Верстат для різання функціонально орієнтованих матеріалів методами струминної обробки

Реферат: Верстат для різання функціонально орієнтованих матеріалів методом струминної обробки містить джерело живлення та базовий блок. На базовому блоці встановлений робочий стіл та змонтована несуча система із приводами подач. Робочий стіл розташований в горизонтальній площині. Несуча система сполучена із оброблюваною заготовкою за допомогою кліщових затискних пристроїв. Струминний пристрій закріплений над робочим столом за допомогою консольно розташованого елемента та сполучений із джерелом живлення металевою магістраллю. Джерело живлення має два контури - низького і високого тиску та виконане у вигляді окремих, сполучених між собою функціональних модулів низького і високого тиску. Перший модуль встановлений у базовому блоці. Другий модуль змонтований у консольному елементі безпосередньо перед струминним пристроєм над робочим столом і сполучений з струминним пристроєм магістраллю високого тиску у вигляді трубки змінної довжини. Забезпечується зменшення металоємності верстата, поліпшення стабільності процесу, розширення технологічних можливостей. UA 101432 C2 (12) UA 101432 C2 UA 101432 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі верстатобудування і може бути використаний у обробних машинах, що реалізують різання матеріалів струминними методами (наприклад гідроабразивним), тобто виконують розділювальні операції листових матеріалів за допомогою високопотужних струменів. Відомі типові компонування гідрорізальних розкрійних верстатів, висвітлені у роботі авт. Кедровський Б.Г., Клапцов Ю.В. Перспективи використання процесу гідрорізання // Легка промисловість. - 1988. - №3 - С. 20-21, що складаються з джерела живлення високого тиску, базового блока у вигляді коробчастого резервуара із встановленим на ньому робочим столом, розташованим в горизонтальній площині, та змонтованою несучою системою у вигляді траверси, сполученої з сопловим пристроєм, яка надає останньому рух подачі у площині або просторі (за двома або трьома координатами), та гідролінією сполучена із джерелом живлення високого тиску. Недоліками такого пристрою є те, що він має високу металоємність та вимагає використання енергопоглинаючого водяного басейну; розташований на значних виробничих площах, що витікає із необхідності забезпечити вільне пересування робочого органа соплового пристрою, сполученого із джерелом живлення - гідролінією у вигляді металевої трубки високого тиску, деформація якої не повинна викликати значних навантажень на сопловий пристрій; має низький коефіцієнт корисної дії внаслідок виникаючих гідравлічних втрат у магістралі; а наявність робочого столу у вигляді реберної сітки при обробці призводить до зміни умов натікання і стікання струменя, що при різанні функціонально орієнтованих матеріалів веде до відповідної зміни отримуваних показників якості та до зношування самої сітки. Відомий також верстат, що має джерело живлення високого тиску, базовий блок у вигляді коробчастого резервуара із встановленим на ньому робочим столом, розташованим в горизонтальній площині, та змонтованою несучою системою консольного типу, сполученою з сопловим пристроєм, яка надає останньому рух подачі у площині або просторі (за двома або трьома координатами), та гідролінією сполученою із джерелом живлення, яке розташоване у самому базовому блоці. Недоліками цієї системи також є висока металоємність, обумовлена вимогами жорсткості системи для виконання різання із встановленою точністю, наявність енергопоглинаючого басейну та наявність робочого стола у вигляді реберної сітки, що веде до негативних наслідків обробки функціонально орієнтованих матеріалів, зазначених вище. Найбільш близьким до пропонованого є верстат, описаний у роботі Саленко О.Ф., Антоненко О.В. Структурно-параметричний синтез гідрорізного верстата із системою контролю зони струминної ерозії // Прогресивні технології і системи машинобудування: міжнародний збірник наукових праць. - Донецьк: ДонГТУ. - 2007. - Вип. 33. - С. 233-245, вибраний як найближчий аналог. Він також складається з джерела живлення високого тиску, базового блока у вигляді коробчастого резервуара із встановленим на ньому робочим столом, розташованим в горизонтальній площині, та змонтованою несучою системою консольного типу, яка, на відміну від пристроїв, описаних вище, сполучена із оброблюваною заготовкою за допомогою кліщових затискних пристроїв, а сам сопловий пристрій нерухомо закріплений на робочому столі та сполучений джерелом живлення високого тиску металевою магістраллю. Недоліком такого пристрою є наявність робочого стола значних розмірів, оскільки для забезпечення рухів подачі робоча зона повинна значно перевищувати робочий простір, неможливість виконувати вертикальне переміщення соплового пристрою, наявність енергопоглинаючого басейну та металевої магістралі високого тиску. Технічна задача даного винаходу - зменшення металоємності верстата при розширенні його технологічних можливостей, забезпечення стабільних умов виконання обробки функціонально орієнтованих матеріалів та зменшення енергетичних втрат. Вирішення задачі досягається тим, що у відомому верстаті, який складається з джерела живлення високого тиску, базового блока із встановленим на ньому робочим столом, розташованим в горизонтальній площині, та змонтованою несучою системою із приводами подач, сполученою із оброблюваною заготовкою за допомогою кліщових затискних пристроїв, а також зі струминного пристрою, закріпленого над робочим столом за допомогою консольно розташованого елемента, сполученого із джерелом живлення високого тиску металевою магістраллю, згідно з винаходом джерело живлення, яке має два контури - низького і високого тиску, виконане у вигляді окремих, сполучених між собою функціональних модулів низького і високого тиску, причому перший із них встановлено у базовому блоці, а другий змонтовано у консольному елементі безпосередньо перед струминним пристроєм над робочим столом і сполучений з останнім магістраллю високого тиску у вигляді трубки змінної довжини; на робочому столі змонтовано співвісно до осі струминного пристрою енергопоглинаючий резервуар, на верхній частині якого змонтоване приймальне конфузорно-дифузорне сопло, прохідний отвір якого перевищує максимальний отвір робочого сопла, а в резервуарі 1 UA 101432 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 підтримується рівень робочої рідини на крайці нижнього зрізу сопла, причому інший зріз сопла розташований в одній площині з поверхнею робочого стола. Також пропонований верстат додатково оснащений окремим приводом, сполученим із струминним пристроєм, виконаним із можливістю вертикального (або складного просторового) переміщення відносно робочого стола, що разом із приводами подач несучої системи, сполученої з оброблюваною заготовкою, забезпечує відносне переміщення заготовки і струменя як при реалізації руху подачі, так і при здійсненні установчих переміщень або при реалізації тривимірної обробки. Розширення технологічних можливостей різання забезпечується тим, що струминний пристрій додатково може бути виконаний із можливістю зміни орієнтації відносно осей декартової системи координат, сполучений із трубкою змінної довжини шарніром та з відповідними обертовими приводами подач, а несуча система із приводами подач виконана у вигляді окремого функціонального модуля, сполученого із базовим блоком з можливістю зміни просторового положення відносно осі струминного пристрою, причому це положення однозначно визначається системою ЧПК перед початком обробки, причому механізм переміщення являє собою пристрій із паралельними кінематичними ланцюгами (наприклад -механізм). Сполучення відомих елементів - нерухомо закріпленого на консольному елементі базового блока струминного пристрою, горизонтально розташованого робочого столу, несучої системою консольного типу із приводами подач, які переміщують оброблювану заготовку, дозволяє поділити і частково інверсувати робочі рухи, тобто у пропонованому пристрої рух подачі здійснює оброблювана заготовка, а струмінь залишається нерухомим у горизонтальній площині, і разом із встановленим на робочому столі енергопоглинаючим резервуаром, на верхній частині якого змонтоване приймальне конфузорно-дифузорне сопло, прохідний отвір якого перевищує максимальний отвір робочого сопла, дозволяє досягти поставленої мети та веде до набуття нових ознак - зменшення металоємності верстата за рахунок того, що гасіння залишкової енергії не потребує розташування під робочим столом коробчастого резервуара з рідиною, що відповідає розмірам робочого столу, та забезпечення стабільності умов виконання обробки: сопловий пристрій та енергопоглинаючий елемент утворюють єдину сталу систему прямування потоку робочого тіла (наприклад струменя), відтоді, і схема силового навантаження оброблюваної заготовки при будь-якому робочому переміщенні залишається незмінною, що надзвичайно важливо при обробці функціонально оброблюваних матеріалів. Виконання джерела живлення у вигляді двох окремих, сполучених між собою функціональних модулів низького і високого тиску, з яких перший встановлено у базовому блоці, а другий змонтовано у консольному елементі безпосередньо перед струминним пристроєм над робочим столом, та сполучення його з магістраллю високого тиску у вигляді короткої трубки змінної довжини веде до набуття нових ознак: дозволяє значно знизити енерговитрати, які пропорційні довжині трубопроводу та зворотно пропорційні прохідному отвору магістралі; а додаткове виконання несучої системи із приводами подач у вигляді окремого функціонального модулю з механізмами переміщення у вигляді пристрою із паралельними кінематичними ланцюгами (наприклад механізм), сполученого із базовим блоком з можливістю зміни просторового положення відносно осі струминного пристрою, яке однозначно визначається системою ЧПК перед початком обробки, дозволяє розширити технологічні можливості, збільшити розміри оброблюваних заготовок без зростання матеріалоємності виробу, забезпечує його універсальність. Оснащення пропонованого верстата окремим приводом, сполученим із струминним пристроєм, виконаним із можливістю вертикального переміщення по напрямних консольного елемента, що разом із приводами подач несучої системи, сполученої з оброблюваною заготовкою, забезпечує відносне переміщення заготовки і струменя як при реалізації руху подачі, так і при здійсненні установчих переміщень або при реалізації тривимірної обробки також веде до набуття нових ознак: розширення технологічних можливостей різання забезпечується тим, що струминний пристрій додатково може бути виконаний із можливістю повороту довкола основних осей декартової системи координат, сполучений із трубкою змінної довжини шарніром та з відповідними обертовими приводами подач. Роботу верстата для різання функціонально орієнтованих матеріалів методами струминної обробки пояснено фігурами. Верстат складається з джерела живлення високого тиску 1 (фіг. 3), виконаного у вигляді окремих, сполучених між собою функціональних модулів низького (Н) і високого (В) тиску (фіг. 4), базового блока 2 (фіг. 1, 2) із встановленим на ньому робочим столом 3, розташованим в горизонтальній площині, та несучою системою консольного типу 4 із змонтованими приводами подач, що складаються із силового пристрою 5 (фіг. 5), важільної системи 6 та напрямних 7, одна з якої забезпечує поздовжнє переміщення П (фіг. 7), а інша сполучена із силовим 2 UA 101432 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 пристроєм так, що утворює механічну передачу М (наприклад гвинт-гайка) (фіг. 5, 7). Вихідна ланка приводу подач сполучається із оброблюваною заготовкою 8 за допомогою кліщових затискних пристроїв 9 (фіг. 5), закріплених безпосередньо на важелях 6. Струминний пристрій 10 (фіг. 6) змонтований над робочим столом за допомогою консольно розташованого елемента 11 і сполучений із джерелом живлення високого тиску металевою магістраллю 12. Функціональний модуль низького (Н) тиску встановлено у базовому блоці 2, а функціональний модуль високого тиску (В) змонтовано у консольному елементі 11 безпосередньо перед струминним пристроєм 10 (на фіг. 3 він розташований над робочим столом 3). Змонтований на консольному елементі 11 струминний пристрій 10 виконаний з можливістю здійснювати установчі (робочі) переміщення за допомогою привода 13 (виконаного у даному випадку у вигляді механізму із паралельними кінематичними ланцюгами), що дозволяє реалізовувати переміщення над робочим столом 3, і разом із приводами подач несучої системи, сполученої з оброблюваною заготовкою 8, забезпечує відносне переміщення заготовки і струменя як при реалізації руху подачі, так і при здійсненні установчих переміщень або при реалізації тривимірної обробки. Струминний пристрій 10 також сполучений із модулем високого тиску (В) магістраллю високого тиску 12 у вигляді короткої трубки змінної довжини, має шарнір високого тиску 14, а на робочому столі 3 змонтовано співвісно до осі струминного пристрою енергопоглинаючий резервуар 15, на верхній частині якого змонтоване приймальне конфузорно-дифузорне сопло 16, прохідний отвір якого перевищує максимальний отвір робочого сопла, а в резервуарі підтримується рівень робочої рідини на крайці нижнього зрізу сопла, причому інший зріз сопла розташований в одній площині з поверхнею робочого стола. Несуча система консольного типу 4 із приводами подач виконана у вигляді окремого функціонального модуля, сполученого із базовим блоком 2 з можливістю зміни просторового положення відносно осі струминного пристрою 10, причому це положення однозначно визначається системою ЧПК перед початком обробки, причому механізмом переміщення є пристрій із паралельними кінематичними ланцюгами (наприклад -механізм, фіг. (5)). Пристрій працює так. На робочий стіл 3 встановлюють оброблювану заготовку 8 та закріплюють її у кліщових пристроях 9 приводів подач. Якщо оброблювана заготовка не перевищує робочої зони ХоУ (фіг. 5), несуча система консольного типу 4 залишається поряд із базовим блоком 2 верстата, а ЧПК встановлює систему координат несучої системи із приводами подач 4 такою, що співпадає із системою координат робочого стола 3 (фіг. 1, 2). Якщо заготовка перевищує розміри робочої зони (фіг. 5), несуча система 4 відводиться від базового блока 2 верстата на потрібну відстань (фіг. 1, 2), а відповідні зміщення вводяться до ЧПК як константи відносного положення. Струминний пристрій 10 відводиться за допомогою приводу 13 у крайнє верхнє положення, при цьому трубка змінної довжини 12 скорочується, шарнір 14 дозволяє виконувати будь-яке просторове переміщення, і заготовка надходить по поверхні робочого стола 3 до струминного пристрою 10. Далі вмикається гідросистема і рідина від модуля високого тиску (В) починає надходити до струминного пристрою 10, який формує робочий струмінь, що виконує корисну обробку заготовки 8. Привід 13 опускає струминний пристрій 10 на потрібний рівень відносно поверхні оброблюваної заготовки 8 і починається обробка. Відпрацьована рідина надходить до резервуара 15 крізь конфузорно-дифузорне сопло 16, де і відбувається гасіння залишкової енергії струменя. Відпрацювання робочих переміщень приводами подач несучої системи консольного типу 4 призводить до зміни положення у площині стола 3 важелів 6 (фіг. 5), кліщових пристроїв 9 та, відповідно, заготовки 8, що дозволяє керовано переносити струминний вплив у заданому напрямку. Тим самим відбувається обробка заготовки за заданим контуром, причому потрібне вертикальне положення струминного пристрою 10 забезпечує привід 13, за допомогою якого останній зв'язаний із консольним елементом 11, а постійне підведення рідини високого тиску від гідростанції 2 (фіг. 3, 4) забезпечується магістраллю високого тиску у вигляді трубки змінної довжини 12 та шарніра високого тиску 14. Встановлений у магістралі подачі рідини високого тиску шарнір високого тиску 14 дозволяє виконувати зміну просторового положення струминного пристрою і тим самим розширює технологічні можливості пропонованої системи за рахунок того, що струминний пристрій додатково може бути виконаний із можливістю повороту довкола основних осей декартової системи координат за допомогою приводів 13 (фіг. 6). 55 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 60 1. Верстат для різання функціонально орієнтованих матеріалів методами струминної обробки, що складається із джерела живлення високого тиску, базового блока із встановленим на ньому робочим столом, розташованим в горизонтальній площині, та змонтованою несучою системою 3 UA 101432 C2 5 10 15 20 25 із приводами подач, сполученою із оброблюваною заготовкою за допомогою кліщових затискних пристроїв, а сам струминний пристрій закріплений над робочим столом за допомогою консольно розташованого елемента та сполучений із джерелом живлення високого тиску металевою магістраллю, який відрізняється тим, що джерело живлення, що має два контури - низького і високого тиску, виконане у вигляді окремих, сполучених між собою функціональних модулів низького і високого тиску, причому перший із них встановлено у базовому блоці, а другий змонтовано у консольному елементі безпосередньо перед струминним пристроєм над робочим столом і сполучений зі струминним пристроєм магістраллю високого тиску у вигляді трубки змінної довжини. 2. Верстат за п. 1, який відрізняється тим, що додатково робочий стіл має енергопоглинаючий резервуар, встановлений співвісно до осі струминного пристрою, на верхній частині якого змонтоване приймальне конфузорно-дифузорне сопло, прохідний отвір якого перевищує максимальний отвір робочого сопла, а в резервуарі підтримується рівень робочої рідини на крайці нижнього зрізу сопла, причому інший зріз сопла розташований в одній площині з поверхнею робочого стола. 3. Верстат за п. 1, який відрізняється тим, що несуча система із приводами подач, сполучена із оброблюваною заготовкою, забезпечує відносне переміщення заготовки і струменя (рух подачі), а установче переміщення у вертикальній площині забезпечується окремим приводом (системою приводів), змонтованим на консольному елементі тасполученим із струминним пристроєм, що виконаний з можливістю зміни свого положення відносно робочого стола. 4. Верстат за п. 1, який відрізняється тим, що струминний пристрій додатково може бути виконаний із можливістю повороту відносно головних осей декартової системи координат робочого стола. 5. Верстат за п. 1, який відрізняється тим, що для розширення технологічних можливостей та розмірів оброблюваних заготовок несуча система із приводами подач виконана у вигляді окремого функціонального модуля, сполученого із базовим блоком з можливістю зміни просторового положення відносно осі струминного пристрою, причому це положення однозначно визначається системою ЧПК перед початком обробки. 4 UA 101432 C2 5 UA 101432 C2 6 UA 101432 C2 7 UA 101432 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8