Токарный станок

Предполагаемая полезная модель относится к области станкостроения в частности к конструкциям металлорежущего оборудования токарным станкам.
Известна станина металлорежущего станка, например токарного, см. патент на полезную модель №14155 состоящая из соединенных между собой верхней части, предназначенной для крепления опорных элементов станка, например, направляющих и нижней части, предназначенной для монтажа станка на фундаменте, имеющих коробчатую форму и образованных передними и задними силовыми элементами, связанными поперечными перегородками, причем упомянутые элементы нижней части ограничены по высоте продольной наклонной стенкой, а на горизонтальных опорно-базовых поверхностях верхней части имеются отверстия для крепления опорных элементов станка, при этом продольные силовые элементы верхней части выполнены в виде балок имеющих в сечении О-образную или П-образную формы.
К недостаткам известной конструкции станины токарного станка является низкая жесткость, наличие сварных соединений, наличие передаваемых вибраций от резца и обрабатываемой детали на станину станка и как следствие накладывание этих вибраций друг на друга, влияющих в конечном итоге на качество и точность обработки детали.
Известна виброизолирующая система для металлорежущих станков см. патент РФ на изобретение №2472989 - прототип, М. кл. F16F 15/04, B23Q 1/00, включающая, например, токарный станок со станиной на которой установлены шпиндельный узел с патроном и рабочий стол с резцедержателем, а также включает, по меньшей мере, четыре виброизолятора и платформу, на которой крепится виброизолируемый станок и которая опирается на два вертикально расположенных виброизолятора и демпфирующий элемент, расположенные под платформой. Виброизоляторы имеют разную жесткость и связаны с опорными элементами оборудования. Один виброизолятор расположен над свободным концом платформы и закреплен другим торцом на рычаге, имеющем Г-образное сечение в вертикальной плоскости и П-образное в сечении горизонтальной плоскостью. Каждый из виброизоляторов имеет полости, образованные плоскими упругими коаксиально расположенными кольцами, внешнего и внутреннего с центральным отверстием, расположенными в параллельных горизонтальных плоскостях, жестко соединенных между собой посредством, по крайней мере, двух упругих элементов. Упомянутые полости заполнены упруго-демпфирующим сетчатым элементом. Сетчатый элемент выполнен армированным из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном. В результате, по мнению авторов изобретения, обеспечивается повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме и упрощение конструкции и монтажа.
К недостаткам известной конструкции можно отнести возможность накладывания вибраций, возникающих в процессе обработки детали от самой детали и вибрации от резца, которые, сказываются на точности изготовления детали и порой невозможности получить деталь требуемых геометрических параметров.
Техническим результатом предполагаемой полезной модели является устранение обстоятельств, приводящих к наложению и воздействию колебаний друг на друга от обрабатываемой детали и резца с получением более точных размеров и качественных поверхностей обрабатываемых особенно малогабаритных деталей с гашением вибрационных колебаний. Поставленный полезной моделью технический результат достигается использованием сочетания известных общих с прототипом признаков, включающих станину, на которой смонтированы шпиндельный узел с патроном и рабочий стол с резцедержателем и новых признаков, заключающихся в том, что станина выполнена литой из полимербетона со сквозными каналами-полостями и перемычками между ними, выполненными под углом в 35-55° к продольной оси станины, при этом между станиной, шпиндельным узлом с патроном и рабочим столом с резцедержателем жестко смонтирована промежуточная плита, а узел «резец - обрабатываемая деталь» выполнен над средней перемычкой станины.
Количество перемычек в станине выполнено нечетным.
Веса деталей и узлов, находящихся на промежуточной плите, удерживающих обрабатываемую деталь выполнены равными с весами деталей и узлов, находящихся на промежуточной плите удерживающих резец.
Соотношение веса обрабатываемой детали к весу станины выполнено равным как 1:10000.
Промежуточная плита влита в полимербетон станины.
Новизной предложенной полезной модели является выполнение станины литой из полимербетона со сквозными каналами-полостями и перемычками между ними, при этом между станиной, основанием шпиндельного узла и рабочим столом с резцедержателем жестко смонтирована промежуточная плита, перемычки станины выполнены под углом в 35-55° к продольной оси станины, а узел «резец - обрабатываемая деталь» выполнен над средней перемычкой станины.
Так, выполнение станины станка литой из полимербетона со сквозными каналами-полостями и перемычками между ними позволяет только за счет материала станины полимербетона убрать и погасить часть возникающих вибрационных колебаний детали и резца во время ее обработки, а в сочетании с выполнением перемычек станины под углом в 35-55° к ее продольной оси позволяет гасить колебания и вибрацию, возникающие в конкретном направлении по результирующей реактивной силе.
Выполнение узла «резец - обрабатываемая деталь» над средней перемычкой станины позволяет перенести основную часть возникающих вибрационных колебаний при обработке детали на конкретное место станины, а именно на среднюю, смонтированную под углом к продольной оси станины перемычку и погасить колебания при дальнейшем их распространении на другие перемычки и весь корпус станины, выполненные из виброгасящего материала полимербетона.
Наличие между станиной, основанием шпиндельного узла и рабочим столом с резцедержателем жестко смонтированной промежуточной плиты позволяет более эффективно достичь полезной моделью поставленного технического результата, рационально размещая на ней узлы и детали станка участвующие в металлообработке.
Признаки выполнения станины с количеством перемычек нечетным, выполнение веса деталей и узлов, находящихся на промежуточной плите, удерживающих обрабатываемую деталь равными с весами деталей и узлов, находящихся на промежуточной плите удерживающих резец, выполнение соотношения веса обрабатываемой детали к весу станины равным как 1:10000 и выполнение промежуточной плиты влитой в полимербетон станины - являются признаками дополнительными, направленными на раскрытие основных признаков и на достижение поставленного полезной моделью технического результата.
Согласно проведенных патентно-информационных исследований, сочетания известных и новых признаков предполагаемой полезной модели в источниках патентной и научно-технической информации не обнаружено, что позволяет отнести признаки к обладающим новизной.
Поскольку предложенное сочетание признаков не известно из существующего уровня техники и не вытекает из него явным образом, и позволяет получить более высокий и даже неожиданный технический результат, то предлагаемые существенные признаки и их сочетание можно считать имеющими изобретательский уровень.
Описание осуществления предлагаемого устройства, в том числе на конкретном примере позволяет отнести его к промышленно выполнимым.
На фиг. 1 схематично представлен предлагаемый токарный станок в изобметрии.
На фиг. 2 схематично представлен вид станка и станины снизу с отображением полостей и перемычек станины и расположения узла «обрабатываемая деталь-резец» над средней перемычкой.
Предлагаемый токарный станок состоит из станины 1 выполненной литьем из полимербетона с влитой в нее промежуточной плитой 2, на которой с одной стороны смонтировано основание 3 шпиндельного узла 4 с пневматическим патроном 5 и обрабатываемой деталью 6. С другой стороны на промежуточной плите смонтирован рабочий стол 7 с механизмом перемещения и резцедержателем 8. Станина 1 выполнена по форме параллелепипеда со сквозными вертикально расположенными каналами-полостями 9 и перемычками 10 между ними. Количество перемычек выполнено нечетным с таким расчетом, чтобы узел «обрабатываемая деталь 6 - резец 11» были расположены над средней перемычкой, выполненной, как и другие перемычки под углом в 35-55°.
Предлагаемый токарный станок работает следующим образом:
Во время обработки детали, при начале резания металла, обрабатываемая деталь 6 и резец 11, при скалывании металла, начинают вибрировать (колебаться). Колебания от обрабатываемой детали 6 через пневматический патрон 5, шпиндельный узел 4 и основание шпиндельного узла 3 через промежуточную плиту 2 передаются на станину 1. Одновременно вибрационные колебания от резца 11 через резцедержатель 8, рабочий стол 7 с механизмом перемещения через промежуточную плиту 2 также передаются на литую станину 1. Вибрационные колебания через соответствующие детали и узлы от резца 11 обрабатываемой детали 6, передаются на станину 1 станка и концентрируются на ее средней перемычке 10, на которой результирующее усилие R направлено перпендикулярно продольной оси перемычки. Часть колебаний, передаваемых на боковые стороны станины, имеют перпендикулярную к ним направленность и при разнонаправленности результирующих усилий на боковых сторонах и перемычках станины происходит их гашение и устраняется влияние колебаний обрабатываемой детали на колебания резца, что и является техническим результатом предполагаемой полезной модели, позволяющим получить более точные размеры и качественную поверхность обрабатываемых, особенно малогабаритных, деталей.
Выполнение количества перемычек в станине нечетным позволяет разместить узел «обрабатываемая деталь-резец» над средней перемычкой и соответственно более эффективно погасить возникающие при обработке детали вибрационные колебания.
Выполнение весов деталей и узлов, находящихся на промежуточной плите, удерживающих обрабатываемую деталь равными с весами деталей и узлов, находящихся на промежуточной плите, удерживающих резец, позволяет передавать равные по величине колебания на станину по обеим цепочкам - обрабатываемая деталь 6, пневматический патрон 5, шпиндельный узел 4, основание шпиндельного узла 3, промежуточная плита 2 и резец 11, резцедержатель 8, рабочий стол 7 с механизмом перемещения и промежуточная плита 2 и погасить их.
Выполнение соотношения веса обрабатываемой детали к весу станины равным как 1:10000 снижает вероятность возникновения сильных вибрационных колебаний и снижает их влияние на точность размеров изготавливаемых деталей..
Признаки того, что промежуточная плита влита в полимербетон станины стремятся уравновесить возникающие на обрабатываемой детали и резце вибрационные колебания и равномерно передать их на станину.
В настоящее время на предприятии разработана техническая документация на станок и оснастку, изготовлен опытный образец станка, который передан в лабораторию для проведения испытаний.
Предварительные результаты испытаний положительные.