КАРЕТКА ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО ШПИНДЕЛЬНОГО УЗЛА ВЕРТИКАЛЬНОГО ОБРАБАТЫВАЮЩЕГО ЦЕНТРА ПОРТАЛЬНОГО ТИПА

Каретка инструментального шпиндельного узла вертикального обрабатывающего центра портального типа
Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в высокоточных вертикальных обрабатывающих центрах портального типа в качестве подвижного узла, в который встраивается инструментальный шпиндельный узел.
Из уровня техники известна каретка шпиндельного узла вертикально-фрезерного обрабатывающего центра портального типа, предназначенная для базирования на портале и включающая корпус, выполненный с возможностью вертикального перемещения четырехгранный ползун с навесным оборудованием и размещенными на его гранях направляющими элементами, взаимодействующими в пределах рабочего хода ползуна с ответными направляющими элементами корпуса, и два привода перемещения ползуна относительно корпуса, размещенные на корпусе и двух оппозитных гранях ползуна (Заявка США №20060291971, опубл. 28.12.2006).
К недостаткам известной каретки следует отнести совмещение на двух из четырех гранях направляющих и силовых (приводы) элементов, что является источником определенного дисбаланса и отрицательно влияет на точность обработки.
Наиболее близким к заявленному как по совокупности признаков, так и по достигаемому техническому результату - прототипом - является каретка шпиндельного узла вертикального обрабатывающего центра портального типа NMV5000 DCG фирмы Mori Seiki Co., Ltd., предназначенная для базирования на портале и включающая корпус, выполненный с возможностью вертикального перемещения восьмигранный ползун с навесным оборудованием и размещенными на его четырех попарно взаимно-перпендикулярных гранях направляющими элементами, взаимодействующими в пределах рабочего хода ползуна с ответными направляющими элементами корпуса, и два привода ползуна относительно корпуса, размещенные на корпусе и двух оппозитных и свободных от направляющих элементов гранях ползуна эквидистантно центру тяжести каретки (http://www.dmgmoriseiki.co.jp/tn/news/pdf/2006_1005_nmv5000dcg.pdf)
К недостаткам прототипа следует отнести весьма высокую весовую нагрузку на приводы ползуна, обусловленную весом как собственно ползуна, так и размещенного на последнем навесного оборудования, включая инструментальный шпиндель, следствием чего является неравномерность работы приводов при перемещении ползуна вверх и вниз и, в конечном итоге, снижение точности обработки.
Задача полезной модели - разгрузить приводы ползуна каретки инструментального шпиндельного узла.
Технический результат - повышение точности обработки.
Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что каретка инструментального шпиндельного узла вертикального обрабатывающего центра портального типа, содержащая корпус, выполненный с возможностью базирования на портале обрабатывающего центра, ползун с установленным на нем шпиндельным узлом, выполненный в форме правильного восьмигранника и установленный в корпусе с возможностью вертикального перемещения относительно него посредством двух приводов, при этом на четырех попарно взаимно-перпендикулярных гранях ползуна размещены направляющие элементы с возможностью взаимодействия в пределах рабочего хода ползуна с ответными направляющими элементами, установленными на корпусе, а упомянутые приводы перемещения ползуна размещены эквидистантно центру тяжести каретки на корпусе и двух оппозитно расположенных и свободных от направляющих элементов гранях ползуна, снабжена двумя силовыми цилиндрами, установленными эквидистантно центру тяжести каретки и шарнирно соединенными с корпусом, штоки которых шарнирно соединены с соответствующими свободными свободных от направляющих элементов и приводов гранями ползуна, при этом силовые цилиндры выполнены с ходом штока в вертикальном направлении не менее рабочего хода ползуна с возможностью компенсации нагрузки на упомянутые приводы от веса ползуна.
Полезная модель поясняется изображением, на котором показан вертикальный обрабатывающий центр портального типа с заявленной кареткой инструментального шпиндельного узла.
Каретка 1 (Фиг. 1) размещена на направляющих 2 портала 3 и включает корпус 4, восьмигранный ползун 5 с инструментальным шпиндельным узлом 6, два привода 7 перемещения ползуна 5 относительно корпуса 4, и два силовых цилиндра 8.
В основе восьмигранного ползуна 5 (Фиг. 2) лежит правильный восьмиугольник с гранями 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 и 16. На четырех попарно взаимно-перпендикулярных гранях 9, 11, 13 и 15 ползуна 5 размещены направляющие элементы (не показаны, поскольку исполнение не отличается от прототипа), взаимодействующие в пределах рабочего хода (в вертикальном направлении вдоль собственной оси) ползуна 5 с ответными направляющими элементами (не показаны, поскольку исполнение не отличается от прототипа) корпуса 4. Приводы 7 перемещения ползуна 5 относительно корпуса 4 размещены на корпусе 4 и двух противоположных и свободных от направляющих элементов гранях 10 и 14 ползуна 5 эквидистантно центру тяжести каретки 1, что обеспечивает сбалансированность и отсутствие перекоса при осевом перемещении ползуна 5.
Снятие нагрузки (от веса ползуна 5 с навесным оборудованием) с приводов 7 в предлагаемой конструкции обеспечено силовыми цилиндрами 8, шарнирно соединяющими соответственно противоположные грани 12 и 16 ползуна 5 с корпусом 4 каретки 1. При этом, как и приводы 7, силовые цилиндры 8 в целях обеспечения сбалансированности и отсутствия перекоса ползуна 5 установлены эквидистантно центру тяжести каретки 1.
На двух противоположных гранях ползуна 5 (Фиг. 3) установлены кронштейны 17 гаек 18 винтов 19 шарико-винтовой передачи, соединенных через муфты 20 с редуктором 21 и электродвигателем 22 перемещения ползуна. К нижнему торцу ползуна крепится фланец мотор-шпинделя 23, корпус которого входит внутрь ползуна.
Силовые цилиндры 8 (Фиг. 4) разгрузки веса ползуна 5 установлены у двух оставшихся свободными граней 12 и 16 ползуна 5. Штоки 24 цилиндров 8 через сферические гайки 25, компенсирующие перекосы в двух плоскостях от погрешностей монтажа, соединены с кронштейнами 26, закрепленными на ползуне 5.
Заявленная каретка инструментального шпиндельного узла в составе вертикального обрабатывающего центра портального типа работает следующим образом.
Каретка инструментального шпиндельного узла вертикального обрабатывающего центра портального типа работает следующим образом.
Электродвигатели 22 (Фиг. 3) через редукторы 21 и муфты 20 вращают винт 19 шарико-винтовой передачи. Гайка 18, перемещается по винту, взаимодействуя с кронштейном 17, перемещающим ползун 5. Давление масла или воздуха в штоковой полости силового цилиндра 8 (Фиг. 4), воздействует на поршень (на фиг. 4 не показан), который передает усилие на шток 24. Шток 24 через сферические гайки 25, компенсирующие перекосы в двух плоскостях от погрешностей монтажа, взаимодействует с кронштейном 26, закрепленными на ползуне 5, передавая на ползун 5 усилие, направленное вверх и равное весу ползуна с установленным на нем оборудованием, в частности, мотор-шпинделем 23, разгружая шарико-винтовые передачи привода осевого перемещения ползуна 5. Два силовых цилиндра 8 (Фиг. 1, 2), установленные эквидистантно центру тяжести каретки 1, обеспечивают сбалансированность и отсутствие перекоса ползуна 5 при перемещении его в осевом направлении.
Изложенное позволяет сделать вывод о том, что поставленная задача полезной модели - разгрузка приводов ползуна каретки инструментального шпиндельного узла - решена, а заявленный технический результат - повышение точности обработки - достигнут.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении относится к машиностроению и может быть использована в высокоточных вертикальных обрабатывающих центрах портального типа в качестве подвижного узла, в который встраивается инструментальный шпиндельный узел;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или 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 соответствует критериям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.