющие возможность движения в плоскости, перпендикулярной направляющим станины, на которых закреплен поворотный стол с установленной на нем монтажной плитой для базирования заготовки, причем в станине и стойке выполнены ребра и перегородки, при этом над направляющими станины с зазором расположены горизонтальные планки с образованием аэростатической опоры для направляющих, состоящей из секций, в которых расположены карманы, причем подвод воздуха под давлением и распределение его к каждой секции выполнены через отверстие и распределительные микроканавки для развода воздуха по площади секции, а секции выполнены прямоугольными и разделены дренажными каналами для предотвращения перетекания воздуха из одной секции в другую, причем общее число секций выбрано не менее трех, ширина направляющей - не менее 30 мм, а длина каждой секции - не более 500 мм, при этом расстояние от микроканавок до края направляющей - не менее 15 мм.

На фиг.1 приведена принципиальная схема секции аэростатической опоры для направляющих станков с замкнутой канавкой, на фиг.2 - схема секции аэростатической опоры с прямолинейной канавкой, на фиг.3 - конструктивная схема аэростатической опоры, на фиг.4 - вид сверху на опору при снятой планке, на фиг.5 - разрез А-А фиг.4, на фиг.6 - компоновочная схема с аэростатической опорой для направляющих.

Металлорежущий станок с аэростатической опорой для направляющих (фиг.6) содержит протяженную станину 8 коробчатого типа с горизонтальными направляющими 9, на одном из концов которой перпендикулярно ей закреплена вертикальная стойка 15 с вертикальными направляющими 16, по которым перемещается в вертикальной плоскости шпиндельная бабка 17 с электродвигателем 18 и расточной головкой 19.

На станине установлены нижние салазки 10, совершающие движение по направляющим 9 станины, и верхние салазки 11, перемещающиеся в плоскости, перпендикулярной направляющим 9 станины, на которых закреплен поворотный стол 12 с установленной на нем монтажной плитой 13, на которой базируется заготовка 14. В стенках станины 9 предусматриваются окна и вырезы по технологическим соображениям, а также для размещения внутри них некоторых вспомогательных устройств (элементов систем смазки и охлаждения, противовесов и др.). Для обеспечения высокой жесткости станину 8 и стойку 15 снабжают ребрами и перегородками (фиг.6). Основными материалами для станины 8 и стойки 15, удовлетворяющими условиям стабильности размеров, жесткости и виброустойчивости, являются чугуны, например марки СЧ15, и низкоуглеродистые стали, реже применяется бетон. Чугун обладает хорошими литейными свойствами, мало коробится, но имеет сравнительно низкие механические свойства.

Аэростатическая опора для направляющих (фиг.1-2) состоит из нескольких секций, разделенных дренажными каналами 4. Дренажные каналы 4 предотвращают перетекание воздуха из одной секции в другую, что повышает угловую жесткость воздушной подушки. Секции могут быть прямоугольными (фиг.1) в прямоугольных направляющих и частью кольца в кольцевых направляющих (не показано). Общее число секций должно быть не менее трех, предпочтительнее четыре секции, обеспечивающие наибольшую угловую устойчивость подвижного узла.

Аэростатические опоры включают саму направляющую 6 станины станка и расположенную над ней с зазором h планку 7 (фиг.3-4). Ширина направляющей В должна быть не менее 30 мм, а длина L каждой секции - не более 500 мм.

Каждая секция опоры имеет отверстие 5 диаметром d для подвода воздуха под давлением и распределительные микроканавки 1, 2, 3 глубиной t для развода воздуха по площади секции. Микроканавки в совокупности с поверхностью станины образуют капиллярные каналы. Таким образом, воздух из области высокого давления, пройдя последовательно через три сопротивления (дроссель, микроканавка и зазор h между неподвижной и подвижной частями опоры), выходит через зазор в окружающую среду. Расстояние от микроканавок 1, 2, 3 до края направляющей должно быть не менее 15 мм, так как при меньшем расстоянии расход воздуха резко возрастает. В направляющих шириной более 40 мм микроканавки 1 и 2 образуют замкнутый контур, воздух в который поступает от дросселя через поперечную канавку 3. В узких направляющих (шириной до 40 мм) микроканавка 2 проходит через середину секции параллельно длинной стороне секции.

Металлорежущий станок с аэростатической опорой для направляющих работает следующим образом.

Заготовка 14 устанавливается на монтажной плите 6 поворотного стола 12 и может перемещаться во взаимно перпендикулярных плоскостях за счет нижних салазок 10, совершающих движение по направляющим 9 станины, и верхних салазок 11, перемещающихся в плоскости, перпендикулярной направляющим 9 станины, на которых закреплен поворотный стол 12. Расточная головка 19 приводится во вращение от шпиндельной бабки 17 с электродвигателем 18, которая имеет возможность вертикального перемещения по вертикальным направляющим стойки 16.

В аэростатических направляющих добиваются разделения трущихся поверхностей подачей в карманы воздуха под давлением, в результате чего между сопряженными поверхностями 6 и 7 образуется воздушная подушка. Воздух, подаваемый под давлением, проходит через дроссель и распределяется по канавкам 1, 2, 3, при этом образуется воздушный слой, разделяющий поверхности планки 7 каретки станка и направляющую 6 станины станка. В зоне, ограниченной микроканавкой, создается повышенное давление воздуха. За пределами микроканавок давление воздуха плавно снижается до атмосферного. Таким образом, воздух из области высокого давления, пройдя последовательно через три сопротивления (дроссель, микроканавка и зазор h между неподвижной и подвижной частями опоры), выходит через зазор в окружающую среду, т.е. назначение микроканавок - распределение сжатого воздуха по смазочному зазору. Для устранения опасности потери устойчивости и возбуждения интенсивных колебаний карманы и распределительные канавки делают в виде треугольного профиля для обеспечения небольшого сжимаемого объема воздуха в них (фиг.5).

Металлорежущий станок содержит протяженную станину коробчатого типа с горизонтальными направляющими, на одном из концов которой перпендикулярно ей закреплена вертикальная стойка с вертикальными направляющими для перемещения в вертикальной плоскости шпиндельной бабки с электродвигателем и расточной головкой, на станине установлены нижние салазки с возможностью движения по направляющим станины и верхние салазки, имеющие возможность движения в плоскости, перпендикулярной направляющим станины, на которых закреплен поворотный стол с установленной на нем монтажной плитой для базирования заготовки. Над направляющими станины с зазором расположены горизонтальные планки с образованием аэростатической опоры для направляющих, состоящей из секций, в которых расположены карманы, причем подвод воздуха под давлением и распределение его к каждой секции выполнены через отверстие и распределительные микроканавки для развода воздуха по площади секции. Для повышения точности и быстродействия аэростатических опор секции выполнены прямоугольными и разделены дренажными каналами для предотвращения перетекание воздуха из одной секции в другую, причем общее число секций выбрано не менее трех, ширина направляющей - не менее 30 мм, а длина каждой секции - не более 500 мм, при этом расстояние от микроканавок до края направляющей - не менее 15 мм. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Металлорежущий станок, содержащий протяженную станину коробчатого типа с горизонтальными направляющими, на одном из концов которой перпендикулярно ей закреплена вертикальная стойка с вертикальными направляющими для перемещения в вертикальной плоскости шпиндельной бабки с электродвигателем и расточной головкой, на станине установлены нижние салазки с возможностью движения по направляющим станины и верхние салазки, имеющие возможность движения в плоскости, перпендикулярной направляющим станины, на которых закреплен поворотный стол с установленной на нем монтажной плитой для базирования заготовки, причем в станине и стойке выполнены ребра и перегородки, при этом над направляющими станины с зазором расположены горизонтальные планки с образованием аэростатической опоры для направляющих, состоящей из секций, в которых расположены карманы, причем подвод воздуха под давлением и распределение его к каждой секции выполнены через отверстие и распределительные микроканавки для развода воздуха по площади секции, отличающийся тем, что секции выполнены прямоугольными и разделены дренажными каналами для предотвращения перетекания воздуха из одной секции в другую, причем общее число секций выбрано не менее трех, ширина направляющей - не менее 30 мм, а длина каждой секции - не более 500 мм, при этом расстояние от микроканавок до края направляющей - не менее 15 мм.

2. Станок по п.1, отличающийся тем, что при ширине направляющей более 40 мм микроканавки выполнены с образованием замкнутого контура, воздух в который поступает от дросселя через поперечную канавку, а при ширине направляющих менее 40 мм микроканавка расположена посередине секции параллельно ее длинной стороне.