НАСТОЛЬНЫЙ ФРЕЗЕРНО-ГРАВИРОВАЛЬНЫЙ СТАНОК

Данная полезная модель относится к машинам для обработки материалов резанием и может быть использована в мастерских, в лабораториях учебных и исследовательских институтов, в зуботехнических лабораториях, в домашней обстановке для выполнения сверлильно-фрезерных, шлифовальных, полировальных, гравировальных работ при изготовлении деталей небольших размеров из чугуна, стали, алюминия, латуни, пластика, дерева и т.п. материалов.
Известен аналог универсальный настольный станок в заявке на полезную модель №2003127894 от 17.09.2003, МПК В23В 39/00, В23С 1/06, опубликованный 27.11.2005, содержащий основание, установленный на основании с возможностью горизонтального перемещения стол для размещения обрабатываемой заготовки и закрепленную на основании вертикальную стойку, на которой установлена с возможностью поворота в вертикальной плоскости и передвижения по вертикали шпиндельная головка, снабженная устройством для зажима инструмента, кинематически связанным через шпиндель с электродвигателем. Для повышения точности обработки и упрощения конструкции шпиндельная головка установлена на стойке посредством подвижного и снабженного средством фиксации на стойке кронштейна, в корпусе шпиндельной головки с возможностью осевого перемещения и фиксации в необходимом положении установлена гильза, в которой закреплен на верхней и нижней подшипниковых опорах шпиндель, устройство для зажима инструмента расположено на нижнем конце шпинделя, а на верхнем конце шпинделя выполнены продольные шлицы, электродвигатель расположен на кронштейне вертикально, кинематическая цепь от электродвигателя к устройству для зажима инструмента включает последовательно коробку скоростей, смонтированную внутри кронштейна, и расположенные внутри шпиндельной головки, находящиеся в зацеплении друг с другом два двойных блока зубчатых колес, один из которых установлен с возможностью управляемого от наружной рукоятки осевого перемещения вдоль вертикального вала, имеющего на своем нижнем конце коническое зубчатое колесо, находящееся в зацеплении с коническим зубчатым колесом, закрепленным на внешнем конце выходного вала коробки скоростей, а второй двойной блок закреплен на радиальных подшипниках в корпусе шпиндельной головки и имеет осевое шлицевое отверстие, в котором установлен снабженный шлицами верхний конец шпинделя, нижний конец гильзы выступает за плоскость нижнего торца шпиндельной головки и в месте расположения нижней подшипниковой опоры шпинделя имеет цилиндрическое утолщение с плоской кольцевой площадкой, предназначенной для контакта с плоскостью нижнего торца корпуса шпиндельной головки.
К недостаткам данного устройства относится сложность конструкции, недостаточная точность в обработке, низкая степень безопасности труда.
Известен наиболее близкий аналог фрезерно-гравировальный станок в заявке на полезную модель №2001131787 от 2001.11.26, МПК В23С 1/02, опубликованный 2002.04.10, содержащий основание, рабочий стол и горизонтально расположенные на основании направляющие перемещения по координате Y, над которыми и перпендикулярно им расположены направляющие перемещения по координате X, причем на них установлена с возможностью перемещения по ним плита, на которой закреплен корпус с установленной в нем фрезерной головкой, имеющий возможность перемещения по координате Z и снабженный устройством для прижима обрабатываемой заготовки к поверхности рабочего стола, а также устройства для перемещения по координатам X, Y, выполненные в виде пары винт-гайка, винт которой соединен с валом электродвигателя, а гайка соединена с плоскостью перемещаемого узла, и электронный блок управления станком, закрепленный на основании станка и соединенный с ЭВМ, рабочий стол установлен с возможностью перемещения на направляющих перемещения по координате Y, а направляющие перемещения по координате Х установлены в стойках, закрепленных на основании, гайка, взаимодействующая с винтом в устройствах перемещения по координатам X, Y, выполнена составной из двух секторов, имеющих внутреннюю резьбу для взаимодействия с винтом с трапециевидной резьбой, причем сектора закреплены на основании гайки на упругих пластинах и стянуты витыми пружинами, закрепленными на нижней части секторов, устройство перемещения по координате Z выполнено в виде пары винт-гайка, винт которой соединен с валом электродвигателя, а гайка закреплена на электрически изолированном корпусе, в котором установлена фрезерная головка, причем движения корпуса осуществляются по направляющим перемещения по координате Z, которые установлены на плите, закрепленной на направляющих перемещения по координате X, а устройство для прижима обрабатываемой заготовки к поверхности рабочего стола выполнено в виде подпружиненного штока, закрепленного на корпусе фрезерной головки, а на конце штока установлена съемная лапка, нижняя часть которой обеспечивает охват инструмента, причем при установке лапки на штоке нижняя торцевая поверхность лапки располагается ниже режущей части инструмента.
К недостаткам данного устройства относится сложность конструкции, недостаточная точность в обработке, недостаточная надежность в работе, низкая степень безопасности труда.
Техническим результатом данной полезной модели является упрощение конструкции, повышение точности в обработке, повышение надежности в работе, увеличение степени безопасности труда.
Технический результат достигается за счет того, что настольный фрезерно-гравировальный станок, содержит основание, направляющие перемещения по координатам X, Y, Z, электродвигатели, электронный блок управления станком соединенный с ЭВМ, передачи винт-гайка, рабочий стол установленный на основании для размещения обрабатываемой заготовки, устройство для прижима обрабатываемой заготовки и фрезерную головку, отличающийся тем, что основание, состоит из двух вертикальных упоров основания и двух треугольных симметричных направляющих координаты X, охватываемого типа, выполненные литыми и/или сварными, и/или разборными, при этом, на одном из вертикальных упоров основания имеются отверстия, к которым крепятся за счет бочки - полой, цилиндрической детали с фланцами и овальным вырезом посередине для доступа к муфте, от одного до трех электродвигателей, устанавливаемые, также, к вертикальному упору координаты Y и удерживающей площадке, подключенные к электронному блоку управления и управляемые с ЭВМ, а плита, установленная поверх основания, закрывает направляющие координаты Х и передачи винт-гайка, представленные в виде ходовых винтов координаты Х и разрезных гаек, является рабочим столом, на котором выполнены Т-образные пазы, ориентированные вдоль координаты X, служащие для закрепления заготовки при помощи от трех до пяти прижимных элементов, прямоугольной формы с овальным отверстием посередине, упирающиеся с разных сторон в вертикальные грани заготовки, притягивающиеся к рабочему столу с помощью болтов и барашковых гаек, а также пазы для установки пластин щита, перемычка основания, выполненная литой и/или сварной, и/или разборной, с размещенными на ней разрезными гайками, в зависимости от количества устанавливаемых электродвигателей - одной, двумя или тремя, посредством четырех призмообразных деталей - башмаков, крепится к направляющим координаты X, также к перемычке основания крепятся вертикальные упоры координаты Y, соединенные в верхней части направляющей координаты Y, аналогичной направляющей координаты X, но содержащая, дополнительно, канавку для ходового винта координаты Y, крышка каретки содержащая разрезную гайку располагается на каретке, которая, в свою очередь, с помощью башмаков, расположенных в пазах, выполненных в каретке, под направляющие координаты Y и координаты Z, крепится к направляющей координаты Y, третья направляющая координаты Z, размещенная в пазу для направляющей координаты Z, аналогична направляющей координаты Y и перпендикулярна ей, содержит удерживающую площадку под электродвигатель и крепеж для зажима фрезерной головки, станок снабжен концевыми выключателями, состоящие из приемников, расположенных на противоположных концах каждой из направляющих координат X, Y, Z и передатчиков, расположенных на вертикальных упорах основания, вертикальных упорах координаты Y и каретке, управляемые контроллером концевых выключателей, для размещения проводов электропитания электродвигателей и фрезерной головки используется гибкий кабельканал, расположенный по координате Х и координате Y и удерживается на станке при помощи крепежа под кабельканал.
Отличительной особенностью станка является то, что основание, в отличие от аналога, состоит из двух вертикальных упоров основания, на одном из которых имеются отверстия под установку одного, двух или трех электродвигателей, подключаемые к электронному блоку управления и управляемые с ЭВМ и двух треугольных симметричных направляющих координаты Х охватываемого типа. Вертикальные упоры основания и направляющие координаты X, могут быть выполнены литыми, сварными или разборным. В отличие от аналога, для установки электродвигателей, применяется бочка - полая цилиндрическая деталь с фланцами, для крепления к вертикальному упору основания, вертикальному упору координаты Y, удерживающей площадке, с овальным технологическим вырезом посередине, служащим для прямого доступа к муфте, соединяющая вал ходового винта с валом электродвигателя. Заявляемое устройство - бочка, препятствует попаданию стружки в упорные подшипники и подшипники электродвигателей, продлевая, тем самым, срок службы и увеличивая надежность в работе. В отличие от аналога, для придания жесткости и повышения надежности заявленного устройства, используется плита с Т-образными пазами, которая является рабочим столом с Т-образными пазами, выполненными под использование стандартного крепежа и ориентированными вдоль координаты X, а также технологическими пазами для установки щита - пластин, вертикально устанавливаемых в технологические пазы на рабочем столе, и состоящие из отдельных сегментов или замкнутого контура, служащие для удержания стружки и увеличения степени безопасности труда. Рабочий стол устанавливается поверх вертикальных упоров основания и направляющих координаты X. В отличие от аналога, рабочий стол является еще и защитой для направляющих координаты Х и передач винт-гайка, представленные в виде ходовых винтов координаты Х и разрезных гаек, повышая, тем самым, точность в обработке. На рабочем столе крепится заготовка при помощи прижимных элементов, прямоугольной формы с овальным отверстием посередине. В отличие от аналога, для крепления заготовки, необходимо от трех до пяти прижимных элементов, упирающиеся с разных сторон в вертикальные грани заготовки и притягивающиеся к рабочему столу при помощи болтов и барашковых гаек, тем самым, прочно зажимая заготовку. Таким образом, упрощается система крепления и дается возможность использовать один комплект прижимных элементов для крепления заготовки, практически, любой вышины. Для обеспечения рабочего хода по координате Z, используются вертикальные упоры координаты Y, в отличие от аналога, соединенные, в нижней своей части, разборной, сварной или литой перемычкой основания, к которой крепятся разрезные гайки, в зависимости от количества устанавливаемых электродвигателей - одна, две или три, перемычка основания крепится к направляющим координаты X, посредством четырех призмообразных деталей - башмаков, обеспечивающие движение по координате Х не самого стола, а только навесной конструкции вместе с фрезерной головкой, приводящее к упрощению заявленного устройства. В отличие от аналога, вертикальные упоры координаты Y, выполнены с таким расчетом,что имеют смещенный центр тяжести в сторону ходового винта координаты Y, что позволяет использовать всю доступную область рабочего стола, за исключением 60 мм с каждого края рабочего стола, оставляя тем самым область для размещения прижимных элементов. К верхней же части вертикальных упоров координаты Y, крепится направляющая координаты Y, аналогичная направляющей координаты X, к которой крепится каретка, в отличие от аналога, имеющая технологический паз под направляющую координаты Y, с размещенными в технологическом пазу двумя башмаками, за счет которых она удерживается на направляющей координаты Y. В отличие от аналога, каретка выполнена в виде одной детали, а не из нескольких - позволяет значительно упростить навесную часть станка, исключив из нее цилиндрические направляющие, упоры, соединяющие эти направляющие, кронштейн для фиксации крепежа фрезерной головки, сделав ее более компактной, менее материалоемкой, и как следствие, более легкой. Движение каретки осуществляется за счет разрезной гайки, расположенной на крышке каретки, и ходового винта координаты Y. В отличие от аналога, в направляющей координате Y предусмотрена технологическая канавка, в которой располагается разрезная гайка, а также ходовой винт координаты Y. Это дает возможность повысить точность в обработке и надежность в работе, не используя какую либо дополнительную защиту гайки и ходового винта, т.к. глухая стенка направляющей ориентированная в сторону рабочей области, является достаточным препятствием для отлетающей стружки в процессе фрезерования. На противоположной стороне, относительно места крепления каретки к направляющей координаты Y и взаимно перпендикулярно ей, располагается третья направляющая координаты Z. Направляющая координаты Z содержит крепеж для зажима фрезерной головки и удерживающую площадку под электродвигатель, за счет которого приводится в движение. В отличие от аналога, при вращении вала электродвигателя координаты Z в движение приводится не кронштейн, расположенный на направляющих координаты Z, с находящейся на нем фрезерной головкой, а вся направляющая координаты Z, опирающаяся на два башмака установленных в каретке. Такое заявляемое устройство, является достаточно жестким и устойчивым к действию на него различного рода нагрузок, не давая фрезерной головке, отклонятся от своей оси во время фрезерования, повышая тем самым точность в обработке. Также, это дает возможность увеличить рабочий ход по координате Z, т.к. нет ограничивающих упоров, как в случае с цилиндрическими направляющими, и одновременно уменьшить вертикальные габариты станка, упрощая конструкцию. В отличие от аналога, станок снабжен концевыми выключателями, которые состоят из пары приемник-передатчик и управляются контроллером концевых выключателей. Приемники расположены на противоположных концах каждой из направляющих координат X, Y, Z, а передатчики на вертикальных упорах основания, вертикальных упорах координаты Y и каретке. В тот момент, когда приемник и передатчик совмещаются по любой из трех координат, происходит блокирование подачи электропитания на все электродвигатели и работа станка прекращается. Это предназначено для увеличения надежности в работе и избежания порчи электродвигателей при попытке продолжить движение, при достижении края рабочей области. В отличие от аналога, для надежности и удобства размещения проводов электропитания электродвигателей и фрезерной головки, используется гибкий кабельканал, расположенный по координате Х и координате Y, удерживающийся на станке при помощи крепежа под кабельканал.
Проведенный научно-технический анализ предложения и уровня техники свидетельствует о том, что предложенное техническое решение для специалиста не следует явным образом из уровня техники, при этом признаки, изложенные в совокупности, взаимосвязаны, находятся в причинно-следственной связи с ожидаемым результатом и являются необходимыми и достаточными для его получения. Все это свидетельствует о том, что предложение имеет изобретательский уровень.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемое устройство отличается от известных аналогов упрощением конструкции, повышением точности в обработке, повышением надежности в работе, увеличением степени безопасности труда. Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемое устройство соответствует критерию "новизна".
Заявленное изобретение поясняется чертежами:
Фиг.1 - вид спереди;
Фиг.2 - продольный разрез А-А;
Фиг.3 - вид сбоку;
Фиг.4 - вид А;
Фиг.5 - поперечный разрез Б-Б;
Фиг.6 - вид сзади.
Настольный фрезерно-гравировальный станок, содержит основание (на чертеже не указанно), направляющие перемещения по координатам Х1, Y2, Z3, электродвигатели 4, электронный блок управления 5 станком соединенный с ЭВМ 6, передачи винт-гайка (на чертеже не указанны), рабочий стол 7 установленный на основании (на чертеже не указанно) для размещения обрабатываемой заготовки 8, устройство для прижима 9 обрабатываемой заготовки 8 и фрезерную головку 10, отличающийся тем, что основание, состоит из двух вертикальных упоров основания 11 и двух треугольных симметричных направляющих координаты Х1, охватываемого типа, выполненные литыми и/или сварными, и/или разборными, при этом, на одном из вертикальных упоров основания 11 имеются отверстия 12, к которым крепятся за счет бочки 13 - полой, цилиндрической детали с фланцами 14 и овальным вырезом 15 посередине для доступа к муфте 16, от одного до трех электродвигателей 4, устанавливаемые, также, к вертикальному упору координаты Y17 и удерживающей площадке 18, подключенные к электронному блоку управления 5 и управляемые с ЭВМ 6, а плита (на чертеже не указанно), установленная поверх основания (на чертеже не указанно), закрывает направляющие координаты Х1 и передачи винт-гайка (на чертеже не указанны), представленные в виде ходовых винтов координаты Х19 и разрезных гаек 20, является рабочим столом 7, на котором выполнены Т-образные пазы 21, ориентированные вдоль координаты X, служащие для закрепления заготовки 8 при помощи от трех до пяти прижимных элементов 9, прямоугольной формы с овальным отверстием 22 посередине, упирающиеся с разных сторон в вертикальные грани заготовки 8, притягивающиеся к рабочему столу 7 с помощью болтов 23 и барашковых гаек 24, а также пазы 25 для установки пластин щита 26, перемычка основания 27, выполненная литой и/или сварной, и/или разборной, с размещенными на ней разрезными гайками 20, в зависимости от количества устанавливаемых электродвигателей 4 - одной, двумя или тремя, посредством четырех призмообразных деталей - башмаков 28, крепится к направляющим координаты Х1, также к перемычке основания 27 крепятся вертикальные упоры координаты Y17, соединенные в верхней части направляющей координаты Y2, аналогичной направляющей координаты Х1, но содержащая, дополнительно, канавку 29 для ходового винта координаты Y30, крышка каретки 31 содержащая разрезную гайку 20 располагается на каретке 32, которая, в свою очередь, с помощью башмаков 28, расположенных в пазах 33, выполненных в каретке 32, под направляющие координаты Y2 и координаты Z3, крепится к направляющей координаты Y2, третья направляющая координаты Z3, размещенная в пазу 33 для направляющей координаты Z3, аналогична направляющей координаты Y2 и перпендикулярна ей, содержит удерживающую площадку 18 под электродвигатель 4 и крепеж для зажима 34 фрезерной головки 10, станок снабжен концевыми выключателями, состоящие из приемников 35, расположенных на противоположных концах каждой из направляющих координат Х1, Y2, Z3 и передатчиков 36, расположенных на вертикальных упорах основания 11, вертикальных упорах координаты Y17 и каретке 32, управляемые контроллером концевых выключателей 37, для размещения проводов электропитания электродвигателей 4 и фрезерной головки 10 используется гибкий кабельканал, расположенный по координате Х38 и координате Y39 и удерживается на станке при помощи крепежа под кабельканал 40.
Настольный фрезерно-гравировальный станок может быть изготовлен как из металла, так и в комбинации с полимерными материалами и деревом.
Станок работает следующим образом.
При подаче электропитания на электродвигатели 4 координаты X, начинают вращаться валы электродвигателей (на чертеже не указанны), которые приводят в движение ходовые винты координаты Х19. За счет этого перемычка основания 27 с прикрепленными к ней вертикальными упорами координаты Y17, перемещаются вдоль направляющих координаты Х1. Также электродвигатель 4, расположенный на вертикальном упоре координаты Y17 за счет винта координаты Y30, перемещает каретку 32, находящуюся между вертикальными упорами координаты Y17, вдоль направляющей координаты Y2. В свою очередь, направляющая координаты Z3, вместе с фрезерной головкой 10, совершает перемещения в вертикальном направлении. В результате возвратно-поступательных движений, по электронной модели на ЭВМ 6, происходит фрезерование поверхности заготовки 8.
Использование настольного фрезерно-гравировального станка позволяет обеспечить в 1.2 раза более высокую точность выполнения сверлильно-фрезерных операций, отвечает нормам безопасности труда при упрощении конструкции, уменьшение габаритов и массы.
Описание к фигурам полезной модели "Настольный фрезерно-гравировальный станок".
1 - направляющая координаты X;
2 - направляющая координаты Y;
3 - направляющая координаты Z;
4 - электродвигатель;
5 - электронный блок управления;
6 - ЭВМ;
7 - рабочий стол;
8 - заготовка;
9 - прижимной элемент;
10 - фрезерная головка;
11 - вертикальный упор основания;
12 - отверстие под электродвигатель;
13 - бочка;
14 - фланец;
15 - овальный вырез;
16 - муфта;
17 - вертикальный упор координаты Y;
18 - удерживающая площадка;
19 - ходовой винт координаты X;
20 - разрезная гайка;
21 - Т-образный паз под крепеж;
22 - овальное отверстие;
23 - болт;
24 - барашковая гайка;
25 - паз для установки пластин щита;
26 - пластина щита;
27 - перемычка основания;
28 - башмак;
29 - канавка под ходовой винт;
30 - ходовой винт координаты Y;
31 - крышка каретки;
32 - каретка;
33 - паз под направляющую;
34 - крепеж для зажима фрезерной головки;
35 - приемник концевого выключателя;
36 - передатчик концевого выключателя;
37 - контроллер концевых выключателей;
38 - гибкий кабельканал координаты X;
39 - гибкий кабельканал координаты Y;
40 - крепеж под кабельканал.