Фрезерный станок с поворотным шпинделем Российский патент 2024 года по МПК B23C1/12 

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано для выполнения сверлильных, фрезерных, расточных и других работ при обработке деталей сложной формы.

Известна группа консольно-фрезерных станков, в которых движение по вертикальной оси осуществляется подъемом рабочего стола, например станок вертикально-фрезерный консольный, описанный в патенте РФ №143710 (МПК В23С 1/00, от 24.10.2013 г.), содержащий станину, поворотную шпиндельную головку, электрооборудование, устройство электромеханического зажима инструмента, органы управления с маховиками и пультом управления и систему охлаждения инструмента, траверсу, предназначенную для установки на ней пульта управления и выполненную в виде кронштейна с полой внутренней частью для прокладки кабелей электрооборудования от пульта управления к станку, при этом траверса установлена с возможностью ограниченного поворота относительно станка, а пульт управления - с возможностью ограниченного поворота относительно траверсы.

Недостатками данного типа станков является низкая жесткость несущей конструкции и, как следствие, низкая виброустойчивость и точность обработки, вызванная консольным расположением стола.

Известен универсальный фрезерно-сверлильный станок для обработки заготовок, описанный в патенте DE №10061934 (МПК B23Q 1/01, от 13.10.2000 г.), содержащий станину, в торце которой расположена стойка с горизонтальными направляющими, моторизированные салазки с вертикальными направляющими, расположенные на горизонтальных направляющих стойки, несущие поворотную шпиндельную головку с приводом вращения рабочего шпинделя, стол для обработки заготовок, перемещаемый по горизонтальным направляющим станины.

Недостатком данного устройства является повышенная нагрузка на стойку, вызванная сложностью конструкции направляющих стойки в совокупности с повышенными массогабаритными характеристиками инструментальной бабки.

Технический результат заключается в повышении производительности и точности обработки.

Указанный технический результат достигается за счет того, что фрезерный станок с поворотным шпинделем, содержащий горизонтальную станину с выполненными на ней направляющими, салазки, расположенные на направляющих станины, на верхней поверхности которых расположены направляющие салазок с установленным на них рабочим столом, стойку с направляющими, соединенную со станиной, и инструментальную бабку, расположенную на направляющих стойки и содержащую главный привод и шпиндельную головку со шпинделем, установленную под углом 45° к основному корпусу инструментальной бабки с возможностью вращения вокруг своей оси, отличающийся тем, что он снабжен механизмом стопорения шпинделя, при этом шпиндель шпиндельной головки соединен с главным приводом, а салазки выполнены Т-образной формы и установлены с возможностью размещения хвостовой части в проеме, выполненном под стойкой.

Общим требованием к станкам подобной конструкции является обеспечения заданного уровня точности при заданной производительности. При работе станка нагрузка от рабочего инструмента через обрабатываемую заготовку передается на направляющие станины, что приводит к их деформации и, как следствие, снижению точности обработки. Уровень деформации зависит от ширины контакта сопряженных поверхностей, при этом в станках подобной конструкции ширина контакта равна ширине корпуса салазок, что значительно снижает их жесткость и точность положения корпуса как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости. Для увеличения ширины контакта сопряжения салазок с направляющими станины в предложенном техническом решении салазки имеют Т-образную форму, хвостовая часть которой размещена в проеме под стойкой.

Несмотря на то, что благодаря функции поворота шпинделя расширяются функциональные возможностей станка, ее исполнение требует существенных технических и материальных средств, что складывается не только в существенном удорожании конечного продукта, но и в повышении его массогабаритных характеристик. В аналогичных станках механизм вращения шпиндельной головки выполнен в виде дополнительного двигателя и системы шестерен, что увеличивает и без того массивную шпиндельную бабку, оказывая тем самым дополнительную нагрузку на направляющие стойки.

На фиг. 1 представлен общий вид фрезерного станка с поворотным шпинделем, где:

1 - станина

2 - стойка

3 - салазки

4 - стол

5 - инструментальная бабка

6 - направляющие станины

7 - направляющие стойки

На фиг. 2 представлен общий вид салазок Т-образной формы, где:

8 - направляющие салазок

9 - планки

Фрезерный станок с поворотным шпинделем представляет собой горизонтальную станину 1 с закрепленной на ней стойкой 2. Салазки 3, выполненные Т-образной формы, расположены на направляющих станины 6 и имеют возможность перемещаться по ним вдоль горизонтальной оси станка. Для перемещения и позиционирования салазок 3 в стойке 2 предусмотрен проем с направляющими станины 6, в котором располагается хвостовая часть салазок 3. С помощью планок 9 салазки 3 удерживаются между подошвой стойки и станиной 1, распределяя давление, оказываемое рабочим инструментом на направляющие, что придает дополнительную жесткость конструкции. По направляющим салазок 8 перемещается стол 4 в направлении, перпендикулярном направляющим станины. Инструментальная бабка 5 имеет возможность свободно перемещаться по направляющим стойки 7 вдоль ее вертикальной оси, причем направляющие стойки 7 расположены на торцевой поверхности стойки 2.

Во время работы станка в зависимости от программы функционирования, шпиндель может занимать два положения: вертикальное или горизонтальное. Для этого предусмотрено два режима работы главного привода - основной и режим поворота шпиндельной головки.

На фиг. 3 представлена конструкция инструментальной бабки, где:

10 - шпиндель

11 - двигатель главного привода

12 - шпиндельная головка

13 - шестерня

14 - опорная втулка

15 - подшипник

16 - плунжер

17 - шайба

18 - тяга

19 - возвратная пружина

20 - П-образная планка

21 - шлицевая втулка

22 - диск

23 - фиксатор

Инструментальная бабка 5 содержит шпиндельную головку 12 с фиксатором 23, двигатель главного привода 11, который через ряд промежуточных валов и зубчатых колес соединен с шестерней 13, жестко связанной со шпинделем 10, а также механизм стопорения шпинделя 10, выполненный из тяги 18, один конец которой через шайбу 17 соединен с плунжерами 16 и возвратной пружиной 19, а другой посредством П-образной планки 20 связан со шлицевой втулкой 21, имеющей возможность зацепления с диском 22, жестко связанным с шестерней 13.

Механизм вращения шпиндельной головки 12 состоит из главного привода 11, который через ряд промежуточных валов и зубчатых колес соединен с застопоренным шпинделем 10, жестко связанным с корпусом шпиндельной головки 12, установленной под углом 45° к основному корпусу инструментальной бабки 5 и связанной с ним через подшипник 15 и опорную втулку 14.

Работа станка осуществляется следующим образом.

В основном режиме работы с помощью фиксатора 23 корпус шпиндельной головки 12 прижат к основному корпусу инструментальной бабки 5, вращение шпинделя 10 осуществляется от шестерни 13, которая через ряд промежуточных валов и зубчатых колес соединена с двигателем главного привода 11.

В режиме поворота шпиндельной головки 12, поворот также осуществляется от двигателя главного привода 11. Сначала фиксатор 23 освобождает шпиндельную головку от фиксации, далее с помощью стопорения шпинделя 10, при котором он жестко связывается с корпусом шпиндельной головки 12, при передаче вращения от двигателя главного привода 11 шпиндельная головка 12 начинает вращаться вокруг опорной втулки 14 на подшипнике 15.

Стопорение шпинделя 10 производится следующим образом: гидравлические плунжеры 16 воздействуют на шайбу 17, жестко соединенную с тягой 18. Тяга вместе с шайбой перемещается вниз, одновременно сжимая возвратную пружину 19. Тяга 9 посредством П-образной планки 20 связана со шлицевой втулкой 21, на которой имеется зацеп, входящий в один из пазов на диске 22, который через шестерню 13 жестко связан со шпинделем 10. При снятии давления с плунжеров 16 шпиндель 10 освобождается от стопорения с помощью возвратной пружины 19.

Таким образом, использование главного привода в качестве привода вращения шпиндельной головки, позволяет исключить дополнительный привод вращения, что существенно снижает нагрузку на стойку, а в совокупности с увеличенным контактом сопряжения салазок с направляющими станины, благодаря использованию салазок Т-образной формы, повышается общая жесткость конструкции, благодаря чему повышается точность и производительность обработки.

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано для выполнения сверлильных, фрезерных, расточных и других работ при обработке деталей сложной формы. Фрезерный станок с поворотным шпинделем содержит горизонтальную станину с выполненными на ней направляющими, салазки, расположенные на направляющих станины, на верхней поверхности которых расположены направляющие салазок с установленным на них рабочим столом. Со станиной соединена вертикальная стойка с направляющими, на которой расположена инструментальная бабка, содержащая главный привод и шпиндельную головку со шпинделем, установленную под углом 45° к основному корпусу инструментальной бабки с возможностью вращения вокруг своей оси. Станок снабжен механизмом стопорения шпинделя. Шпиндель шпиндельной головки соединен с главным приводом. Салазки выполнены Т-образной формы и установлены с возможностью размещения хвостовой части в проеме, выполненном под вертикальной стойкой. Повышается производительность и точность обработки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Фрезерный станок с поворотным шпинделем, содержащий горизонтальную станину с выполненными на ней направляющими, салазки, расположенные на направляющих станины, на верхней поверхности которых расположены направляющие салазок с установленным на них рабочим столом, стойку с направляющими, соединенную со станиной, и инструментальную бабку, расположенную на направляющих стойки и содержащую главный привод и шпиндельную головку со шпинделем, установленную под углом 45° к основному корпусу инструментальной бабки с возможностью вращения вокруг своей оси, отличающийся тем, что он снабжен механизмом стопорения шпинделя, при этом шпиндель шпиндельной головки соединен с главным приводом, а салазки выполнены Т-образной формы и установлены с возможностью размещения хвостовой части в проеме, выполненном под стойкой.

2. Станок по п. 1, отличающийся тем, что механизм стопорения шпинделя выполнен из тяги, один конец которой через шайбу соединен с плунжерами и возвратной пружиной, а другой посредством П-образной планки связан со шлицевой втулкой, установленной с возможностью зацепления с диском, который через шестерню жестко связан со шпинделем.