Многоцелевой станок Советский патент 1991 года по МПК B23Q41/00 

Изобретение относится к станкостроению, в частности к многоцелевым станкам с ЧПУ и автоматической сменой инструмента для механической обработки деталей.

Цель изобретения - повышение точности обработки, производительности станка и расширение его технологических возможностей за счет обработки детали со всех сторон.

На фиг. 1 показан станок, вид сверху; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - станок, вид в изометрии; на фиг. 5 - разрез В-В на фиг, 2; на фиг. 6 - разрез Г-Г на фиг, 5; на фиг. 7 - узел I на фиг. 3; на фиг. 8 - стол-спутник прямоугольной формы с окном, вид в изометрии; на фиг. 9 - то же, без окна; на фиг. 10 - стол-спутник круглой формы с окном; на фиг. 11 и 12 -схема положения стола- спутника с одной деталью при обработке с шести сторон, зажатого в четырех центрах Х-Хи Y-Y; на фиг. 13, 14-схема положения стола-спутника с одной деталью при обработке с шести сторон, зажатого соответственно в двух центрах Y-Y или Х-Х и в одном наклонном центре; на фиг. 15, 16 - схема положения стола-спутника с двумя разными деталями при обработке каждой детали с пяти сторон, зажатого в четырех центрах Х-Х и Y-Y; на фиг. 17, 18 - то же, зажатого соответственно в двух центрах Y-Y или Х-Х и в одном наклонном центре.

Многоцелевой станок содержит станину 1 рамной конструкции, закрепленную на четырех вертикальных колоннах 2, установленных на фундаменте станка и скрепленных с прямоугольным основанием 3 по его углам на некоторой высоте от фундамента. На верхних торцах колонны 2 закреплен прямоугольный корпус 4 поворотного стола 5, Шпиндельная бабка 6 с вертикальным шпинделем 7 и инструментом 8 нижней плоскостью корпуса 9 установлена на горизонтальную направляющую плоскость 10 подъемной стойки 11, по которой шпиндельная бабка 6 направляется с помощью крестовины направляющих 12 в двух взаимно перпендикулярных горизонтальных направляющих по осям X и Y. Поворотная часть (планшайба) поворотного стола 5 выполнена в виде толстостенного полусферического купола 13, размещенного своим основанием в отверстии 14

корпуса 4 поворотного стола 5 с помощью круговых направляющих 15с возможностью поворота от привода вокруг оси S.

Внутри купола 13 размещен стол-спутник 16, выполненный в виде плоской рамы,

имеющей две установочны ё параллельные плоскости 17 и 18, в которых выполнено сквозное прямоугольное окно 19 и на которые устанавливается и закрепляется деталь 20. На четырех других гранях 21 в их середине имеются центровые конусные гнезда 22, вокруг которых выполнено по два глухих паза 23, В расточках24 основания купола 13 размещены четыре радиально установленные пиноли 25 с гидроцилиндрами 26, заканчивающимися конусными центрами 27, и взаимодействующие в рабочем положении с конусными гнездами 22 стола-спутника 16, образуя тем самым две взаимно перпендикулярные оси 28, 29 его поворота в центрах

в момент смены обрабатываемой детали и ее базирования в момент механической обработки. На конце пинолей 25 вокруг конусных центров 27 смонтированы с возможностью поворота поводки 30 с выступами 31 механизма разворота в центрах стола-спутника 16, взаимодействующими с глухими пазами 23 стола-спутника 16 на образующих купола в двух взаимно перпендикулярных вертикальных плоскостях, пересекающихся по его центру (ось S), выполнены радиальные расточки 32, в которых установлены дополнительные подвижные пиноли 33 с гидроцилинд- рами34, конусными центрами35, сходящимися

осями 36 в центре купола 13, причем одна из пинолей расположена на вершине 37 купола, Стойка 11 установлена подвижно под куполом 13 в призматическом отверстии 3В основания с помощью вертикальных направляющих 39 и опирается через самотормозящий винт 40 привода (не показан) на фундамент станка через пяту 31.

Для разгрузки привода в стойке размещены два гидроцилиндра 42, упирающиеся штоками 43 в фундамент станка. Стойка 11 может закрепляться в отверстии основания с помощью зажимов (показаны стрелками), Две колонны 2 станины 1 выполнены цилиндрическими. На одной из них закреплен манипулятор 44, корпус которого имеет ступицу 45 и скобу 46 и может перемещаться вдоль колонны 2 и поворачиваться вокруг ее оси,

Скоба 46 охватывает с боков стол-спутник 16. На концах скобы 46 соосно одна другой смонтированы подвижные пиноли 47 с конусными центрами 48, на которых смонтирован поводок 49 с выступом 50, взаимодействующим в момент захвата манипулятором 44 стола-спутника 16 с его глухими пазами 23. Для разгрузки привода (не показан) манипулятора 44 при его подьеме он оборудован противовесом (не показан), находящимся внутри колонны 2. На другой цилиндрической колонне 2 смонтирован пульт 51 управления станком, под которым размещен помост 52,

К двум остальным колоннам 2 с опорой на фундамент прикреплен инструментальный магазин 53 с механизмом 54 его автоматической смены. В местах захвата манипулятором 44 столов-сиутникое 16 на фундаменте установлен двухместный накопитель 55 для столов-спутников 16, представляющих собой два отдельно стоящих стеллажа 56, на ножки 57 которых углами нижней плоскости устанавливаются столы- спутники 16.

Сверху шпиндельной бабки 6 вокруг шпинделя 7 расположен лоток 58 с двуг$я шнеками 59 и 60 для сбора и удаления стружки и СОЖ, падающих сверху от расположенной над шпинделем обрабатываемой детали. Заготовка детали 20 перед обработкой может устанавливаться на любую из двух установочных плоскостей 17,18 на подставки 61 и зажимается зажимами (не показаны), Если детали 20 обрабатываются лишь с пяти сторон, а не с шести, то заготовки могут устанавливаться сразу на обе плоскости 17, 18. В этом случае стол-спутник может не иметь окна 19, необрабатываемые стороны будут базовыми, а заготовки могут отличаться одна от другой по форме и размерам,

при этом последние должны быть такими,

5 чтобы обе заготовки, установленные на стол-спутник 16, вписались в сферу, радиус которой равон или меньше половины длинной стороны стола-спутника 16, Все ииноли поворотного стола 5 и манипулятора 44

0 снабжены замком для фиксации в расточках, в которых они перемещаются (зажимы показаны стрелками), На поводках 30 и 49 по наружному диаметру выполнен зубчатый венец 62, с которым входит в зацепление

5 шестерня 63, насаженная на вал-шестерню 64, связанную со шток-рейкой 65 гидроцилиндра привода (не показан), Поводки от осевого смещения по пинолям закреплены пружинными кольцами 66.

Крестовина направляющих 12 представляет собой жесткую раму, образованную двумя взаимно перпендикулярными направляющими типа ласточкин хвост, причем нижняя направляющая 67 выполнена охватываемой

направляющими 68 стойки 11, а верхняя направляющая 69 крестовины выполнена охватывающей направляющей 70 корпуса шпиндельной бабки 6. Для выборки зазора в направляющих имеются клинья 71,

0Приводы перемещений шпиндельной

бабки 6 (не показаны) осуществляют их с помощью шариковых винтовых пар, встроенных по центрам направляющих 67, 70, отмеченных крестами 72, Электродвигатели

5 (не показаны) приводов, соединенные с винтовыми парами, установлены для перемещения по оси X на самой крестовине, а по оси Y - на шпиндельной бабке.

Зажимы пинолей 25, 33 и 47 осуществ0 ляются от гидроцилиндров 73 с помощью шпонки 74 и скосов 75, посредством чего пиноль занимает стабильное положение в расточке 24, Конус шпинделя 7 защищается кожухом 76 от стружки и СОЖ,

5 Станок работает следующим образом,

Его работа состоит из основного и вспомогательного эг апов.

Основной этап работы осуществляется движениями следующих основных органов

0 станка: вращательным движением (главное) шпинделя 7 с инструментом 8; рабочей подачей шпиндельной бабки 6 по плоскости 10 стойки 11 в двух взаимно перпендикулярных направлениях (ось X и ось Y); рабочей

5 подачей шпиндельной бабки 6 совместно со стойкой 11 относительно основания 3 станка (ось 2), а также круговой рабочей подачей купола 13 поворотного стола 5 с установленным в нем столом-спутником с деталью

0 (ось U). Любая подача может осуществляться только при совместном вращении шпинделя Станок допускает две одновременно осуществляемые подачи в любом сочетании.

Вспомогательный этап работы включает следующие операции: установку и снятие детали 20 со стола-спутника 16; выставку (базирование) детали 20 на столе-спутнике 16; закрепление и открепление на столе- спутнике 16 детали 20; поворот стола-спутника 16с деталью 20 в центрах относительно оси 28 или 29; подвод-отвод шпиндельной бабки 6 по осям X, Y к детали 20; смену инструмента 8 в шпинделе 7; работу манипулятора 44, а также работу шнеков 59 и 60.

Всеми движениями управляет система ЧПУ станка (не показана). Вращательное движение (главное) шпинделя 8 с инсгрументом 8 осуществляется от электродвигателя, закрепленного на корпусе шпиндельной бобки 6 через мерчдочи, находящиеся внутри ее. Рабочая подача шпиндельной бабки 6 в направлении оси X осущесшляется при скольжении плоскости 9 по плоскости 10 стойки 11 совместно с крестовиной 12 по направляющим 68, 67. Эта передача используется при фрезеровании. В это время направляющие 69 и 70 зажаты между собой зажимами (не показаны).

Рабочая подача шпиндельной бабки 6 в направлении оси Y осуществляется прп скольжении плоскости 9 по плоскости 10 стойки 11 по направляющим 69, 70 В это время направляющие 67 и 68 зажаты зажимами. Крестовина 12 в этом случае остается неподвижной относительно стойки И. Эта подача также используется при фрезеровании.

Рабочая подача шпиндельной бабки 6 осуществляется в вертикальном направлении совместно со стойкой 11 по направляющим 39 отверстия 38 основания 3 с помощью вращающегося винта 40, опирающегося вращающейся относительно винта 40 пятой 41 на фундамент станка. Вращение винта 40 осуществляется от электродвигателя (не показан), закрепленного на стойке 11. Эта подача может использоваться при сверлении, нарезании резьбы и т.д.

Круговая рабочая подача (V) планшайбы совместно с деталью 20, установленной на столе-спутнике 16, используется для фрезерования по контуру диаметров (внутренних и наружных) фрезой, закрепленной в шпинделе 7 станка, Круговая подача поворотного стола 5 осуществляется по круговым- направляющим 15 от своего привода (не показан).

Установка и снятие детали на столе- спутнике осуществляется, когда он находится в нерабочем положении на ножках 57 стеллажа 56 двухместного накопителя 55. Заготовка детали 20 устанавливается (с помощью цехового крана) базовой поверхностью на верхнюю установочную плоскость 17 через подставки 61 стола-спутника 16, причем, если деталь 20 будет образовываться со всех шести сторон, то она сдвигается

по плоскости 17 таким образом, чтобы обрабатываемые места находились напротив окна 19 стола-спутника 16, через которое и будет производиться обработка. Деталь 20 закрепляется к столу-спутнику 16 с помощью

0 прихватов (не показаны) рабочим-станочником.

При обработке детали 20 только с пяти сторон можно установить вторую деталь 20 на другую плоскость стола-спутника 16. Для

5 этого стол-спутник 16 необходимо перекантовать на 180° с помощью манипулятора 44. В этом случае может применяться стол-спутник 16 и без окна 19. Поворот стола-спутника 16 с деталью 20, установленного внутри

0 купола 13 поворотного стола 5 в четьтрех центрах 27 вокруг оси 28 или 29, осуществляется лишь тогда, когда от стола-спутника 16 отведены две из четырех пинолей 25 с помощью гидроцилиндров 26 а такое поло5 жение, когда центры 27 этих двух пинолей полностью покинут гнезда 22 стола-спутни- кз 16, а выступ 31 поводка 30 выйдет из глухого паза 23 стола-спутника 16.

Освобожденный от двух центров 27

0 стол-спутник 16 от центров, расположенных вдоль оси 28, поворачивается в двух других центрах вокруг оси 29 за счет хода рейки- штока 65 гидроцилиндра (не показан), которая поворачивает вал-шестерню 64 и

5 шестерню 63, зубчатый венец 62, поводок 30 с выступом 31, который через глухой паз 23 передает вращение столу-спутнику 16. Этот поворот будет осуществляться до того положения, когда прекратится ход шток-рейки 65,

0 а стол-спутник 16 займет одно из множества положений, когда его гнезда 22 установятся, например, напротив центров 27 оси 28, но уже в другом сочетании гнезд с центрами.

5 После поворота стола-спутника с деталью на 180° под инструмент встает обратная сторона детали 20. Затем к столу-спутнику 16с помощью гидроцилиндров 26 подводятся ранее отведенные пино0 ли 25 с центрами 27 оси 28, стол-спутник 16 вновь жестко фиксируется в четырех поджатых гидроцилиндрами центрах 27, Подобный поворот гложет производиться и вокруг оси 28. Все пиноли потом зажимаются от

5 гидроцилиндров 73.

При необходимости поворота стола- спутника 16 на другой угол, кратный углу расположения смежных дополнительных пинолей 33 (например, на угол а 90°) разница будет лишь в том, что в окончательном фиксировании стола-спутника 16 будут участвовать не черыте (как в предыдущем случае), а только три центра, два из которых будут определять ось 28 или 29, а третий будет фиксировать стол-спутник 16 с помощью пиноли 33, расположенной на вершине 37 купола 13 планшайбы поворотного стола 5.

Перемещение шпиндельной бабки 6 по осям X, Y, Z служит (кроме осуществления рабочих подач) также и для ее перемещения на заданную координату по этим осям. Эти перемещения могут производиться сразу по трем направлениям.

Смена инструмента 8 из шпинделя 7 в инструментальный магазин 53 и обратно производится механизмом 54 его автоматической смены в одном определенном положении шпиндельной бабки по осям X, Y и Z.

Инструментальная оправка, в которую вставляется инструмент 8, имеет специальный круговой защитный кожух 76, поэтому стружка при смене инструмента 8 в конус шпинделя 7 не попадает, кроме того, конус каждый раз очищается сжатым воздухом.

Работа манипулятора 44 заключается в кантовании стола-спутника 16 в зоне двухместного накопителя 55 и в зоне центров купола 13, а также в переносе стола-спутника из накопителя 55 в зону центров 27 поворотного стола 5 и обратно. Манипулятор 44 перемещается по двум направлениям: по колонне 2 вверх-вниз и поворачивается вокруг колонны 2. Кантование стола-спутника 16 в обеих зонах производится в центрах 48 пинолей 47 посредством поводка 49 с выступом 50, контактирующего с пазом 23 стола-спутника 16. Поворот поводка 49 осуществляется от гидроцилиндра через шток- рейку 65, вал-шестерню 64 и шестерню с которой сцеплен зубчатый венец 62 поводка 49. Подвод и отвод конусных центров 48 осуществляется пинолями 47 от гидроцилиндров (не показаны).

Последовательный разворот стола- спутника 16с деталями 20 вокруг осей 28 или 29 при обработке наклонных плоскостей или отверстий детали может осуществляться только на определенный угол а , равный углу между смежными осями расположения дополнительных пинолей 33. При обработке деталей 20, не содержащих наклонных обрабатываемых плоскостей, разворот стола-спутника 16 осуществляется на 90° или кратный сумме этих углов в обоих направлениях,

При необходимости обработки деталей под различными углами потребуется вместо жестко установленных между собой под углом дополнительных пинолей 33 иметь на

станке бесступенчатое и фиксированное положение одной из пинолей 33, автоматически устанавливаемой в требуемое место по периферии купола 13 в вертикальных пло- скостях, проходящих через оси 28 или 29, для чего в куполе выполняются пазы (не показаны).

Формула изобретения

1. Многоцелевой станок, содержащий станину, шпиндельную бабку со шпинделем, установленную на стойке, поворотный стол с механизмом разворота и размещенным на нем с возможностью смены посредством

манипулятора с приводным захватом столом-спутником с обрабатываемой деталью, инструментальный магазин с устройством смены инструмента и накопитель столов- спутников, отличающийся тем, что, с

целью повышения точности обработки, производительности станка и расширения его технологических возможностей за счет обеспечения обработки детали со всех сторон, он снабжен колоннами, в верхней части

которых на станине размещен с возможностью вращения относительно вертикальной оси упомянутый поворотный стол, а шпиндельная бабка со шпинделем установлена непосредственно под поворотным столом

между колоннами, при этим поворотный стол выполнен в виде полусферического купола, на взаимно перпендикулярных образующих которого и в центре их пересечения установлены радиально с возможностью осевого перемещения и взаимодейовмл со столом-спутником, размещенным внутри полусферического купола, пинол/ с кэнусчыми центрами, а в основании полусферического куаола в двух взаимно перпендикулярных

плоскостях размещены четыое радиально направленные пиноли, снабженные поводками механизма разворота сюла-спутника, причем стол-спутник выполнен п виде ппи- ты с центральным отверстием на наружных

боковых поверхностях которой выполнены конусные отверстия под конусные центры пинолей и глухие пазы под поводки механизма разворота стола-спутника, а шпин- дель установлен вертикально в направлении

стола-спутника с возможностью перемещения в трех взаимно-перпендикулярных направлениях.

2. Станок по п. 1,отличающийся тем, что манипулятор смены стола-спутника

закреплен на одной из колонн, а инструментальный магазин размещен на другой

3 Станок по п. 1,отличающийся тем, что он снабжен лотком со шнеками для удаления стружки и СОЖ установленными по обе стороны шпинделя

4.Станок по п. 1,отличающийся тем, что захват манипулятора смены столов-спутников выполнен в виде скобы, снабженной на концах пинолями, содержащими подвижные в осевом направлении центры, причем одна из пинолей снабжена поводком механизма разворота стола-спутника, выполненного в виде охватывающего пи- ноль зубчатого колеса с выступом, установленного с возможностью взаимодействия с приводом захвата, выполненным в виде вала-шестерни гидроцилиндра поворота.

5.Станок по пп. 1 и 2,о тличающий- с я тем, что механизмы разворота столаспутника снабжены зажимами для фиксации пинолей, выполненными в виде гидроцилиндров, тангенциально расположенных к пинолям, при этом пиноли снабжены тангейциальными шпонками и двумя смежными лысками, размещенными с обратной от зажимного цилиндра стороны пиноли.

6. Станок по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я. тем, что накопитель столов-спутников выполнен в виде стеллажей, расположенных вокруг колонны, на которой закреплен манипулятор смены стола-спутника.

Изобретение относится к станкостроению, в частности к многоцелевым станкам с ЧПУ и автоматической сменой инструмента для механической обработки деталей. Цель изобретения - повышение точности обработки, производительности станка и расширение его технологических возможностей за счет обработки детали со всех сторон. Поворотный стол 5 размещен на колоннах 2 над шпиндельной бабкой 6 и выполнен в виде полусферического купола 13, на взаимно перпендикулярных образующих которого и в центре их пересечения радиально установлены пиноли 33 для фиксации стола-спутника 16. В основании поворотного стола 5 горизонтально установлены четыре радиально направленных пиноли 25 с поводками 30 для фиксации и поворота стола-спутника 16. Деталь 20 закрепляют на плоскости стола-спутника 16 и обрабатывают снизу вертикально установленным шпинделем 7. Для поворота детали 20 две соосные пиноли 25 расфиксируют стол-спутник 16, а две другие поводками 30 поворачивают стол-спутник 16 на определенный угол. Шпиндель 7 установлен с возможностью перемещения в трех взаимно перпендикулярных направлениях. Замена стола-спутника 16 производится манипулятором 44, который закреплен на одной из колонн 2, а на другой колонне - инструментальный магазин. При обработке детали 20 стружка и СОЖ попадают в лоток 58 и отводятся двумя шнеками 59, размещенными по обе стороны от шпинделя 7. Захват манипулятора 44 выполнен в виде скобы 46 с соосными пинолями 47 на концах. Одна из пинолей 47 снабжена поводком механизма разворота стола-спутника 16. Все механизмы разворота стола-спутника 16 снабжены зажимами для фиксации пинолей 25, 33 и 47 в расточках. Столы-спутники 16 размещены на стеллажах 56, отдельно стоящих вокруг колонны 2, на которой закреплен манипулятор 44. 5 з.п.ф-лы, 18 ил.

Фиг.1

W

51

гч

Cj3

w

t

ib.

-Ј Сл

k

6-5

29

27

25

24

22

Фиг.З

В-В

21

63

66

62

г-г

65

Фиг.7

19

22

23

16

Риг,8

Фиг, 9

23

20

Фиг.11

Фиг.10

Фиг.12

bss

Фигю

Фиг. /7

ФаеЛд