ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННЫЙ ПЯТИКООРДИНАТНЫЙ КОПИРОВАЛЬНО-ПРОШИВОЧНЫЙ СТАНОК

Полезная модель относится к электроэрозионным пятикоординатным копировально-прошивочным станкам и может быть использована для высокоточной обработки деталей сложного профиля из токопроводящих заготовок, в том числе из твердых сплавов и закаленных сталей для машиностроительной, авиационной, судостроительной, нефтегазовой и строительной промышленности.
Из уровня техники известен электроэрозионный пятикоординатный копировально-прошивочный станок для обработки поверхностей токопроводящих заготовок, содержащий электромеханический исполнительный узел, размещенный на станине и выполненный в виде манипулятора с возможностью пятикоординатного пространственного перемещения, рабочий стол для базирования заготовки, расположенный в ванне с рабочей жидкофазной средой, и электрод-инструмент, установленный на манипуляторе. Манипулятор осуществляет пятикоординатное перемещение при помощи трех вращательных и двух поступательных степеней подвижности. (Патент РФ на полезную модель №131327, B23H 7/26, 2013).
К недостаткам данного устройства можно отнести:
- невысокую жесткость системы за счет большого количества кинематических связей;
- сложность управления при позиционировании исполнительных механизмов, обусловленную переводом полярной системы координат в декартовую.
Наиболее близким к заявленному решению по технической сущности и достигаемому результату является электроэрозионный копировально-прошивочный станок, предназначенный для обработки фасонных полостей и отверстий в деталях из труднообрабатываемых сталей и сплавов, содержащий размещенные на станине двухкоординатный рабочий стол, для закрепления обрабатываемой заготовки, реализующий перемещения заготовки по осям X и Y. колонну, с установленной на ней перемещающейся по направляющим вдоль оси Ζ консолью. На консоли размещен поворотный узел, который вращает плечо консоли относительно оси C. На конце плеча консоли закреплен электрод-инструмент.На рабочем столе может быть установлено поворотное устройство, обеспечивающее вращение заготовки на 360°. (Патент США US №20040011768, B23H 1/00, B23H 1/02, B23H 7/20, B23H 7/18, 2004).
К недостаткам данного устройства также можно отнести:
- невысокую жесткость системы за счет большого количества кинематических связей, снижающие точность пятикоординатной обработки деталей сложной формы;
- большие перемещающиеся массы, усложняющие процесс пятикоординатной обработки деталей сложной формы;
Техническими результатами заявленной модели является увеличение точности позиционирования системы за счет упрощения кинематической схемы и исключения направляющих по осям X и Y, что приводит к повышению точности изготовления изделия сложной формы; упрощение процесса пятикоординатной обработки деталей сложной формы снижением перемещающихся в горизонтальной плоскости масс за счет размещения в упомянутой плоскости более легкого планарного привода с плоским статором.
Указанный технический результат достигается тем, что в электроэрозионном пятикоординатном копировально-прошивочном станке, содержащим станину, рабочий стол глобусного типа для базирования заготовки, расположенный в ванне с рабочей жидкофазной средой, зафиксированное на станине двухкоординатное электромеханическое средство программно регламентированного перемещения в зоне обработки рабочего стола в горизонтальной плоскости, размещенное вертикально относительно станины однокоординатное электромеханическое средство с установленным на нем электрод-инструментом, с возможностью программно
регламентированного перемещения инструмента в зоне рабочего стола по вертикали, согласно полезной модели, двухкоординатное электромеханическое средство станка выполнено в виде планарного привода с плоским статором, размером, покрывающим рабочую зону обработки, и с установленными параллельно периоду нарезки статора коммутационно соединенными якорями, снабженными пневмосистемой с воздушными жиклерами.
Сущность заявленного технического решения поясняется следующим.
Планарный привод, представляющий собой охваченный обратной связью по положению шаговый двигатель, включающий в себя плоский статор с коммутационно соединенными якорями. Использование объединенных якорей позволяет распределить нагрузку на плоский статор планарного привода. Сжатый воздух, поступающий в жиклеры якорей планарного привода, обеспечивает образование воздушной подушки, исключая трение между подвижными частями привода и сохраняя постоянные характеристики перемещения. Использование планарного привода в электроэрозионном станке, при управлении положением рабочего стола с заготовкой в горизонтальной плоскости относительно электрод-инструмента, обеспечивает достижение заявленного технического результата в полном объеме.
Заявленная полезная модель поясняется графическим материалом, на котором показана схема заявленного электроэрозионного пятикоординатного копировально-прошивочного станка.
На станине 1 для реализации движений по осям X и Υ установлено двухкоординатное электромеханическое средство, выполненное в виде планарного привода с плоским статором 2, размером, покрывающим рабочую зону обработки, и с установленными параллельно периоду нарезки статора коммутационно соединенными якорями 3, снабженными пневмосистемой 4 с воздушными жиклерами 5. На якорях 3 планарного привода размещена ванна 6 с рабочей жидкофазной средой. На станине 1 неподвижно закреплена стойка 7, на которой вертикально относительно станины 1 размещено однокоординатное электромеханическое средство, состоящее из пиноли 8 и, установленным на ней с возможностью регламентированного перемещения по оси Ζ электрод-инструментом 9. В ванне 6 с рабочей жидкофазной средой установлен двухкоординатный рабочий стол 10 глобусного типа, представляющий собой глобусный стол, на котором размещена обрабатываемая заготовки 11.
Заявленная полезная модель работает следующим образом.
Заготовка 11, закрепленная на двухкоординатном рабочем столе 10 глобусного типа, программно регламентировано вращается по осям A и B. Одновременно пиноль 8 с электрод-инструментом 9 совершает технологически регламентированные возвратно-поступательные движения по вертикальной оси Ζ. Электрод-инструмент 9, взаимодействуя с заготовкой 11, выполняет обработку детали сложной конфигурации. При этом перемещение рабочего стола 10 с заготовкой 11 относительно электрод-инструмента 11 вдоль осей X и Υ реализуется планарным приводом, якоря 3 которого перемещаются в соответствии с командами и сигналами обратных связей по положению и току. Воздух под давлением, поступающий в якоря 3, проходит к жиклерам 5. Якоря 3 поднимаются на высоту, где достигается баланс между силой подъема от действия сжатого воздуха и силой давления на плоский статор 2. Усилие, возникающее в результате взаимодействия электромагнитных полей, передается непосредственно через воздушный зазор, перемещая якоря 3 планарного привода по координатам X и Υ. Отсутствие механической передачи гарантирует долговечность и стабильность параметров работы привода станка. Для компенсации погрешности позиционирования рабочего стола 10 относительно электрод-инструмента 9 привод может совершать управляемые поворотные движения в пределах 1°, что позволяет повысить точность обработки заготовки 11.
Таким образом, предлагаемый электроэрозионный пятикоординатный копировально-прошивочный станок обеспечивает увеличение точности позиционирования системы за счет упрощения кинематической схемы и исключения направляющих по осям X и Y, что приводит к повышению точности изготовления изделия сложной формы; упрощение процесса пятикоординатной обработки деталей сложной формы снижением перемещающихся в горизонтальной плоскости масс за счет размещения в упомянутой плоскости более легкого планарного привода с плоским статором.
Полезная модель может быть использована для высокоточной обработки деталей сложного профиля из токопроводящих заготовок, в том числе из твердых сплавов и закаленных сталей для машиностроительной, авиационной, судостроительной, нефтегазовой и строительной промышленности.
Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.
Заявленное решение соответствует требованию единства изобретения, т.к. в формуле охарактеризовано одно техническое решение.
Свойства, регламентированные в заявленном изобретении отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для высокоточной обработки деталей сложного профиля из токопроводящих заготовок, в том числе из твердых сплавов и закаленных сталей для машиностроительной, авиационной, судостроительной, нефтегазовой и строительной промышленности;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленный объект соответствуют требованиям условиям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.