СТОЛ ИЗ СИСТЕМЫ ЭКСТРУДИРОВАННЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ ПРОФИЛЕЙ

Область применения
Полезная модель относится к устройствам столов и порталов из систем экструдированных алюминиевых профилей фрезерно-гравировальных трех координатных станков с ЧПУ, станков лазерного раскроя и плоскопечатных принтеров, и может быть использована на различных машиностроительных предприятиях.
Уровень техники
В настоящее время фрезерные станки являются одними из самых лучших в своей категории видов оборудования, которые дают возможность работать почти со всеми распространенными материалами, к числу которых относится дерево, различные виды пластиков, а также цветные металлы. При этом благодаря станкам данной категории имеется возможность оказывать полный спектр услуг по резке материалов и нанесению качественного высокоточного изображения. Определяющим элементом механической конструкции данных станков является конструкция стола и портала. Использование для этой цели системы экструдированных алюминиевых профилей выполненных из сплава АД-31и спроектированных таким образом, что при соединении друг с другом позволяют создать легкую, точную, и жесткую конструкцию, существенно облегчающую производство станка, снижающее трудозатраты и стоимость производства. Кроме того, данная технология позволяет собирать станки в условиях небольших механических мастерских, без использования высокоточных металлообрабатывающих станков. Из уровня техники известны различные конструкции фрезерно-гравировальных столов. Например, известен стальной стол с Т-образными пазами для установки вспомогательных приспособлений [1] фрезерно-гравировального станка СТЕ4050, предназначенного для выполнения сложной 3D обработки, такой как изготовление клише, литейных и пресс-форм. Жесткость конструкции, высокая мощность приводов и шпинделя позволяют использовать этот станок для обработки широкого спектра материалов - пластиков, дерева, металлов (твердостью свыше 45 HRC), искусственного и натурального камня. К недостаткам данного устройства следует отнести громоздкостью увесистость конструкции, непродуманное с конструкторской точки зрения механическое крепление заготовок и отсутствие вакуумного крепления материала. Крайне малое рабочее поле. При изготовлении такого станка необходимо литейное производство, и точная обработка установочных мест чугунной станины требующая специального оборудования, и невозможность изготовить стол большого размера по данной технологии. Из уровня техники известен так же стол с круглой либо прямоугольной направляющей рельсы [2] фрезерно-гравировального станка Mustang, предназначенного для обработки пластика, металла, деревянных поверхностей и изготовления пресс-форм для литья. DSP контроллер станка, снабженный выносным пультом позволяет использовать файлы в формате G-код, и передавать их на контроллер используя USB носитель. Недостатками данного устройства являются непродуманный с конструкторской точки зрения метод прижима материала при помощи струбцин, отсутствие вакуумного прижима материала (вызвано конструкцией поверхности Т слота). Литая конструкция стола, требует сложной обработки и наличия литейного производства, так же неудобство монтажа и демонтажа данного устройства при установке в ограниченных по доступу условиях размещения.
В используемый в решении DSP контроллер подвержен частым сбоям в работе особенно при запуске исполняемого файла непосредственно с USB диска. В основе решения лежат сварные конструкции, а при сварке появляются температурные напряжения, которые искажают геометрию стола, и требуют последующей фрезеровки посадочных мест под рельсовые направляющие и зубчатую рейку. Так что производство должно обладать огромным фрезерным или строгальным станком, способным обработать сваренную раму нестандартных размеров, например, размером 4х2,5 метра. Такое оборудование очень редко.
Так же известен стол с вакуумным прижимом [3] 3-х мерного фрезерно-гравировального станка ЕХСlТЕСН, используемого в производстве наружной рекламы, мебели и других изделий. Прочная и жесткая стальная конструкция фрезерно-гравировального станка обеспечивает высокую прямолинейность, ортогональность перемещения шпинделя по всем координатам и высокую чистоту обработки материала. Опционально предоставляемая система 3d гравировки и охлаждения инструмента позволяет обрабатывать материалы большой твердости.
К недостаткам данного устройства относятся неудобство монтажа и демонтажа при установке в ограниченных по доступу условиях размещения, вследствие громоздкости и увесистости конструкции в целом, и сложности в изготовлении.
Наиболее близким аналогом является рабочий стол с т-образными пазами [4] 3-х мерного фрезерно-гравировального станка Beaver, предназначенного для высококачественного фрезерования и гравирования поверхностей деталей и заготовок по плоскости (программное обеспечение 2D) и в 3-х мерном пространстве (3D фрезерование). Недостатками данного устройства являются отсутствие универсального крепления материала вариант исполнения станка с вакуумным прижимом не имеет возможности крепления материала с помощью зажимов и наоборот исполнение станка в варианте с механическим креплением подразумевает отсутствие вакуумного прижима. Неудобство монтажа и демонтажа при установке в ограниченных по доступу условиях размещения, вследствие громоздкости и увесистости конструкции в целом. Невозможность изготовления вне машиностроительного производства.
Технический результат данной полезной модели заключается в возможности изготовить высококачественный стол и портал для фрезерно-гравировальных трех координатных станков с ЧПУ, станков лазерного раскроя и плоскопечатных принтеров, большого размера (до 6 м ×6 м), с минимальными затратами, в условиях небольших механических мастерских, без применения сложных методов обработки и заводского металлорежущего оборудования. Стол с возможностью механического и вакуумного крепления материалов, с возможностью установки в ограниченных по доступу помещениях.
Реализация полезной модели
Заявленный технический результат достигается особенностями формы системы экструдированных алюминиевых профилей, состоящий из левой и правой боковин. Стол из системы экструдированных алюминиевых профилей, состоящий из левой и правой боковин, с наружной части которых размещены сверху вниз рельсовые направляющие, зубчатые рейки и/или магнитные энкодеры, передней и задней частей, выполненных в виде сборных балок, поперечных распорок левой и правой боковин, и столешницы, отличающийся тем, что левая и правая боковины выполнены в виде бокового полого профиля, с наружной стенки которого расположены три углубления - верхнее, среднее и нижнее, выполненных с возможностью установки и позиционирования рельсовой направляющей, зубчатой рейки и/или магнитного энкодора соответственно, прямоугольного сечения с двумя внутренними секциями, образованными внутренней распоркой, при этом наружная стенка бокового профиля выполнена усиленной по толщине и с возможностью установки рельсовой направляющей и зубчатой рейки при помощи резьбы, нарезанной в стенке бокового профиля, а с наружной стороны внутренней стенки бокового профиля расположены две канавки, функцией которых является удобство разметки бокового профиля в местах крепления полых профилей прямоугольного сечения - краспиц, образующих поперечные распорки, которые выполнены в виде одного длинного отрезка профиля-краспицы, и сборные балки, выполненные в виде двух длинных и трех и более коротких отрезков профилей-краспиц, передней и задней частей устройства, причем, на внутренних стенках профилей-краспиц расположены приливы: на короткой стороне прямоугольного сечения внутренней стенки профиля-краспицы приливы выполнены с возможностью сверления отверстий и нарезки резьбы, функцией которой является соединение с наружной стенкой внутренней стороны бокового профиля посредством крепежных болтов; а на длинной стороне прямоугольного сечения внутренней стенки профиля-краспицы приливы выполнены с возможностью сверления отверстий и нарезки резьбы, функцией которой является соединение профилей-краспиц друг с другом при помощи болтов, при этом профили-краспицы выполнены по высоте кратной высоте бокового профиля с функцией соединения двух профилей-краспиц между собой по длине посредством их коротких отрезков через определенные промежутки и соответственно формирования передней и задней частей стола, а в самих краспицах, образующих поперечные распорки и верхнюю часть балок передней и задней частей устройства, в определенном порядке на их нижней поверхности расположены отверстия, функцией которых является подключение вакуумного порта и подвод разряжения в полость профиля-краспицы, а на их верхней поверхности в определенном порядке расположен ряд отверстий, которые концентричны отверстиям в нижней поверхности профиля Т слота, и функцией которых является подвод разряжения в полость прямоугольного сечения профиля Т слота, в соответствии с шагом профилей Т слота, образующих столешницу, причем, по бокам профиля Т слота расположены прижимные планки, выполненные с функцией фиксации профилей Т слота и образования на стыке Т-образных пазов, функцией которых является механическое крепление материала, а по бокам столешницы на внешней и верхней поверхности бокового профиля установлен профиль законцовка, функцией которого является фиксация крайних профилей Т слота и предохранение от повреждений рельсовой направляющей и зубчатой рейки, со специальными канавками, выполненными с возможностью разметки положения крепежных болтов. Кроме того, все экструдированные профили выполнены из сплава АД31.
Осуществление полезной модели
Сущность полезной модели поясняется чертежами: на фиг.1 изображен главный вид стола; на фиг.2-увеличенный главный вид стола с разрывом и с невидимыми контурами профилей-краспиц; на фиг.3 - уменьшенный главный вид стола в разрезе с разрывом до крепления профиля-краспицы, образующего распорку боковых частей стола; на фиг.4-увеличенные главные виды профилей: бокового, краспицы, Т слота и законцовки. Устройство состоит из левой 1 и правой 2 боковин, с наружной части которых размещены сверху вниз рельсовые направляющие 3, зубчатые рейки 4 и/или магнитные энкодеры. Передней 5 и задней 6 частей, выполненных в виде сборных балок. Поперечных распорок 7 левой 1 и правой 2 боковин, и столешницы 8. Отличается тем, что левая 1 и правая 2 боковины выполнены в виде полого профиля 9, с наружной стенки которого расположены три углубления - верхнее 10, среднее 11 и нижнее 12, выполненных с возможностью установки и позиционирования рельсовой направляющей 3, зубчатой рейки 4 и/или магнитного энкодора соответственно. Профиль прямоугольного сечения с двумя внутренними секциями, образованными внутренней распоркой 13, выполненной с возможностью увеличения жесткости конструкции бокового профиля 9 и расположенной с учетом удобства расположения крепежных болтов 14, функцией которых является соединение левой 1 и правой 2 боковин с передней 5 и задней 6 частями устройства. При этом наружная стенка бокового профиля 9 усилена по толщине и выполнена с возможностью установки рельсовой направляющей 3 и зубчатой рейки 4 при помощи резьбы, нарезанной в стенке бокового профиля 9, а с наружной стороны внутренней стенки бокового профиля 9 расположены две канавки 15, функцией которых является удобство разметки бокового профиля 9 в местах крепления полых профилей прямоугольного сечения - краспиц 16, образующих поперечные распорки 7, которые выполнены в виде одного длинного 17 отрезка профиля-краспицы 16, и сборные балки, выполненные в виде двух длинных 17 и трех и более коротких 18 отрезков профилей-краспиц 16, передней 5 и задней 6 частей устройства. Причем, на внутренних стенках профилей-краспиц 16 расположены приливы 19 и 20: на короткой стороне прямоугольного сечения внутренней стенки профиля-краспицы приливы 19 выполнены с возможностью сверления отверстий 21 и нарезки резьбы, функцией которой является соединение с наружной стенкой внутренней стороны бокового профиля 9 посредством крепежных болтов 14; а на длинной стороне прямоугольного сечения внутренней стенки профиля-краспицы 16 приливы 20 выполнены с возможностью сверления отверстий 22 и нарезки резьбы, функцией которой является соединение профилей-краспиц 16 друг с другом при помощи болтов 23. При этом профили-краспицы 16 выполнены по высоте кратной высоте бокового профиля 9 с функцией соединения двух профилей-краспиц 17 между собой по длине посредством их коротких отрезков 18 через определенные промежутки и соответственно формирования передней 5 и задней 6 частей стола. В самих краспицах 17, образующих поперечные распорки 7, в определенном порядке на их нижней поверхности расположены отверстия, функцией которых является подключение вакуумного порта и подвод разряжения в полость профиля-краспицы 17. А на их верхней поверхности в определенном порядке расположен ряд отверстий 24, которые концентричны отверстиям в нижней поверхности профиля Т слота 25, и функцией которых является подвод разряжения в полость прямоугольного сечения профиля Т слота 25, в соответствии с шагом профилей Т слота 25, образующих столешницу 8. На верхнюю поверхность Т слота (с целью защиты профиля от повреждения инструментом при работе) может крепиться так называемый «жертвенный слой» выполненный в виде пластин из пластика ПВХ равных по ширине верхней поверхности профиля Т слота. В планках жертвенного слоя и верхней поверхности Т слота сверлятся ряды мелких отверстий для подвода зоны разряжения к нижней поверхности обрабатываемого материала. Причем, по бокам профиля Т слота 25 расположены прижимные планки 26, выполненные с функцией фиксации профилей Т слота 25 и образования на стыке Т-образных пазов 27, функцией которых является механическое крепление материала. По бокам столешницы 8 на внешней и верхней поверхности бокового профиля 9 установлен профиль законцовка 28, функцией которого является фиксация крайних профилей Т слота 25 и предохранение от повреждений рельсовой направляющей 3 и зубчатой рейки 4, со специальными канавками 29, выполненными для облегчения разметки положения крепежных болтов.
Профиль портала прямоугольного сечения с двумя внутренними секциями, образованными внутренней распоркой, что повышает его стойкость к изгибным и крутящим деформациям, имеет на лицевой стороне углубления для установки и позиционирования рельсовых направляющих. В верхней части профиль имеет ступеньку для удобства установки и позиционирования зубчатой рейки. Стенки профиля в местах установки направляющих и рейки усилены, что позволяет фиксировать их резьбой нарезанной в стенке профиля. Внутренние стенки профиля с четырех сторон имеют приливы, которые позволяют использовать возможность закрепления профиля торцом к стенки портала посредством резьбы нарезанной в приливах. Нижняя поверхность профиля выполнена ровной, что позволяет применять другой способ фиксации профиля портала и стенки портала посредством уголка.
При этом все ответственные составляющие устройства выполнены из экструдированного алюминиевого профиля сплава АД31.
Устройство работает следующим образом: Само устройство может быть расположено на любом жестком основании (по желанию конструктора применяющего стол из экструдированных профилей для конкретного вида станка). По рельсовым направляющим с помощью зубчатой рейки двигается портал созданный на основе профиля портала, по порталу с помощью размещенных на нем рельсовых направляющих и зубчатой рейки двигается фрезерная (лазерная или печатающая) головка. Оператор станка ставит обрабатываемый материал на столешницу 8 стола и закрепляет его при помощи механического крепления материала через Т-образные пазы 27 или с помощью вакуумного крепления материала через ряд отверстий 24, расположенных в определенном порядке и концентричных отверстиям в нижней поверхности профиля Т слота 25. После чего оператор выполняет задуманные операции непосредственно на самом станке до получения готового изделия, ослабляет механическое крепление или отключает вакуумное крепление. Далее цикл повторяется. В целом устройство обеспечивает реализацию возможности качественной работы фрезерно-гравировальных трех координатных станков с ЧПУ, станков лазерного раскроя и плоскопечатных принтеров, в оптимизации удобства монтажа и демонтажа, установки в ограниченных по доступу условиях размещения, а так же в обеспечении возможности вакуумного и механического крепления материала. Кроме того, данная технология позволяет собирать станки в условиях небольших механических мастерских, без использования высокоточных металлообрабатывающих станков. Это объясняется тем, что одним из главных критериев качества производства фрезерно-гравировальных трех координатных станков с ЧПУ, станков лазерного раскроя и плоскопечатных принтеров является качество сборки стола и портала которое напрямую зависит от удобства и продуманности с конструкторско-технологической точки зрения составных элементов. В данном случае устройство позволяет в полной мере соответствовать требованиям данного критерия, вследствие реализации продуманного удобства соединения элементов конструкции стола. Удобства позиционирования и крепления основополагающих элементов трансмиссии (рельсовые направляющие и зубчатые рейки) а, также механического крепления материала через Т-образные пазы, увеличенной высоты, которые позволяют практически в любой удобной для оператора точке столешницы с оптимально-возможной эффективностью закреплять обрабатываемый материал, и одновременной возможной реализацией вакуумного крепления материала, что позволяет оператору, исходя из целесообразной необходимости, делать выбор в пользу того или иного типа крепления материала. Благодаря тому, что все основные сборно-разборные элементы конструкции стола являются экструдированными алюминиевыми профилями сплава АД31, устройство обладает легкостью с одновременной прочностью конструкции, что соответствует наиболее оптимальному варианту для быстрого и удобного монтажа и демонтажа, а так же установки в ограниченных по доступу условиях размещения. А, благодаря конструктивно-технологическому исполнению данной модификации, конструкция устройства в целом удовлетворяет критериям жесткости, который так же влияет на качество работы станка, и геометрической точности, которая позволяет использовать высокоточные рельсовые направляющие в конструкции самого станка.
Источники информации:
1. http://stamp-cliche.narod.ru/
2. http://www.kontinent-m.ru/index.php?staticid=132
3. http://www.altima-sign.ru/engraver.html
4. http://www.stanki.ru/woodwork/cat 89/st 517.php