Свердлильно-фрезерний верстат

1. Свердлильно-фрезерний верстат, що містить несучу нерухому частину, верхню і нижню основу, штанги постійної або керовано-змінної довжини, одні кінці яких з'єднані через шарніри з повзунами механізмів поступального руху, а другі з платформою, на якій розташований виконавчий орган, який відрізняється тим, що верхня основа зведена до мінімальних розмірів, а саме, точки, лінії, або будь-якого плоского багатокутника, круга або каркаса багатогранника при виконанні нижньої основи у формі такого ж або іншого багатокутника, або круга, несуча нерухома частина має форму каркаса з вертикальними і нахиленими стійками, а осі стійок каркаса паралельні, перехрещені або мають спільні точки перетинання на нижній і верхній основі та можуть бути розташовані над або під платформою з виконавчим органом, при цьому механізми поступального руху монтуються як на стійки просторового каркаса, так і в площині між осями стійок. 2. Свердлильно-фрезерний верстат за п. 1, який відрізняється тим, що каркас виконаний у вигляді правильної n-гранної піраміди. 3. Свердлильно-фрезерний верстат за п. 2, який відрізняється тим, що каркас виконаний у вигляді правильної зрізаної n-гранної піраміди. 4. Свердлильно-фрезерний верстат за п. 1, який відрізняється тим, що каркас має форму обеліска, всі грані якого представляють трапеції. 5. Свердлильно-фрезерний верстат за п. 1, який відрізняється тим, що каркас має форму клина, бокові грані якого представляють рівнобедрені трикутники і рівнобічні трапеції. 2 (19) 1 3 Корисна модель належить до галузі верстатобудування і може бути використана для виконання різних технологічних операцій при обробці корпусних, складнопрофільних і плоских заготовок. Відомий верстат за патентом Німеччини № 19955520 [1], що містить верхню і нижню основи, жорстко зв'язані між собою через механізми поступального руху однакової довжини з опорами, три штанги постійної довжини, одні кінці яких з'єднані через шарніри з повзунами механізмів поступального руху, а другі - з платформою, на якій розташований інструментальний виконавчий орган з приводом обертання інструменту. До недоліків аналога належать: по-перше, збільшення габаритів і металоємності верстата, що викликано паралельним виконанням трьох механізмів поступального руху і необхідністю застосування верхньої основи таких же розмірів, як і нижня основа; по-друге, знижена жорсткість пружної системи, що потребує підвищення моментів опору поперечних перерізів механізмів поступального руху і таким чином збільшення металоємності конструкції; по-третє, обмежена кількість координатних рухів, що звужує технологічні можливості верстата. Відомі, також, технічні рішення подібного призначення [2, 3, 4], що мають суттєві недоліки такі як висока металоємність, складна конструкція та висока вартість штанг змінної довжини. Як прототип вибраний багатокоординатний свердлильно-фрезерний верстат [5], що містить верхню і нижню основи, жорстко зв'язані між собою через механізми поступального руху однакової довжини з опорами, три штанги постійної довжини, одні кінці яких з'єднані шарнірами з повзунами механізмів поступального руху, а другі з платформою, на якій розташований інструментальний виконавчий орган з приводом обертання інструменту, осі механізмів поступального руху мають одну точку перетинання, розташовану над платформою з інструментальним виконавчим органом, і утворюють правильну трикутну піраміду. До недоліків прототипу належать: по-перше, невеликий розмір робочої зони виконавчого органу порівняно з загальними габаритами верстату; подруге, неповна функціональність виконавчого інструментального органу на рухомій платформі шарнірної стрижневої системи тому, що кількість керованих координат інструментального органу напряму залежить від кількості входів - кількості активних приводів для штанг постійної довжини, а в даній компоновці їх лише три; по-третє, розташування напрямних для повзунів механізмів поступального руху лише на трьох ребрах піраміди обмежує зручність побудови компоновок верстата при застосуванні інших за конструкцією функціональних модулів. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення багатокоординатного свердлильнофрезерного верстата шляхом того, що осі несучого каркаса, до яких примонтовані механізми поступального руху повзунів, і їх точки перетину в компоновці верстата розташовані таким чином, щоб утворювати просторовий багатогранний каркас, а кількість штанг та напрямних, змонтованих на ре 66672 4 брах каркаса, може бути збільшена до необхідної кількості приводів, що дозволяє досягнути технічний результат - збільшення функціональності виконавчого органу з відносним до функціональності зниженням масово-габаритних характеристик загальної компоновки верстата, підвищення його жорсткості і розширення його технологічних можливостей. Вирішення поставленої задачі досягається тим, що в багатоцільовому верстаті, який містить несучу нерухому частину, верхню і нижню основу, штанги постійної або керовано-змінної довжини, одні кінці яких з'єднані через шарніри з повзунами механізмів поступального руху, а другі - з рухомою платформою, на якій розташований виконавчий орган, згідно з корисною моделлю, новим є те, що верхня основа зведена до мінімальних розмірів, а саме, точки, лінії, або будь-якого плоского багатокутника або каркаса багатогранника при виконанні нижньої основи у формі такого ж або іншого багатокутника, а осі стойок каркаса мають спільні точки перетинання на нижній і верхній основі та можуть бути розташовані над або під рухомою платформою з виконавчим органом, при цьому механізми поступального руху монтуються як на стойки просторового каркаса, так і в площині між осями стойок. Крім того, введення виконавчих та робочих органів різних типів та використання різноманітного додаткового обладнання дозволяє розширити технологічні можливості верстата. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 зображено принципову схему багатоцільового верстата з основою, стойками каркаса, осі яких перетинаються у вершині багатогранної (чотиригранної) піраміди, штангами, платформою зі змінним виконавчим органом та хрестовим столом з заготовкою; фіг. 2 - можливий варіант робочого органу у вигляді мотор-шпинделя з револьверною головкою; фіг. 3 - можливий варіант робочого органу у вигляді мотор-шпинделя з пінолем; фіг. 4 - принципова схема верстататрипода з каркасом пірамідальної компоновки, штангами керовано-змінної довжини і поворотним столом для заготовки; фіг. 5 - принципова схема верстата пірамідальної компоновки з зовнішнім розташуванням штанг по відношенню до каркаса і хрестовим супортом в площині на нижній основі; фіг. 6 - принципова схема верстата у формі куба (паралелепіпеда) з верхніми і боковими напрямними для штанг постійної довжини; фіг. 7 - теж саме, що на фіг. 6, але з нижніми і боковими напрямними; фіг. 8 - принципова схема верстата з розташуванням зворотного пірамідального каркаса всередині куба (паралелепіпеда); фіг. 9 - теж саме, що на фіг. 8, але із спареними штангами постійної довжини; фіг. 10 - принципова схема верстата з верхньою основою у вигляді зворотної піраміди; фіг. 11 - теж саме, що на фіг. 10, але зі зміщеною вершиною тригранного каркаса; фіг. 12 принципова схема верстата призматоїдної компоновки; фіг. 13 - призматоїдна компоновка верстата з прямими і перевернутими трикутниками бокових граней каркаса; фіг. 14 - принципова схема верстата клиноподібної компоновки з нахилом бічних 5 66672 6 площин і додатковою напрямною на них; фіг. 15 них з'єднаннях 9 штанг 8 і повзунів 7 приймається та ж схема, що на фіг. 14, але з боковим клином необхідна кількість ребер каркаса в компоновці всередині; фіг. 16 - принципова схема верстата верстата, що з'єднують нижню основу 1 і вершину зіркоподібної компоновки; фіг. 17 - компоновка 18 (фіг. 1). Відповідно до цього приймається кільбагатопозиційного верстата з каркасом у вигляді кість осей напрямних 6, від чого залежить ступінь паралелепіпеда; фіг. 18 - компоновка двошпиндевільності рухомої платформи 3. льного верстата з каркасом у вигляді куба (параЗамість штанг постійної довжини (фіг. 1) верслелепіпеда); фіг. 19 - компоновка чотиришпиндетат може бути оснащений штангами керованольного верстата з каркасом у вигляді куба змінної довжини 19 (фіг. 4), а стойки 6 виконують (паралелепіпеда); фіг. 20 - дзеркальна компоновка не додаткові функції напрямних для повзунів 7 двошпиндельного верстата з каркасом ромбічної (фіг. 1), а слугують нерухомою основою для верхформи в плані; фіг. 21 - хрестоподібна компоновка ніх шарнірів 9 (фіг. 4) і опорою для крокових елекбагатопозиційного верстата з центральною колотродвигунів М1, М2, М3 або інших приводів зміни ною; фіг. 22 - зіркоподібна шестишпиндельна комдовжини штанг 19. Для розширення технологічних поновка верстата; фіг. 23 - компоновка чотиришможливостей на нижній основі 1 може бути встапиндельного верстата типу «ринг»; фіг. 24 новлений поворотний стіл 20. стільникоподібна компоновка з хрестоподібними На фіг. 5 показано можливу компоновку, в якій (фіг. 21) або зіркоподібними (фіг. 22) каркасами. на стойках 6, що є ребрами чотиригранної піраміБагато інших каркасних компоновок верстатів ди, розташовані повзуни 7, а через шарніри 9 зовні може бути створено з різними нижніми основами у розміщені штанги 8 і рухома платформа 3. Всеревигляді правильних фігур та каркасами з правильдині каркаса може бути розташований хрестовий них багатогранників (конусів), що мають різні види стіл 10 або поворотний стіл, як на фіг. 4. Для ствосиметрії, різну кількість осей і дзеркальних площин рення простору в робочій зоні каркас виконаний у симетрії. вигляді зрізаної піраміди, де верхня основа 21 Верстат містить нижню основу 1 (фіг. 1), стойбагатокутник, подібний багатокутнику нижньої оски каркаса 2, на яких монтуються механізми постунови 1, наприклад, чотирикутник, як зображено на пального руху, наприклад, кулькові гвинтові перефіг. 5. дачі з опорами або лінійні приводи, (на фіг. 1 не Каркас верстата може бути у вигляді куба або показані), рухому платформу 3, на якій розташопаралелепіпеда з нижньою 1 і верхньою 21 оснований привод головного руху - обертання інструвами (фіг. 6, 7), які з’єднані між собою вертикальменту 4 (фрези, свердла тощо) у вигляді, наприними стойками - ребрами 22. По верхніх і бокових клад, мотор-шпинделя 5. Рухома платформа 3 (фіг. 6), або верхніх, нижніх і бокових (фіг. 7) або зв’язана зі стойками 6 каркаса через каретки 7 бокових і нижніх (не показано), як по напрямних, механізмів поступального руху по напрямних на можуть рухатися повзуни 7 переміщення штанг 8, стойках 6 та штанги постійної довжини 8, на кінцях зв'язані з рухомими платформами 3. яких розташовані шарніри 9. Можливе інше виконання орієнтації осей наДля розширення функціональних можливостей прямних 6 зі спільною точкою перетину 23, що за рахунок введення додаткових керованих коорзнаходиться під багатокутною нижньою основою 1 динат на нижній основі встановлюються робочі (фіг. 8) і з виконанням штанг 8 постійної довжини органи подачі з можливістю їх заміни та доповнентипу "дельта" (фіг. 9), що складається з двох ня, наприклад, хрестовий стіл 10 або поворотний стрижнів, кожний з'єднаних сферичними шарнірастіл, або інше. ми 9 з власними повзунами 7. З метою підвищення продуктивності обробки Підвищена компактність і жорсткість каркасної за рахунок скорочення допоміжного часу може компоновки багатоцільового верстата із шістьма використовуватися багатошпиндельна (багатоінсступенями вільності рухомої платформи 3 може трументальна) насадка або револьверна головка бути забезпечена виконанням верхньої основи у 11 (фіг. 2). Шпиндель 5 може мати додатковий вигляді зворотної піраміди зі спільною точкою пепривод подачі 12 з електродвигуном 13 (фіг. 1) по ретину трьох напрямних (фіг. 10), тоді як осі натипу самодіючої силової головки агрегатного верспрямних нижньої основи мають спільні точки перетата або співвісно виконаний привод подачі пінотину із тими точками, що співпадають з кутами льного типу з електродвигуном 13 (фіг. 3), змонтоверхньої основи і утворюють зрізану піраміду. ваним на каркасі 14, всередині якого поступально На фіг. 11 показано компоновку багатоцільоворухається піноль 15, що є корпусом моторго верстата з нахилом і шістьма ступенями вільношпинделя з пустотілим шпинделем 16, отвір якого сті. В цьому випадку для керування орієнтацією призначений для розміщення в ньому гвинта 17 робочої зони рухомої платформи 3 відносно нерукульково-гвинтової передачі. хомої нижньої основи 1, де може бути розташоваРобота верстата здійснюється наступним чиний верстатний стіл (на фіг. 11 не показаний) можном. на застосувати тригранний каркас зі зміщеною Керування рухами верстата забезпечується вершиною, що відповідає точці перетину напрямсистемою числового програмного керування них 6, а площина зрізу, яка співпадає з основою (ЧПК), що формує та подає керуючий сигнал на зворотної тригранної піраміди, розташована під приводи механізмів поступального руху. Це сприкутом  до нижньої основи 1. чиняє переміщення кареток повздовж стойок карВисоку розподілену жорсткість по об'єму робокаса, тим самим змінюючи положення платформи чої зони верстата мають компоновки, що показані з виконавчим органом та інструментом у просторі. на фіг. 12 і фіг. 13. Осі напрямних 6 верстата розЗалежно від класу кінематичних пар в шарнірташовані в відповідних площинах багатогранника, 7 66672 8 співпадають з його гранями та мають спільні точки яких включає властивості чотирьох секцій. Наприперетину на нижній і верхній основах для кожної клад, обертання навколо осі X - секції 1, 2, 3, 4; пари напрямних. Таким чином, утворюється призобертання навколо осі Υ - секції 3, 4, 5, 6. Таким матоїдна компоновка, де стойки каркаса 6 із змончином, введення одного модуля повороту знижує тованими на них напрямними утворюють трапеції і металоємність і габарити в три рази і дає можлитрикутники між нижньою 1 і верхньою 21 основами вість використовувати один верстатний стіл. каркаса. Суттєвим резервом підвищення критерію якоТехнологічність обслуговування робочої зони сті компоновки може бути використання дискретверстата забезпечують компоновки, що показані них змін: положення горизонтальне - вертикальне на фіг. 14 і фіг. 15, які виконані у формі клина (або - з нахилом, поворотом на 45°, 90°, 180°, заповобеліска) з нахилом бічних площин для збільшеннення вільного простору, розташування в точці ня жорсткості просторового каркаса. Імовірні варіпо лінії, декількох лініях - по площині і т. ін. Реанти виконання клиноподібної компоновки багатозультатом перетину робочих площин рухомих плацільового верстата з зведенням верхньої основи тформ будуть каркасні компоновки: багатоінструнад рухомою платформою 3 до мінімальних розміментальні (фіг. 19), дзеркально відвернуті, з рів навіть до лінії 24 (фіг. 14) і з спільною лінією спільною колоною і круговим конвеєром палет перетину площин, де розташовані напрямні 6 під (фіг. 21), з зустрічним розташуванням рухомих рухомою платформою 3 на нижній основі 1 (фіг. платформ (фіг. 20), зіркоподібні (фіг. 22), типу 15). «ринг» (фіг. 23) або стільникові (фіг. 24). Залежно від технологічних задач можливе наМожна додатково розширити технологічні моближення центру жорсткості компоновки і робочої жливості верстата по формоутворюючих рухах і зони рухомої платформи 3 до деякої координати в виконанню різних операцій і різними ріжучими інпросторовому каркасі за рахунок розташування струментами для багатоцільового верстата з маточок перетину напрямних 6 в гранях, що утворюгазином інструментів і автоматичною їх заміною [2, ють стойки між нижньою і верхньою основами. 3]. Як виконавчий орган або ріжучий інструмент Наприклад, на фіг. 16 наведено зіркоподібну комможуть бути використані лазер, зварювальна гопоновку із перетином трьох напрямних 6 в площині ловка, плазмотрон або сопло для гідроструменеверхньої основи, а інші три повзуна 7 рухаються вої обробки. по ребрах тригранної піраміди, за рахунок чого Джерела інформації точка максимальної жорсткості буде співпадати з 1. Патент Німеччини № 19955520, МПК центром нижньої трикутної основи. B23Q1/70, В23К26/08, заявл. 18.11.1999, опубл. Якщо об'єднати розгорнуті виконання верста31.05.2001. тів наприклад, з каркасом у вигляді куба (парале2. Агрегатно-модульне технологічне обладлепіпеда), в одну компоновку з жорстко закріпленання. Частина 3. Агрегатно-модульне технологічним інструментальним шпинделем на рухомій не обладнання нового покоління, його оснащення платформі, але з різною початковою орієнтацією, та інструментальне забезпечення. Під ред. проф. отримаємо технологічну лінію для обробки деталі Кузнецова Ю.М. - Кіровоград, 2003. - 508 с. (рис. з шести боків (фіг. 17). Така компоновка склада19.22 і 19.24 на стор. 168-170). ється з шести окремих секцій, де робочою зоною 3. Технологічне обладнання з паралельною кібуде площина і конвеєр палет. Дана компоновка нематикою. Під ред. проф. Кузнецова Ю.М. - Кіропрограє в металоємності та габаритах, однак збевоград, 2004. - 449 с. рігається загальна функціональність. 4. Валявський І.А., Крижанівський В.А. ТендеДля зменшення габаритів і металоємності венції розвитку верстатів паралельної структури // рстата потрібно оснастити інструментальний шпиВісник СумДУ, № 2(48), 2003. - с. 18-22 (рис. 3). ндель пристроєм повороту на рухомій платформі 5. Патент України № 86533, МПК B23Q1/00, відносно осі X і (або) Υ (фіг. 18). Тоді компоновка В23В39/00, заявл. 25.12.2007, опубл. 27.04.2009, буде складатися з двох секцій (фіг. 17), кожна з Бюл. № 8, 2009 р. 9 66672 10 11 66672 12 13 66672 14 15 66672 16 17 66672 18 19 66672 20 21 66672 22 23 66672 24 25 66672 26 27 66672 28 29 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 66672 Підписне 30 Тираж 23 прим. 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