Поворотное устройство станка с системой ЧПУ для инструмента или шпинделя и/или заготовки Российский патент 2024 года по МПК B23Q1/25 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к кольцевым направляющим станков с ЧПУ для обработки материалов.

Из уровня техники известен станок с цилиндрическими направляющими, преимущественно для металлорежущего станка, включающими установленные на станине станка параллельно друг другу цилиндрические скалки, один конец каждой из которых жестко закреплен на станине (SU835699 A1, 07.06.1978).

Известен станок, в котором ось шпинделя совершает движение по дуге (в поперечном сечении) за счет своего эксцентричного расположения в валу, приводимом во вращение приводом передач (SU 763065 A1, 15.09.1980).

Из документа SU 975243 A1, 23.11.1982 известен станок, который содержит основание с кольцевыми направляющими, на которых установлен поворотный стол.

Известные из уровня техники станки обладают недостатком, а именно заготовка или инструмент могут перемещаться только либо по прямым траекториям, либо по криволинейным. В связи с этим станки представляют собой набор различных, сложных по конфигурации деталей, включающий в себя элементы с линейными и кольцевыми направляющими.

Технический результат изобретения заключается в обеспечении движения заготовки и инструмента/шпинделя по прямым и криволинейным траекториям за счет вращения одинаковых по конструкции направляющих, установленных друг на друга с эксцентриситетом и имеющих независимые электроприводы вращения.

Технический результат обеспечивается поворотным устройством станка с системой ЧПУ для инструмента или шпинделя и/или заготовки, состоящим из трех направляющих, установленных друг на друга с эксцентриситетом и выполненным с возможностью крепления как на горизонтальной, так и на вертикальной составляющих станины, при этом каждая направляющая состоит из двух частей верхней поворотной и нижней статической и содержит независимый электропривод верхней поворотной части, выполненный с возможностью управления системой ЧПУ.

Верхняя поворотная и нижняя статическая части выполнены в форме дисков, установленных соосно по отношению друг к другу.

Нижняя статическая часть первой направляющей выполнена с возможностью закрепления на горизонтальной составляющей станины, при этом верхняя поворотная часть третьей направляющей выполнена с Т-образными пазами с возможностью крепления заготовки.

Нижняя статическая часть первой направляющей выполнена с возможностью закрепления на вертикальной составляющей станины, при этом верхняя поворотная часть третьей направляющей выполнена с Т-образными пазами с возможностью крепления инструмента или шпинделя.

Нижняя статическая часть каждой направляющей выполнена с опорной поверхностью, на которой установлено механическое крепление в виде призонных болтов, с возможностью крепления к станине станка или к верхней поворотной части другой направляющей.

Все направляющие выполнены с одинаковой конструкцией и одинаковым размером, при этом за счет изменения эксцентриситета установки направляющих друг на друга изменяется геометрия поворотного устройства.

Электроприводы вращения направляющих могут быть реализованы, например, на основе различных типов редукторов, в том числе цилиндрических, конических, циклоидальных или комбинированных, связанных с электродвигателем или электродвигателями механически через вал, а также на основе кольцевого безредукторного многополюсного прямого электромагнитного привода.

Статическая часть каждой направляющей имеет опорную поверхность, на которой установлено механическое крепление, для крепления на станине или на верхней поворотной части другой направляющей. Возможным способом крепления может быть крепление через призонные отверстия, в одной из направляющих выполняется резьбовое отверстие, а в другой гладкое, взаимное крепление выполняется призонными болтами.

Сущность изобретения поясняется фигурами.

На фиг. 1 представлена направляющая, состоящая из двух частей, верхней поворотной и нижней статической, где

1 - поворотная часть направляющей;

2 - статическая часть направляющей.

Нижняя, статическая часть каждой направляющей имеет опорную поверхность, на которой установлено механическое крепление, при помощи которого направляющая может быть закреплена на станине или на верхней поворотной части другой направляющей, в таком случае закрепление производится с эксцентриситетом. Возможным способом крепления может быть крепление через призонные отверстия, в одной из направляющих выполняется резьбовое отверстие, а в другой гладкое, взаимное крепление выполняется призонными болтами. Преимущественно поворотная и статическая части выполнены в форме диска.

На фиг. 2 представлена схема крепления направляющих с эксцентриситетом, где

3 - первая направляющая;

4 - вторая направляющая;

5 - зона крепления направляющих.

На фиг. 3 представлен вид спереди на станок ЧПУ с направляющими; на фиг. 4 представлен вид сбоку на станок ЧПУ с направляющими; на фиг. 5 представлен вид сверху на станок ЧПУ с направляющими, где

6, 7, 8 - направляющие, установленные на горизонтальной оси станины;

9, 10, 11 - направляющие, установленные на вертикальной оси станины;

12 - станина;

13 - инструмент или шпиндель.

Станок для обработки различных материалов, в том числе для металлообработки, у которого все движения по осям выполняются исключительно за счет угловых перемещений направляющих, установленных друг на друга с эксцентриситетом и имеющих независимые электроприводы вращения, которые управляются при помощи системы ЧПУ.

На горизонтальной составляющей станины станка направляющие 6, 7 и 8 (фиг. 3) установлены друг на друга с эксцентриситетом. На направляющую 8, в частном случае при помощи Т-образных пазов, выполненных в верхней подвижной поверхности, закрепляется деталь, обработка которой производится на станке. В пределах рабочей зоны деталь может перемещаться в горизонтальной плоскости по любым прямолинейным или криволинейным траекториям.

На вертикальной части станины станка направляющие 9, 10 и 11 (фиг. 5) конструктивно аналогичны направляющим 6, 7 и 8 и установлены друг на друга в вертикальной плоскости с эксцентриситетом. На направляющую 9, например, при помощи Т-образных пазов, выполненных в верхней подвижной поверхности, закрепляется инструмент или фрезерный шпиндель 12 (фиг. 4), которым производится обработка детали, установленной на направляющей 8, перемещающей деталь в горизонтальной плоскости. В пределах рабочей зоны вертикальных осей инструмент или шпиндель может перемещаться в вертикальной плоскости по любым прямолинейным или криволинейным траекториям, схема перемещений аналогична перемещениям, показанным на фиг. 6.

Станок собран на станине 13 (фиг. 4), которая выполнена преимущественно Г-образной формы на горизонтальной составляющей, которой крепятся направляющие 6, 7 и 8 с устанавливаемой на них обрабатываемой деталью и на вертикальной составляющей направляющие 9, 10 и 11 с установленными на них инструментом или шпинделем 12. ЧПУ, согласованно управляя поворотом направляющих горизонтальных и вертикальных осей, может производить различные виды обработки деталей при помощи различных инструментов или шпинделя.

На фиг. 6 подробно представлен механизм перемещения объекта на примере обеспечения прямолинейного движения (схемы 1-7). При помощи одновременного поворота направляющих 6, 7 и 8 на углы, указанные в таблице, обеспечивается прямолинейное перемещение детали или любого предмета, установленного на вращающейся части верхней направляющей. На схемах 1-7 показаны 7 промежуточных положений взаимного расположения направляющих, а в таблице приведены углы поворота направляющих для каждого промежуточного положения, а также координаты перемещаемого объекта.

Компоновка станка может быть различной в зависимости от требуемой технологии и специфики способов механической обработки, производимой на оборудовании.

На фиг. 7 приведена компоновка станка с расположением плоскости вертикальных направляющих под углом 90 градусов, такая компоновка позволяет производить обработку с горизонтальным расположением шпинделя.

На фиг. 8 приведена компоновка станка с наклонным расположением плоскости вертикальных направляющих, такая компоновка позволяет производить обработку с наклонным расположением шпинделя в значительно более широком диапазоне углов установки.

Изобретение относится к области станкостроения и может быть использовано в качестве поворотных устройств для инструмента или шпинделя и/или заготовки станков с ЧПУ. Изобретение содержит три направляющие, установленные друг на друга с эксцентриситетом, который может регулироваться, и выполненные с возможностью крепления как на горизонтальной, так и на вертикальной составляющих станины станка, при этом каждая из направляющих включает в себя нижнюю статическую часть, верхнюю поворотную часть и независимый электропривод поворота верхней части, выполненный с возможностью управления системой ЧПУ станка. Использование изобретения позволяет расширить технологические возможности станка. 5 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Поворотное устройство станка с системой ЧПУ для инструмента или шпинделя и/или заготовки, содержащее две направляющие, установленные друг на друга с эксцентриситетом и выполненные с возможностью крепления как на горизонтальной, так и на вертикальной составляющих станины станка, при этом каждая из направляющих включает в себя нижнюю статическую часть, верхнюю поворотную часть и независимый электропривод поворота верхней части, выполненный с возможностью управления системой ЧПУ станка, отличающееся тем, что оно снабжено третьей направляющей, которая включает в себя нижнюю статическую часть, верхнюю поворотную часть и независимый электропривод поворота верхней части, выполненный с возможностью управления системой ЧПУ, при этом нижняя статическая часть третьей направляющей установлена с эксцентриситетом на верхней поворотной части второй направляющей.

2. Поворотное устройство по п. 1, отличающееся тем, что верхняя поворотная и нижняя статическая части выполнены в форме дисков, установленных соосно по отношению друг к другу.

3. Поворотное устройство по п. 1, отличающееся тем, что нижняя статическая часть первой направляющей выполнена с возможностью закрепления на горизонтальной составляющей станины станка, при этом верхняя поворотная часть третьей направляющей выполнена с Т-образными пазами с возможностью крепления заготовки.

4. Поворотное устройство по п. 1, отличающееся тем, что нижняя статическая часть первой направляющей выполнена с возможностью закрепления на вертикальной составляющей станины станка, при этом верхняя поворотная часть третьей направляющей выполнена с Т-образными пазами с возможностью крепления инструмента или шпинделя.

5. Поворотное устройство по п. 1, отличающееся тем, что нижняя статическая часть каждой направляющей выполнена с опорной поверхностью, на которой установлено механическое крепление в виде призонных болтов с возможностью крепления к станине станка или к верхней поворотной части другой направляющей.

6. Поворотное устройство по п. 1, отличающееся тем, что все направляющие выполнены с одинаковой конструкцией, с одинаковым размером и с возможностью изменения эксцентриситета установки направляющих друг на друга для изменения геометрии поворотного устройства.