МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЙ СТАНОК С ГИДРОСТАТИЧЕСКОЙ ОПОРОЙ ДЛЯ НАПРАВЛЯЮЩИХ

Полезная модель относится к машиностроению.
Известен обрабатывающий центр по патенту РФ на полезную модель №10361, кл. B23Q 3/155 от 25.11.1997 г., состоящий из основания, с установленными на нем салазками, перемещающимися вдоль основания.
Недостатками известного устройства является сравнительно невысокая производительность и точность координатных движений из-за погрешностей в опорных узлах станка.
Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является металлорежущий станок, содержащий гидростатические опоры для станин с горизонтальными или стоек с вертикальными направляющими расположенных над ними с зазором h планками, при этом в направляющих станины выполнены карманы, соединенные посредством дроссельных отверстий напрямую с насосом или через дроссель и предохранительный клапан со сливной ванной и выполнены в виде канавок на поверхности направляющих прямолинейного незамкнутого или прямоугольного замкнутого профиля (Металлорежущие станки: Учебник для машиностроительных втузов под ред. В.Э.Пуша, М., Машиностроение,1985 с.345-346, рис.17.15, 17.16 - прототип).
Недостатками известного устройства является сравнительно невысокая точность и быстродействие работы гидростатических опор для направляющих металлорежущих станков.
1
2
Технически достижимый результат - повышение точности и быстродействия работы гидростатических опор для направляющих металлорежущих станков за счет того, что направляющие выполнены с четырьмя поверхностями скольжения, взаимодействующими с планкой коробчатого типа, состоящей из. планки П-образного сечения, соединенной с нижней горизонтальной планкой, взаимодействующими с зазорами h и h с соответствующими ответными поверхностями направляющей.
Это достигается тем, что в металлорежущем станке, содержащим протяженную станину коробчатого типа с горизонтальными направляющими, на одном из концов которой перпендикулярно ей закреплена вертикальная стойка с вертикальными направляющими, по которым перемещается в вертикальной плоскости шпиндельная бабка с электродвигателем и расточной головкой, а на станине установлены нижние салазки, совершающие движение по направляющим станины и верхние салазки, перемещающиеся в плоскости, перпендикулярной направляющим станины, на которых закреплен поворотный стол, с установленной на нем монтажной плитой для базирования заготовки, причем в стенках станины выполнены технологические окна и вырезы для размещения внутри них вспомогательных устройств, а для обеспечения высокой жесткости станина и стойка снабжены ребрами жесткости и перегородками, он снабжен горизонтальными планками, расположенными с зазором над горизонтальными направляющими станины с образованием гидростатической опоры для направляющих, при этом на поверхности направляющих станины выполнены карманы в виде канавок, соединенных со сливной ванной посредством дроссельных отверстий с насосом напрямую или через дроссель и предохранительный клапан, и имеющих прямолинейный незамкнутый или прямоугольный замкнутый профиль, при этом направляющие выполнены с четырьмя поверхностями скольжения, взаимодействующими с планкой коробчатого типа, имеющей П-образное сечение и соединенной с нижней горизонтальной планкой, взаимодействующими через зазоры с соответствующими ответными поверхностями направляющей, при этом на всех четырех поверхностях скольжения планок распо\ложены карманы с дроссельными отверстиями, которые соединены с канавками на поверхностях планок, соединенные посредством магистрали в общую замкнутую гидравлическую цепь, соединенную с насосом и предохранительным клапаном.
На фиг.1 - фиг.2 представлены схемы незамкнутых (разомкнутых) гидростатических опор для направляющих металлорежущих станков, на фиг.3 - схема замкнутых гидростатических опор направляющих, на фиг.4 - фиг.7 форма карманов для гидростатических опор направляющих, на фиг.8 - схема фрезерно-расточного станка, на котором используются опоры.
Гидростатические опоры для направляющих металлорежущих станков незамкнутого (фиг.1-фиг.2) типа состоят из горизонтальных или вертикальных (на чертеже не показано) направляющих 1 станины станка (или стойки) и расположенных над ними с зазором h планок 2. В направляющих станины выполнены карманы 5 в виде канавок на поверхности направляющих прямолинейного незамкнутого или прямоугольного замкнутого профиля (фиг.4-фиг.7). Карманы 5 соединены посредством дроссельных отверстий 7 напрямую с насосом 4 (фиг.1) или через дроссель 3 (фиг.2) и предохранительный клапан 6 со сливной ванной 4.
1
2
Для замкнутых гидростатических опор (фиг.3) для направляющих металлорежущих станков схема состоит из направляющей 8 с четырьмя поверхностями скольжения (две горизонтальных и две вертикальных) и планки коробчатого типа, состоящей из планки 11 П-образного сечения, соединенной с нижней горизонтальной планкой 10 также с четырьмя поверхностями скольжения (две горизонтальных и две вертикальных), взаимодействующими с зазорами h и h с соответствующими ответными поверхностями направляющей 8. Во всех четырех поверхностях скольжения планок 10 и 11 расположены карманы 12, 13, 14, 15 с дроссельными отверстиями 16, 17, 18, 19, которые соединены с канавками на поверхностях планок 10 и 11, соединенные посредством магистрали 20 в общую замкнутую гидравлическую цепь, соединенную с насосом 3 и предохранительным клапаном 6.
При. небольшом диапазоне нагрузок, действующих на узел станка, применяют разомкнутые направляющие (фиг.1 и 2), так как их изготовление проще, чем замкнутых (фиг.3), которые обеспечивают повышенную жесткость масляного слоя благодаря предварительной нагрузке дополнительной направляющей при подводе к ней масла под давлением. Ее площадь, а следовательно, и несущая способность часто меньше, чем у основной направляющей. Обычно на поверхности направляющей подвижного узла, например салазок, предусматривают два или более кармана, которые могут быть отделены дренажными канавками. Направляющие могут иметь форму квадрата, прямоугольника (для ползунов) или цилиндра. Форма карманов (фиг.4-фиг.7) зависит от условий работы и размеров станка. Большую надежность и демпфирование обеспечивает форма кармана (фиг.7) в виде замкнутой прямоугольной канавки.
Гидростатические опоры для направляющих металлорежущих станков работают следующим образом.
1
2
В карман 5 подается под давлением масло. Вытекая наружу через зазор h (фиг.1 и 2), оно создает масляную подушку по всей площади контакта. Замкнутые (фиг.3) направляющие, в которых образуются два рабочих зазора h и h, могут воспринимать, в отличие от разомкнутых значительные опрокидывающие моменты. Возможен вариант гидростатических опор направляющих с системой регулирования толщины масляного слоя (на чертеже не показано). Однако, наиболее просты и надежны системы с дросселями перед каждым карманом (фиг.3). Они, в случае незамкнутых направляющих, могут обеспечить необходимую жесткость масляного слоя лишь при большом весе подвижного узла.
Повысить жесткость масляного слоя можно путем использования для каждого кармана отдельного насоса постоянного расхода (или систему с одним насосом и делителем расхода). Такие системы применяют в тяжелых станках (карусельных, продольно-фрезерных и др.). Наилучшими с точки зрения жесткости и постоянства толщины масляного слоя являются направляющие с системой автоматического регулирования. Основу таких систем составляют дроссели, сопротивление, которых автоматически изменяется в зависимости либо от толщины масляного слоя, либо от давления в масляном кармане (на чертеже не показано). Целесообразная форма карманов для гидростатических направляющих показана на фиг.4-фиг.7. Их геометрические размеры имеют следующие ориентировочные зависимости:
1
1
2
1
a=0,5a; a=0,1B; a=2a.
Число карманов по длине направляющей должно быть не меньше двух, чтобы исключить перекос подвижного узла.
Гидростатические опоры для направляющих металлорежущих станков имеют широкое распространение, так как они обеспечивают жидкостное трение при любых скоростях скольжения, а значит, и равномерность, и высокую чувствительность точных исполнительных движений. Недостатком гидростатических направляющих является сложность системы смазки и необходимость в отдельных случаях иметь специальные устройства фиксации перемещаемого узла в заданной позиции. Особенно они распространены на станки фрезерно-расточной группы (фиг.8). Станок содержит протяженную станину 21 коробчатого типа с горизонтальными направляющими 22, на одном из концов которой перпендикулярно ей закреплена вертикальная стойка 28 с вертикальными направляющими 29, по которым перемещается в вертикальной плоскости шпиндельная бабка 30 с электродвигателем 31 и расточной головкой 32. На станине установлены нижние салазки 23, совершающие движение по направляющим 22 станины и верхние салазки 24, перемещающиеся в плоскости, перпендикулярной направляющим 22 станины, на которых закреплен поворотный стол 25, с установленной на нем монтажной плитой 26, на которой базируется заготовка 27. В стенках станины 22 предусматриваются окна и вырезы по технологическим соображениям, а также для размещения внутри них некоторых вспомогательных устройств (элементов систем смазки и охлаждения, противовесов и др.). Для обеспечения высокой жесткости станину 21 и стойку 28 снабжают ребрами и перегородками.
Фрезерно-расточной станок работает следующим образом.
Заготовка 27 устанавливается на монтажной плите 26 поворотного стола 25 и может перемещаться во взаимно-перпендикулярных плоскостях за счет нижних салазок 23, совершающих движение по направляющим 22 станины и верхних салазок 24, перемещающихся в плоскости, перпендикулярной направляющим 22 станины, на которых закреплен поворотный стол 25. Расточная головка 32 приводится во вращение от шпиндельной бабки 30 с электродвигателем 31, которая имеет возможность вертикального перемещения по вертикальным направляющим стойки 29.