СТАНОК ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ДЕТАЛЕЙ-ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ

Полезная модель относится к области станкостроения, в частности, конструкции станков для обработки крупногабаритных деталей-тел вращения с нестационарной осью вращения, и может быть использована для обработки базовой поверхности бандажей опор вращающихся обжиговых печей в процессе их технологического вращения.
Известен «Станок для обработки наружных поверхностей бандажей» (Патент RU на полезную модель №110013 U1, В23 В5/00 (2006.01) опубл. 10.11.2011, бюл. №31), который содержит опорные стойки, в верхней части которых установлена направляющая и несущий суппорт. Суппорт оснащен пинолью, имеющей возможность, ограниченного за счет винта, осевого выдвижения под действием пружины. На конце пиноли шарнирно закреплена роликовая тележка, снабженная двумя опорными роликами и поперечным суппортом с режущим инструментом. Шарнирное соединение выполнено в виде шаровой опоры с пальцем, а подпружиненная пиноль выполнена с регулируемой пятой. Палец шаровой опоры неподвижно связан с роликовой тележкой, а шаровая поверхность опоры размещена в регулируемой пяте подпружиненной пиноли.
Недостатком известного устройства является отсутствие постоянства базирования при выполнении каждого рабочего хода в процессе обработки. В результате чего существенно снижается точность исправления формы продольного сечения поверхности. Причина указанного недостатка в том, что конструкция роликовой тележки обеспечивает локальное базирование по узкому участку сечения, в котором ведется непосредственная обработка. Тем самым обеспечивается копирование перемещений обрабатываемой поверхности только для сечения, в котором ведется обработка.
Прототипом предлагаемой полезной модели является «Устройство для обработки крупногабаритных цилиндрических поверхностей» (Патент RU на полезную модель №109688 U1, В22В 23/00 (2006.01) опубл.: 27.10.2011 бюл. №30), содержит раму, с жестко закрепленным подпружиненным основанием, имеющим подвижную и неподвижную части, связанные пружинами. К подпружиненному основанию жестко крепится станина и шарнирно установлен копировальный узел. Копировальный узел состоит из жестко смонтированной рамы и четырех копирующих опор, включающих по два ролика, установленных на осях, жестко закрепленных в кронштейнах, связанных с рамой. На станине с возможностью продольного перемещения, за счет привода, включающего мотор-редуктор и кинематическую передачу «винт-гайка» размещен рабочий стол. На рабочем столе установлен суппорт (поперечный суппорт) с возможностью поперечного перемещения с закрепленным приводом вращения ведущего шкива. На корпусе привода жестко закреплен держатель, соединенный с натяжителем, в котором установлена подпружиненная консольная часть вилки ведомого шкива.
С существенными признаками полезной модели совпадает следующая совокупность признаков прототипа: копировальный узел, состоящий из рамы и копирующих опор, а также поперечный суппорт.
Недостатком прототипа является отсутствие постоянства ориентации инструмента в радиальном направлении к обрабатываемой поверхности при возможном изменении ее положения в процессе обработки, при вращении бандажа на опорных роликах, что существенно снижает точность обработки. Причина указанного недостатка в том, что рабочий стол с поперечным суппортом не имеет возможности копирования угловых перемещений копировального узла.
Полезная модель направлена на повышение точности обработки поверхностей крупногабаритных деталей-тел вращения за счет обеспечения точности позиционирования для каждого рабочего хода в процессе механической обработки.
Это достигается за счет того, что станок для обработки поверхностей крупногабаритных деталей-тел вращения содержит копировальный узел, состоящий из рамы и копирующих опор, а также продольный суппорт, на котором с возможностью возвратно-поступательного перемещения смонтирован поперечный суппорт. Внутри рамы жестко закреплена продольная направляющая, на которой жестко смонтирован привод продольных перемещений с жестко закрепленным блоком управления перемещениями и установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения продольный суппорт. На продольном суппорте с возможностью возвратно-поступательного перемещения смонтирован поперечный суппорт и жестко закреплен привод поперечных перемещений. На противоположных концах рамы жестко смонтированы две цилиндрические направляющие, с установленными на них с возможностью возвратно-поступательного перемещения, узлами опорных роликов.
Сущность полезной модели поясняется графическими изображениями, где на фиг. 1 представлена схема станка для обработки монотонных замкнутых поверхностей крупногабаритных деталей-тел вращения с нестационарной осью вращения, а на фиг. 2 - его принципиальная кинематическая схема.
Предлагаемое техническое решение содержит раму 1, представляющую собой жестко смонтированную каркасную конструкцию. Внутри рамы 1 жестко закреплена, например, при помощи резьбовых соединений, продольная направляющая 2, формы, например, «ласточкин хвост». На продольной направляющей 2 установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения продольный суппорт 3 и жестко смонтирован, например, при помощи резьбовых соединений, привод продольных перемещений 4. Привод продольных перемещений 4 состоит, например, из сервопривода и редуктора с двумя выходными валами, и предназначен для осуществления независимых продольных перемещений двух исполнительных механизмов.
На продольном суппорте 3 смонтирован возможностью возвратно-поступательного перемещения поперечный суппорт 5 с универсальной плитой 6 для крепления резцедержателя или шлифовального модуля. Перемещение поперечного суппорта 5 осуществляется за счет жестко закрепленного на продольном суппорте 3, например, при помощи резьбовых соединений, привода поперечных перемещений 7, например, состоящего из шариковинтовой передачи и сервопривода. Продольная направляющая 2, привод продольных перемещений 4, а также поперечный суппорт 5 с приводом поперечных перемещений 7 защищаются специальными защитными кожухами 8 и 9, предотвращающими попадание на направляющие поверхности мелкодисперсного материала, вызывающего повышенный износ поверхностей.
На противоположных концах рамы 1 жестко смонтированы, например, при помощи резьбовых соединений, две цилиндрические направляющие 10. На направляющих 10 с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлены узлы опорных роликов 11. Перемещение узлов опорных роликов 11 в продольном направлении относительно поверхности 12 осуществляется за счет привода продольных перемещений 4, посредствам ременных передач 13 и шариковинтовых передач 14. Ходовой винт шариковинтовых передач 14 устанавливается внутри рамы 1, например, при помощи резьбовых соединений, параллельно направляющим 10 с возможностью осевого вращения. Продольное перемещение узлов опорных роликов 11 осуществляется синхронно и строго на одинаковое расстояние за счет привода продольных перемещений 4. Цилиндрические направляющие 10 и шариковинтовые передачи 14 защищаются специальными защитными кожухами 15, например, из брезентового материала, предотвращающими попадание на направляющие поверхности мелкодисперсного материала, вызывающего повышенный износ поверхностей.
Приводы перемещений 4 и 7 электрически связаны с блоком управления перемещений 16 жестко закрепленного, например, при помощи резьбовых соединений, на приводе продольных перемещений 4. Блок управления перемещений 16 имеет порт ввода-вывода информации для осуществления возможности автоматического управления параметрами при обработке.
Для выполнения механической обработки поверхности 12 станок может быть установлен, например, следующим образом:
На противоположных сторонах рамы 1 жестко смонтированы, например, при помощи резьбовых соединений, две направляющих 17 формы, например, «ласточкин хвост». В направляющих 17 с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлены два опорных кронштейна 18. Перемещение кронштейнов 18 ограничено действием пружин сжатия 19 жестко закрепленных в направляющих 17. На опорных кронштейнах 18 выполнены присоединительные фланцы для крепления к вращающимся консолям 20 опорных стоек 21. Опорные кронштейны 18 и пружины сжатия 19 обеспечивают необходимое количество степеней свободы перемещения рамы 1, как следствие надежное и постоянное базирование ее по обрабатываемой поверхности 12. В опорных стойках 21 с возможностью свободного осевого вращения, например, при помощи подшипников скольжения, и с возможностью регулирования величины вылета установлены консоли 20. На консолях 20 выполнены ответные фланцы для крепления кронштейнов 18. В опорных стойках 21 для осуществления возможности точной настройки соосности осей вращения консолей 20 установлены по два лазерных датчика 22, например, лазерные датчики, срабатывающие на пересечение луча.
Монтируется станок для обработки монотонных замкнутых поверхностей крупногабаритных деталей-тел вращения с нестационарной осью вращения следующим образом: первоначально на подготовленных опорных поверхностях жестко устанавливаются опорные стойки 21, например, при помощи резьбовых соединений. При этом обеспечивается соосность осей вращения консолей 20, о чем будет свидетельствовать наличие сигналов от лазерных датчиков 22. Кроме того одним из известных способов обеспечивается параллельность общей оси вращения консолей 20 относительно оси обрабатываемой детали.
Далее в пространство между опорными стойками 21 вводится рама 1, и жестко крепится при помощи резьбовых соединений опорными кронштейнами 18 к консолям 20. Опорные кронштейны 18 предварительно переведены в монтажное положение и зафиксированы от перемещения по направляющим 17 (пружины сжатия 19 полностью сжаты и зафиксированы). При необходимости устранения осевого зазора регулируется вылет консолей 20 в стойках 21.
Последующим действием является выверка взаимного положения узлов опорных роликов 11, например, при помощи конечных выключателей. При помощи привода продольных перемещений 4, ременных передач 13 и шариковинтовых передач 14 узлы опорных роликов 11 перемещаются по направляющим 10 в крайнее левое положение, где проверяется параллельность и синхронность их хода. При этом также проверяется целостность защитных кожухов 15.
После проверки хода и положения узлов опорных роликов 11 опорные кронштейны 18 переводятся в свободное, плавающее положение. При этом контролируется достаточность рабочего хода пружины сжатия 19 для обеспечения постоянства контакта опорных роликов 11 с обрабатываемой поверхностью 12.
Обработка поверхности 12 осуществляется за счет технологического вращения детали и рабочего продольного перемещения продольного суппорта 3 с режущим инструментом (на фиг. не показан) по продольной направляющей 2. В блок управления перемещениями 16 заносится маршрут и параметры механической обработки. После чего редуктор привода продольных перемещений 4 посредством ременных передач 13 и шариковинтовых передач 14, защищенных кожухами 15 от попадания на них мелкодисперсного материала, перемещает узлы опорных роликов 11 в продольном направлении в положение, соответствующее поперечному сечению обрабатываемой поверхности 12 по которому осуществляется базирование. Далее поперечный суппорт 5, с установленным на специальную универсальную плиту 6 режущим инструментом, за счет привода поперечных перемещений 7, перемещается на необходимую величину в соответствии с установленной величиной вылета режущего инструмента. Привод поперечных перемещений 7 выполняет регулирование и настройку вылета режущего инструмента на необходимую глубину обработки поверхности 12. После чего продольный суппорт 3 совершает рабочие ходы для обработки поверхности 12. Защитные кожухи 8 и 9 предотвращают попадание на направляющие поверхности мелкодисперсного материала. Регулирование настроек станка производится согласно занесенных в блок управления перемещениями 16 данных маршрута обработки.
В процессе механической обработки рама 1 посредством узлов опорных роликов 11 и направляющих 10 копирует перемещения обрабатываемой поверхности 12 за счет поворота опорных кронштейнов 18 с вращающимися консолями 20 в стойках 21, а также за счет перемещения кронштейнов 18 по направляющим 17. При этом обеспечивается постоянство контакта узлов опорных роликов 11 с обрабатываемой поверхностью 12 за счет работы пружин сжатия 19.
Благодаря установке продольного суппорта 3 с поперечным суппортом 5 на продольной направляющей 2, жестко установленной в раме 1, имеющей возможность полного копирования перемещений обрабатываемой поверхности 12, в сочетании с возможностью независимого установочного перемещения узлов опорных роликов 11 обеспечивается постоянство и точность позиционирования режущего инструмента относительно обрабатываемой поверхности 12 на каждом рабочем ходе, что повышает точность обработки крупногабаритных деталей-тел вращения.