Фрезотокарный станок Советский патент 1992 года по МПК B23C3/04 

Изобретение относится к обработке металлов резанием и может быть использовано вместо точения резцом крупногабаритных деталей типа тел вращения.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является обрабатывающий центр. На таких станках можно производить полную обработку крупных и даже небалансированных изделий со сложными наружными контурами: многодуговыми, эксцентричными и эллиптическими.

Данный станок отличает то, что главным его движением является вращение шпинделя, несущего торцовую фрезу, а функцию подачи выполняет привод вращения детали. При этом скорость резания не зависит от частоты вращения детали и ее наружного диаметра, в зоне резания постоянно находится несколько режущих элементов, что делает процесс резания более плавным, уменьшается силовое воздействие на каждую отдельную взятую режущую кромку, имеет место более эффективный отвод тепла.

ю о

Однако этот станок имеет ряд существенных недостатков. Радиальная по отношению к заготовке и осевая по отношению к торцовой фрезе составляющая силы резания оказывает одностороннее (неуравнове- шенное) воздействие на обрабатываемую деталь, вызывая значительную величину стрелы прогиба крупногабаритных валков, а следовательно, и дисбаланс в работе станка. В то же время реакция этой силы на станок должна быть уравновешена за счет увеличения момента сопротивления стойки, несущей фрезерную головку, т. е. путем увеличения габаритов станка.

Цель изобретения - повышение производительности обработки путем ведения последней с большей величиной глубины резания и круговой подачи за счет повышения жесткости конструкции.

Указанная цель достигается тем, что фрезотокарный станок, содержащий основание, станину с размещенными на ней пе- редней и задней бабками и опорный узел для инструмента, представляющий собой суппорт со стойкой, несущей фрезерную головку, снабжен поперечиной, расположенной о плоскости круговой подачи, а опорный узел выполнен с виде автономных суппортов, стойки которых соединены указанной поперечиной над деталью с возможностью радиального перемещения по горизонтали. Кроме того, фрезотокарный станок может быть снабжен, во-первых, поперечиной, установленной с возможностью радиального перемещения по вертикали, либо во-вторых, поперечиной, жестко связанной с одной из стоек, либо в-третьих, поперечиной соединенной со стойками с возможностью ее разворота в горизонтальной плоскости, либо поперечиной, соединенной со стойками с возможностью ее разворота в вертикальной плоскости,

Сопоставительный анализ данного решения с известными свидетельствует, что предложенное решение обладает существенными отличиями, а именно:

опорный инструментальный узел выполнен в виде двух автономных модулей, стойки которых соединены поперечиной над обрабатываемой деталью;

модули установлены с возможностью радиального перемещения по горизонтали с обеспечением относительного перемещения обеих стоек и поперечины;

поперечное сечение стоек опорного инструментального узла значительно меньше поперечного сечения стойки прототипа при одинаковой величине стрелы прогиба у обоих конструкций;

поперечина может быть установлена с возможностью радиального перемещения по вертикали;

поперечина может быть жестко связана с одной из стоек;

поперечина может быть соединена с автономными модулями с возможностью ее установки под углом в вертикальной плоскости;

поперечина может быть соединена с автономными модулями с возможностью ее установки под углом в горизонтальной плоскости.

Как известно, при токарной обработке в условиях несвободного резания равнодействующая R силы сопротивления резанию раскладывается на три взаимно перпендикулярные составляющие силы (Аршмнов В. А., Алексеев Г. А. Резание металлов и режущий инструмент. Изд. 3-е, перераб. и доп. Учебник для машиностроительных техникумов. М.: Машиностроение, 1976, с. 84 (3)), действующие на резец: PZ - сила резания или тангенциальная сила, касательная к поверхности резания и совпадающая с направлением главного движения; Рх - осевая сила или сила подачи, действующая параллельно оси заготовки в направлении, противоположном движению подачи; Ру - радиальная сила, направленная перпендикулярно к оси обрабатываемой заготовки. При этом именно радиальная сила уравновешивается моментом сопротивления поперечного сечения стойки вдоль оси инструмента. При торцовом же фрезеровании через посредство фрезерной головки на несущую ее стойку в заданном направлении действует как осевая сила Р0, которая превышает соответствующую силу резания при токарной обработке. В случае же фрезоточе- ния дополнительную нагрузку в рассматриваемом направлении придает сила реакции от круговой подачи детали.

На фиг. 1 изображена предлагаемая конструкция фрезотокарного станка; на фиг. 2 - схема фрезоточения по п. 1 формулы изобретения; на фиг. 3 - схема фрезоточения по п. 2 формулы изобретения; на фиг. 4 - схема фрезоточения по п. 3 формулы изобретения; на фиг. 5-схема Фрезоточения по п. 4 формулы изобретения; на фиг. 6 - схема фрезоточения по п. 5. формулы изобретения.

Фрезотокарный станок (фиг. 1) содео- жит основание 1, на котором установлены электродвигатель 2 и станина 3 с размещенными на ней передней 4 и задней 5 бабками. По направляющим станин 6 и 7 перемещается опорный узел для инструмента, выполненный в виде двух автономных узлов,

включающих суппорты 8 и 9 с поперечными направляющими, на которых размещены стойки 10 и 11, несущие фрезерные головки 12 и 13. Причем, стойки соединены между собой над обрабатываемой деталью попе- речиной 14, на которой может быть расположена агрегатная головка 15. Кроме того, на направляющих станин 6 и 7 со стороны передней бабки 4 может быть установлен мостик 16 арочного типа с возможностью перемещения автономно или синхронно подаче опорного узла вдоль оси детали (не показана). Причем мостик 16 параллельно выполняет функции площадки обзора и защитного кожуха над зоной резания.

Перед началом работы опорный узел для инструмента отводят по направляющим станин 6 и 7 за заднюю бабку 5, а мостик 16 устанавливают над передней бабкой 4. Если общий пульт управления (не показан) распо- ложен на мостике 16, то можно осуществить синхронное с опорным узлом перемещение за заднюю бабку 5, где последний занимает свое положение, а первый - возвращается в исходное. По существующей технологии ус- танавливают и закрепляют между передней 4 и задней 5 бабками обрабатываемую деталь. Затем совместно опорным инструмен- тным узлом и мостиком 16 перемещаются в исходное положение для резания. После этого стойки 10 и 11 с фрезерными головками 12 и 13 позиционируют в радиальном к детали положении на величину съема припуска, а сами фрезерные головки 12 и 13 по вертикальным направляющим стоек 10 и 11 смещаются на величину захода в зону резания по ходу вращения (круговой подачи) детали. Далее при неподвижной детали посредством вертикальной подачи фрезерных головок против направления круговой подачи осуществляют фрезерование для выхода в исходное для фрезоточения положе- ние в зависимости от реализуемого способа. С этого момента включают электродвигатель 2, который через посредство коробки скоростей, расположенной в передней бабке 4, приводит во вращение обрабатываемую деталь с частотой, соответствующей выбранной подаче на зуб фрезы, и с помощью коробки подач придает опорному инструментальному узлу осевую подачу. Возможен вариант с дискретной осевой подачей. В дальнейшем процесс фрезоточения идет по какому-либо одному из существующих способов.

Однако введение в конструкцию опорного узла поперечины 14 позволяет реализовать и новые схемы фрезоточения (фиг. 2 - 6), работающие на поставленную цель с выходом на новые конструкции.

На фиг. 2 представлена основная схема фрезоточения, согласно которой автономные модули, включающие суппорты 8 и 9 и стойки 10 и 11, несущие фрезерные головки 12 и 13, установлены с возможностью радиального по отношению к детали перемещения по горизонтали. Поперечина 14 может иметь различные варианты исполнения, например вид рамы жесткости или бруса с механической фиксацией после осуществления радиального позиционирования стоек 10 и 11. Последние при этом установлены в одной плоскости, перпендикулярной оси детали. При этом стойки 10 и 11, несущие фрезерные головки 12 и 13, должны быть установлены по отношению к оси детали с разделением припуска по глубине. Таким образом, при обработке детали меньшего диаметра стойки имеют возможность сойтись ближе, уменьшая расстояние между опорами.

На фиг. 3 изображена схема фрезоточения, согласно которой поперечина 14 установлена с возможностью радиального перемещения по отношению к детали по вертикали. Узлы перемещения поперечины 14 в вертикальном направлении по стойкам 10 и 11 также могут иметь различные варианты исполнения с последующей фиксацией по высоте в зависимости от наружного диаметра обрабатываемой детали. Эта конструкция также работает на поставленную цель, еще больше повышая жесткость опорного инструментального узла после осуществления установочных перемещений суппортами 8 и 9 со стойками 10 и 11, несущими фрезерные головки 12 и 13, и их дальнейшей относительной фиксации.

На фиг, 4 представлена схема фрезоточения, согласно которой поперечина 14 жестко связана с одной из стоек 10 или 11. Данная конструкция по сравнению с фиг. 2 имеет только один узел относительно перемещения, фиксации и крепления поперечины 14 с одной из стоек (в данном случае со стойкой 11), что также повышает общую жесткость опорного инструментального узла, работая на поставленную цель. Приемы же настройки и самого процесса фрезоточения не претерпевают изменений,

На фиг. 5 представлена схема фрезоточения, согласно которой поперечина 14 соединена со стойками с возможностью ее разворота в вертикальной плоскости. Данная конструкция также может иметь различные варианты исполнения и отличается от фиг, 2 и 3 несимметричным перемещением поперечины 14 а направлении к детали вдоль стоек 10 и 11. Причем один конец поперечины 14 (в рассматриваемом случае

правый) фиксируется и крепится максимально близко к соответствующей фрезерной голоске 13 стойки 11. Это позволяет по сравнению с фиг. 2 повысить жесткость опорного инструментального узла в целом, но особенно правого узла. При этом фрезерная головка 13 как составляющая часть более жесткого автономного модуля может ocyaieci влять черновую обработку при большой глубине резания, а фрезерная головка 12 - чистовую обработку при меньшей глубине резания. Процесс фрезоточения по данной схеме также работает на поставленную цель.

На фиг. 6 представлена схема фрезоточения, согласно которой поперечина 14 соединена со стойками с возможностью се разворота п горизонтальной плоскости, В отличие от фиг, 2 один из автономных модулей (в рассматриваемом случае - суппорт 8 со стойкой 10, несущей фрезерную головку 12) опережает другой на величину, равную половине осевой подачи опорного узла вдоль оси обрабатываемой детали или кратную ей. Данная конструкция, также работая на поставленную цель, позволяет оптимально нагрузить левый и правый узлы. Это достигается за счег того, что оба узла устанавливают на одинаковом расстоянии от оси обрабатываемой детали и настраивают на съем одинаковой глубины резания. Дополнительной особенностью данной схемы по сравнению с фиг. 2 является то, что опережающий узел первым вступает в процесс резания.

Таким образом, предлагаемый фрезото- карный станок и его модификации позволяют увеличить радиальные составляющие сил резания и абсолютные величины сил резания до 5 раз, что повышает производительность работы до 2 раз и более в основном за счет увеличения глубины резания и

круговой подачи детали (подачи на зуб фрезы). Причем с учетом критерия жесткости новая конструкция опорного узла для инструмента даже при наличии двух автономных модулей, разнесенных по обе стороны обрабатываемой детали, не приводит к возрастанию габаритов станка и его металлоемкости ввиду общей компактности.

Форму л а изобретения

1.Фрезотокарный станок, включающий размещенные на станине переднюю и заднюю бабки, установленный с возможностью продольного перемещения первый

суппорт, на котором установлена с возможностью поперечного перемещения стойка с инструментальной головкой, о т л и ч а ю щ- и и с я гем, что, с целью повышения производительности обработки путем ведения последней с большей величиной глубины резания и круговой подачи за счег повышения жесткости конструкции, станок снабжен вторым суппортом со стойкой, размещенным оппозитно первому, и поперечиной, соединенной со стойками, при этом оба суппорта и обе стойки установлены с возможностью независимого перемещения относительно друг друга.

2.Станок по п. 1,отличающийся тем, что поперечина установлена с возможностью вертикального перемещения.

3.Станок поп. 1,отличающийся тем, что поперечина жестко соединена с одной из стоек.

4. Станок по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем. что поперечина соединена со стойками с возможностью ее разворота в вертикальной плоскости.

5. Станок по п. 1,отличающийся

тем, что поперечина соединена со стойками с возможностью ее разворота в горизонтальной плоскости.

j

I

CM

r

ю о о т г г

С

H-V

8 1г Фиг5

§

Использование: обработка металлов резанием, например, крупногабаритных деталей типа тел вращения. Сущность изобретения: по направляющим станин перемещается опорный узел для инструмента, включающий суппорты с поперечными направляющими, на которых размещены стойки, несущие фрезерные головки. Причем стойки соединены между собой над обрабатываемой деталью поперечиной, на которой может быть расположена агрегатная головка. Суппорты и стойки установлены с возможностью независимого перемещения относительно друг друга. Поперечина может быть установлена с возможностью вертикального перемещения и может быть соединена с одной из стоек жестко. Поперечина может быть соединена со стойками с возможностью установки под углом в горизонтальной или вертикальной плоскостях. На станке имеется возможность увеличить радиальные составляющие сил резания и абсолютные величины сил резания до 5 раз, что повышает производительность работы до 2 раз и более, за счет увеличения глубины резания и круговой подачи детали (подачи на зуб фрезы). 4 з.п, ф-лы, 6 ил. (Л

Фиг.6