ЛЕНТОЧНО-ОТРЕЗНОЙ СТАНОК

Полезная модель относится к области станкостроения, а именно к устройству горизонтальных ленточно-отрезных станков, предназначенных для разделения различных материалов однородного сечения (прутков) на части и имеющих одну и более направляющих колонн (стоек).
Из уровня техники известно, что ленточно-отрезные станки имеют станину или стол, на которых вертикально установлены чаще всего две колонны (стойки). По колоннам, как по направляющим, перемещается рабочий модуль, состоящий из рамы, содержащей ведомый и ведущий шкивы.
Рабочий модуль перемещается за счет гидравлического или электромеханического привода, обеспечивающего его опускание с заданной скоростью (подачей). Подача - величина регулируемая. На шкивах с помощью устройства натяжения крепится ленточная пила зубьями вниз. Ведущий шкив приводится в движение с помощью мотор-редуктора. Благодаря этому ленточная пила совершает круговое движение на шкивах. Изменение частоты вращения ведущего шкива влияет на скорость движения ленточной пилы и так же регулируется. На участке между шкивами полотно ленточной пилы движется прямолинейно. На рабочем модуле так же имеются устройства для подачи смазывающе-охлаждающей жидкости, натяжения ленточной пилы, устройства разворота ленточной пилы в плоскость резания (подачи). Рабочий участок ленточной пилы расположен горизонтально или с небольшим наклоном по отношению к горизонтальной поверхности стола (станины) и не имеет возможности изменять угол наклона в плоскости пиления (подачи).
При этом рабочий модуль с движущейся ленточной пилой перемещается вниз по направляющим колоннам.
В большинстве известных конструкций ленточно-отрезных станков во время работы не учитывается геометрия сечения разрезаемых прутков, т.к. для этого необходимо использование новых кинематических схем.
С другой стороны известно, что на пиление прутков с различной формой сечения, но с одинаковой площадью затрачивается различное время и потребляемая мощность, потому что в зависимости от формы сечения прутка в каждый момент времени в работе участвует различное количество зубьев ленточной пилы.
Таким образом, учитывая форму сечения разрезаемого прутка и регулируя величину подачи, скорость движения и наклон ленточной пилы можно повысить производительность ленточно-отрезного станка особенно при пилении прутков больших диаметров и труднообрабатываемых материалов.
Известна конструкция ленточно-отрезного станка в описании патента JP 2015-155122 А от 27.08.2015 г., позволяющая реализовать методы резания с применением наклона ленточной пилы. Недостатками данной
конструкции являются:
- низкая жесткость, обусловленная наличием одной направляющей колонны,
- отсутствие возможности выбора формы сечения разрезаемого прутка (заготовки W),
- конструкция усложнена тем, что используется гидропривод, который вносит свои энергетические потери на преобразование электрической энергии в давление трансмиссии,
- отсутствует возможность поворота ленточной пилы относительно оси направляющей колонны.
Наиболее близкий по конструкции и по методу пиления ленточно-отрезной станок рассмотрен в патенте за номером US 4579026 от 01.04.1986 г.
В этой полезной модели используется способ резания при помощи движения обкатки заготовки ленточной пилой. У этого прототипа по сравнению с предлагаемой полезной моделью имеются следующие недостатки:
- низкая скорость резания, так как движение ленточной пилы происходит по касательной к дуге и только в крайних точках в момент врезания на заданный шаг - поступательно. Длина траектории резания значительно увеличена, что влияет на время реза.
- движения рабочего модуля с движущейся ленточной пилой не зависят от габаритов и формы сечения разрезаемого прутка.
- существует необходимость изготовления или подбора геометрии кулачков, криволинейных дугообразных направляющих, используемых для копирования движений рабочим инструментом (ленточной пилой).
- конструкция усложнена тем, что в этих случаях используется гидропривод, что вносит свои энергетические потери на преобразование электрической энергии в давление трансмиссии.
- отсутствует возможность поворота ленточной пилы и резки на заданный угол относительно продольной оси разрезаемого прутка.
Предлагаемая полезная модель направлена на повышение скорости пиления заготовок с высокими физико-механическими свойствами и заготовок с большими значениями площади поперечного сечения, повышение качества и точности поверхности отделяемых частей, продление срока службы ленточной пилы за счет жесткой конструкции несущей рамы, способа крепления на ней вспомогательных элементов (компоновки), конструкции рабочего модуля и реализации режимов работы с переменным наклоном ленточной пилы.
Задачами полезной модели является увеличение производительности ленточно-отрезного станка, повышение экономичности, снижение материалоемкости.
Технический результат - повышение скорости пиления заготовок с высокими физико-механическими свойствами и заготовок с большими значениями площади поперечного сечения, продление срока службы ленточной пилы.
Технический результат достигается за счет жесткой конструкции несущей рамы, способа крепления на ней вспомогательных элементов (компоновки), кинематической схемы изменения угла наклона рабочего модуля и ленточной пилы вместе с ним, а так же реализации различных режимов работы с учетом применения кинематической схемы.
Сущность полезной модели иллюстрируется чертежами, на которых изображены:
на фиг. 1 - ленточно-отрезной станок, общий вид;
на фиг. 2 - ленточно-отрезной станок, вид сбоку;
на фиг. 3 - эскиз несущей рамы;
на фиг. 4 - несущая рама в сборе;
на фиг. 5 - кинематическая схема перемещения рабочего модуля ленточно-отрезного станка в плоскости подачи (вид спереди);
на фиг. 6 - горизонтальный паз на задней стенке рабочего модуля;
на фиг. 7 - пример поясняющий работу ленточно-отрезного станка.
Выполнение задач достигается за счет реализации конструкции несущей рамы, опорного стола, системы крепления силовых элементов и способов управления движением корпусом рабочего модуля с целью изменения угла наклона ленточной пилы в плоскости подачи. Конструкция несущей рамы 1 жесткая, на вертикальных стойках которой в опорах подшипников 2 закреплены шариковинтовые пары 3 (ШВП), линейные направляющие 4 и измерительные линейки 5. Усилие от ШВП на каретки 6 передается с помощью кронштейнов 7. Несущая рама с закрепленным на ней валом 8 вращается относительно опорного стола 9 для выбора необходимого угла пиления в вертикальной плоскости. Вал несущей рамы 8 входит в отверстие опорного стола 9 и установлен в узел вращения 10, состоящий из корпуса подшипников и блока подшипников. На конце вала имеется резьба. Несущая рама фиксируется к опорному столу с помощью рычага 11 имеющего ответную резьбу путем прижима. Таким образом, несущая рама с валом вращается относительно опорного стола и при выборе угла пиления (+/-b) фиксируется рычагом (фиг. 3).
Шариковинтовые пары 3 соединены через соединительные муфты 12 с приводными средствами 14, например, серводвигателями или шаговыми двигателями. Приводные средства крепятся к раме на кронштейнах 15. Управление приводными средствами производится в соответствии с командами, исходящими от шкафа управления 16, содержащим систему управления.
На шпильках кареток 6 закреплен рабочий модуль 17.
Рабочий модуль выполнен с возможностью обеспечения одновременно поступательного движения за счет преобразования движения вращения приводных средств в шариковинтовых парах и качательного движения вдоль линейных направляющих за счет шарнирного закрепления одной стенки корпуса рабочего модуля, имеющей круглое отверстие на шпильке первой каретки через упомянутое круглое отверстие, а другой стенки корпуса рабочего модуля, имеющей горизонтальный паз, на шпильке второй каретки через упомянутый горизонтальный паз.
При всяком изменении угла резания а шпилька второй каретки занимает в горизонтальном пазе необходимое положение (фиг. 6).
Наличие паза связано с тем, что при изменении угла пиления гипотенуза треугольника С может изменяться в пределах от расстояния между осями винтов ШВП (L) до значения С=L/cos а (фиг. 5).
Значение L постоянно для конкретного типоразмера ленточно-отрезного станка. Значение а изменяется в пределах +/-10° и ограничено из конструктивных соображений. Оно контролируется концевыми выключателями, расположенными на одной из шпилек каретки (на рисунках не показаны).
Для повышения точности и долговечности шпильки кареток должны быть закалены и отшлифованы. В ответственных узлах рекомендуется использование подшипников и закаленных деталей.
Корпус рабочего модуля 17 представляет собой каркас, который служит для крепления:
- вращающихся колес 18 - ведомого и ведущего;
- устройства натяжения ленточной пилы 19 (показано условно);
- мотор-редуктора 20 для вращения ведущего колеса (показан условно);
- направляющих роликов ленточной пилы (на рисунках не показаны);
- элементов автоматики (датчиков натяжения, концевых датчиков и пр.), (на рисунках не показаны);
- системы подачи смазочно-охлаждающей жидкости (на рисунках не показана).
Ленточная пила 21 установлена зубьями вниз на колеса до упора в реборды этих колес и натянута с помощью системы натяжения 19.
Ленточная пила 21 разворачивается с помощью направляющих роликов (не показаны) в плоскость подачи 22. Необходимым требованием является условие перпендикулярности ленточной пилы 21 поверхности опорного стола в плоскости подачи 22. При этом важно, чтобы ось вала несущей рамы 1 находилась в плоскости подачи 22 (резания).
Смена ленточной пилы 21 осуществляется при поднятом максимально вверх рабочем модуле 6 при ослабленной системе натяжения 19.
Заготовка 23 расположена на столе подачи 24 и закреплена неподвижно средством фиксации, например тисками 25.
Для автоматизации подачи и крепления прутка может применяться устройство подачи, конструкция которого выбраны из условий эксплуатации ленточно-отрезного станка.
Ленточно-отрезной станок, скомпонованный по предложенной полезной модели, работает следующим образом. В качестве примера рассмотрим один из многих возможных режимов работы с переменным углом наклона и постоянным шагом изображенного на фиг. 7.
При этом режиме работы выполняется нижеследующая последовательность действий.
После включения станка, установки и крепления на столе подачи разрезаемого прутка выбирают форму поперечного сечения прутка (круг, квадрат, прямоугольник).
Вводят в систему управления габаритные размеры прутка в поперечном сечении (размеры сторон - А, В).
Выбирают разрезаемый материал из перечня возможных вариантов, количество резов (N), ширину реза С, марку ленточной пилы.
Из заложенных в базу данных значений система управления назначает оптимальные скорость резания S, подачу режущего полотна F, угол наклона а и шаг (Н).
Шаг Н определяется из угла наклона ленточной пилы и расстояния между осями линейных направляющих Z1 и Z2. Положительным значением считается перемещение ленточной пилы вверх.
Перед запуском автоматического режима производят вывод ленточной пилы в машинные нули и поднимают ее выше габаритного размера прутка для его свободного перемещения в зону резания. Машинные нули находятся, например, на уровне плоскости опорного стола.
Подают пруток на заданную ширину реза и фиксируют его механическими, гидравлическими или пневматическими средствами, например, тисками.
Включают привод ленточной пилы и запускают автоматический режим работы.
В автоматическом режиме система управления выполняет следующую последовательность действий.
Подает горизонтально ленточную пилу одновременно по двум осям на высоту Z=А, где А - вертикальный размер заготовки.
Включает привод оси Z1 и производит пиление по направлению к столу, пока не достигнет значения шага Н, после чего отводит ускоренно ленточную пилу одновременно по двум осям на полшага Н/2 вверх.
Далее система управления включает привод оси Z2 и производит пиление ленточной пилой шага Н по направлению к столу, при котором происходит смена угла пиления а на противоположный.
Повтор последовательности трех предыдущих шагов система управления выполняет до тех пор, пока значения Z1 и Z2 не достигнут значения «0». Если Z1 и Z2 равны «0», то выключается привод ленточной пилы, а приводные устройства подачи отводят рабочий модуль с ленточной пилой в исходное положение.
Если значение N (количество резов) не равно нулю, то пруток подается на величину значения ширины реза, и так до тех пор, пока не отрежется необходимое количество заготовок.
Проведенные эксперименты показали, что при прочих равных условиях пиление прутка с треугольным профилем в сечении, начиная с вершины этого треугольника, выполняется до 30% быстрее по сравнению с прямоугольным сечением той же площади. Наибольшая производительность получена для прутков с высокими физико-механическими свойствами и для прутков с большим значением поперечного сечения.