ОСНОВАНИЕ ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩЕГО ФРЕЗЕРНОГО ЦЕНТРА ПОРТАЛЬНОГО ТИПА С ЧИСЛОВЫМ ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

Полезная модель относится к области станкостроения, в частности, к фрезерным станкам с числовым программным управлением (далее - ЧПУ), предназначенным для плоского и профильного фрезерования прямолинейных и криволинейных поверхностей по замкнутому профилю, для выборки проемов, пазов и гнезд различной конфигурации, а также для выполнения ступенчатых рельефов, и может быть использована при производстве мебели, строительных элементов и товаров широкого потребления.
Известно два вида деревообрабатывающих фрезерных центров портального типа с ЧПУ: с подвижным порталом и с неподвижным порталом. В первом случае обрабатываемая заготовка, размещаемая на неподвижном столе, обрабатывается инструментом перемещаемого подвижного портала (например, Патенты РФ №133462, №12994 на полезные модели); а во втором случае - обрабатываемая заготовка, размещаемая на рабочей поверхности подвижного стола, является подвижной и при перемещении обрабатывается рабочим инструментом неподвижного портала (например, Патенты РФ №2212998, 2082602 на изобретения; Патент РФ №63729 на полезную модель).
Указанные деревообрабатывающие фрезерные центры портального типа с ЧПУ представляют собой сложную систему, объединяющую целый ряд узлов и механизмов, таких как: неподвижное основание, включающее станину и несущую раму с плитой, портал (подвижный или неподвижный), электромеханические приводы, многоосную систему подачи и исполнительные механизмы вспомогательного назначения (крепление заготовки, автоматическая смена инструмента и др.).
Известны основания деревообрабатывающих фрезерных центров портального типа с ЧПУ, содержащие станину и выполненную с ней заодно несущую раму с рабочей плитой для размещения заготовки (деревообрабатывающий фрезерный станок с ЧПУ NA-1325, Производитель Fulltek Китай, сайт http://www.negotiant.ru/furniture_econom/econom_cnc/494/; фрезерный станок с ЧПУ ATS-2112, производитель ООО «ИнСтанкоСервис», сайт http://instankoservis.ru/product/ats-2112-automatic/). Недостатком этих известных станков является наличие неразборного основания, вызывающее затруднения при их сборке и транспортировке, особенно в случаях, когда размеры основания превышают внутренние размеры транспортных средств или дверных проемов производственных помещений.
Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является конструкция разборного основания деревообрабатывающего фрезерного станка с ЧПУ марки OWEN, фирма ANDI (сайт www.anderson.ru/catalog). Такие основания состоят, как правило, из двух частей: станины и смонтированной на ней несущей рамы с рабочей плитой для размещения заготовки, причем несущая рама снабжена направляющими для продольного перемещения подвижного части станка, в частности, для этой конструкции станка - подвижного портала.
Однако и указанное основание известного станка не лишено недостатков, которые заключаются в следующем: - известное основание не предназначено для станков, обрабатывающих заготовки в широком диапазоне типоразмеров, т.к. размеры его несущей рамы ограничены возможностями грузоподъемных и транспортных средств, а также размерами дверных проемов производственных помещений заказчиков.
- для достижения высокой точности взаимного расположения указанных направляющих для продольного перемещения подвижной части подвижного портала, и поверхности для установки рабочей плиты несущая рама в известном основании подвергается механической обработке с использованием высокоточного и крупногабаритного, порой уникального металлообрабатывающего оборудования, что существенно увеличивает затраты на изготовление и снижает возможности изготовления основания вне высокотехнологичного заводского производства;
- его конструкция не является унифицированной, т.к. предназначена только для определенного типа фрезерного станка, а, именно, станка с подвижным порталом.
Технический результат, достигаемый предлагаемой полезной моделью, заключается в обеспечении возможности обработки заготовок в широком диапазоне типоразмеров за счет выполнения несущей рамы разборной, состоящей из нескольких секций, при одновременном обеспечении при такой разборности высокой точности взаимного расположения направляющих на секциях и поверхности для установки рабочей плиты, в т.ч. при повторной сборке - разборке и при пространственном перемещении основания.
Дополнительными техническими результатами являются следующие: обеспечение унификации конструкции основания для деревообрабатывающего фрезерного центра с ЧПУ как с подвижным, так и с неподвижным порталом;
- обеспечение упрощения транспортировки основания любых размеров за счет разборности узлов конструкции.
Указанный технический результат достигается предлагаемым основанием деревообрабатывающего фрезерного центра портального типа с числовым программным управлением, включающим станину и съемно смонтированную на ней несущую раму с рабочей плитой для размещения заготовки, при этом несущая рама снабжена направляющими для продольного перемещения подвижной части центра, при этом новым является то, что указанная несущая рама состоит, по меньшей мере, из двух отдельных, выполненных с возможностью состыковки, секций, каждая крайняя из которых снабжена одной указанной направляющей, которые вместе предназначены для продольного перемещения подвижной части центра, а станина выполнена в виде, по меньшей мере, двух отдельных опорных элементов, причем секции смонтированы с указанными направляющими и с опорными элементами с зазорами, заполненными адгезивным компаундом, при этом рабочая плита для размещения заготовки выполнена в виде стола неподвижного при подвижном портале или в виде стола подвижного при неподвижном портале.
В качестве адгезивного компаунда используют компаунд марок ″Эльф-Фаллинг″ ″Титан″, или ″Permatex″ ″Cold Weld″, или ″Hi-Gear″ ″Быстрая сталь″.
В качестве опорных элементов оно содержит поперечные опоры или опорные тумбы.
Опорные элементы снабжены продольными соединителями.
Длина поперечных опор и ширина опорных тумб равна ширине состыкованных секций для центра с подвижным порталом или больше указанной ширины на величину монтажных поверхностей для стоек неподвижного портала.
Направляющие для продольного перемещения подвижной части центра выполнены с возможностью перемещения по ним подвижной части центра: подвижного портала или подвижного стола.
Поставленный технический результат обеспечивается за счет следующего.
Благодаря тому, что несущая рама предлагаемого основания выполнена, по меньшей мере, в виде двух отдельных, выполненных с возможностью состыковки, секций, обеспечивается возможность создания рабочей поверхности (в виде плиты) для размещения заготовок широкого диапазона типоразмеров, что расширяет технологические возможности центра с таким основанием.
Снабжение каждой крайней секции направляющей, которые вместе предназначены для перемещения подвижной части центра, также работает на эту цель - возможность обработки заготовок различного типоразмера.
Выполнение станины у предлагаемого основания в виде, по меньшей мере, двух опорных элементов, является функционально необходимым именно для основания с разборной на секции несущей рамой, т.к. каждая секция при монтаже должна быть в конечном итоге жестко зафиксирована на опорных элементах, «не провисать» при этом (т.к. в последующем при работе станка секции будут испытывать нагрузки). Это и достигается возможностью использования в предлагаемой полезной модели различного количества опорных элементов, в зависимости от количества секций, от их размеров.
Указанные опорные элементы могут быть снабжены съемными продольными соединителями, например, балками, которые могут придать станине дополнительную жесткость.
Также в одном из частных случаев выполнения длина опорных элементов в станине предлагаемого основания может быть выполнена приблизительно равной ширине состыкованных секций или больше указанной ширины на величину монтажных поверхностей для стоек неподвижного портала. В первом случае это может быть рекомендовано преимущественно для центра с подвижным порталом. Во втором - преимущественно для центра с неподвижным порталом, причем такой исполнение будет обеспечивать большую жесткость за счет создания единства конструкции станины и неподвижного портала. Однако, это не исключает возможности использования каждого из таких преимущественных вариантов и для того, и для другого центров, что позволяет говорить об унификации заявляемой станины.
Благодаря тому, что секции смонтированы с опорными элементами и с направляющими с зазорами, заполненными адгезивным компаундом, например, марок ″Эльф-Фаллинг″ ″Титан″, или ″Permatex″ ″Cold Weld″, или ″Hi-Gear″ ″Быстрая сталь″, или другими, обеспечивается возможность упрощения достижения высокой точности взаимного расположения направляющих для продольного перемещения подвижных частей центра и поверхности для установки рабочей плиты (особенно в случае повторной сборки-разборки). Следует пояснить, что, например, в прототипе, в результате простой сборки, без предварительной механической обработки посадочных поверхностей станины (или рамы), взаимное расположение присоединенных к ней элементов (направляющей и рабочей плиты и др.) не обеспечивает требуемой точности перемещения подвижной части центра (от 0,1 мм и выше), в основном из-за непараллельности рабочих поверхностей двух направляющих относительно друг друга. Отклонения от номинального расположения поверхности рабочей плиты будут сказываться в основном на точности обработки. Величина этих отклонений зависит от технологического процесса изготовления основания и составляет, как правило, 3…5 мм.
Для достижения необходимой параллельности направляющих и плиты требуется регулировка, т.е. придание присоединяемым к станине или к раме элементам высокой точности (не ниже 0,05 мм) ориентации в пространстве. Подвижный портал или подвижный стол (подвижные части центра), должны перемещаться по указанным направляющим строго прямолинейно, без рывков, заеданий и скачков и не иметь поперечных перемещений под воздействием внешним сил, т.к. от этого, в основном, и зависит точность обработки заготовки. Это возможно только тогда, когда направляющие установлены идеально прямолинейно и взаимопараллельно. Регулировка может осуществляться, например, с использованием прокладок, устанавливаемых между стыковочными поверхностями, что широко используется на практике. Но этот способ крайне не удобен, поскольку величину зазора выбирают подбором нескольких прокладок разной толщины и редко когда удается подобрать толщину ″ноль в ноль″ - или чуть не хватает или перебор. К тому же при разборке станины прокладки теряются и приходится снова их подбирать. Такой способ применяют в основном в неразборных соединениях. А второй способ регулировки - это обработка стыковочных (посадочных) поверхностей с высокой точностью. Но для этого требуется высокоточное и крупногабаритное оборудование, т.к. чем больше станина, тем больше должен быть станок, на котором она обрабатывается.
В предлагаемом основании с разборной на секции несущей рамой указанная регулировка с требуемой точностью взаимного расположения обеспечивается изменением пространственного положения секций с направляющими и рабочей плитой в пространстве при помощи, например, резьбовых ввертышей с неизбежным образованием зазоров между секциями и опорными элементами и между секциями и направляющими, с последующим заполнением их (зазоров) адгезивным компаундом, который, отвердевая, образует ровную стыковочную поверхность. В качестве адгезивного компаунда можно использовать, например, компаунд марок ″Эльф-Фаллинг″ ″Титан″, или ″Permatex″ ″Cold Weld″, или ″Hi-Gear″ ″Быстрая сталь″, и другие.
Регулировка при сборке заявляемого основания может быть выполнена, например, следующим образом. Секция рамы с направляющей или с рабочей плитой устанавливается на опорный элемент. При помощи, например, резьбовых ввертышей достигается требуемое положение направляющей или рабочей плиты в пространстве (следует пояснить, что термин «высокая точность взаимного расположения поверхностей» и используемые инструменты для проверки точности приведены на сайте интернета: http://msd.com.ua/texnologiya-proizvodstva-prokatnogo-oborudovaniya/proverka-tochnosti-vzaimnogo-raspolozheniya-poverxnostej/).
Возникшие в процессе регулировки зазоры между секцией и опорными элементами заполняются адгезивным компаундом. Стыковочные места, например, секции, можно покрыть антиадгезионным средством, например, марок ″BETOMIL″ или ″WABICON HP″, чтобы исключить ее прилипание с опорным элементом. После отвердевания адгезивного компаунда стыковочные поверхности стыковочных элементов могут быть разъединены и использованы для повторных операций сборки-разборки без последующей регулировки. Направляющие и рабочая плита, при необходимости, могут устанавливаться на секции и регулироваться с применением вышеописанной технологии и использованием адгезивного компаунда. Можно использовать и другие варианты выполнения зазоров между элементами заявляемого основания, заполненных адгезивным компаундом, например, путем создания слоя из указанного компаунда, характеризующегося точностью поверхности, на одном стыковочном элементе и при последующем установлении на него второго стыковочного элемента между ними будет зазор, заполненный адгезивным компаундом.
Таким образом, именно такой конструктивный признак предлагаемой полезной модели, как тот, что секции смонтированы с направляющими и с опорными элементами с зазорами, заполненными адгезивным компаундом, обеспечивает достижение высокой точности взаимного расположения направляющих для продольного перемещения подвижных частей центра и поверхности для установки рабочей плиты, является самым оптимальным и простым при том числе увеличенных разборных конструктивных узлов, из которых состоит заявляемое основание. Причем при разборке основания, при разборке несущей рамы на секции и при передаче основания заказчику во вновь собранном виде, регулировка уже не требуется, точность будет обеспечена за счет сохранившихся ровных стыковочных поверхностей из затвердевшего компаунда.
Выполнение рабочей плиты для размещения заготовки в виде стола, а именно, в виде неподвижного стола при подвижном портале или в виде подвижного стола при неподвижном портале, является функционально необходимым признаком предлагаемого основания, связанным с разборной несущей рамой, являющейся в свою очередь поверхностью для установки рабочей плиты, и от обеспечения высокой точности прямолинейности этой поверхности будет зависеть пространственное положение рабочей плиты.
Достижение дополнительного результата: обеспечение унификации конструкции основания для деревообрабатывающего фрезерного центра с ЧПУ как с подвижным, так и с неподвижным порталом, обеспечивается за счет двойной функции направляющих, а именно: для перемещения подвижного портала или для перемещения подвижного стола при неподвижном портале, а также за счет обеспечения технологической возможности монтажа на предлагаемом основании как подвижного портала, так и стоек неподвижного портала или непосредственно на монтажных поверхностях опорных элементов станины, или на фундаменте.
Обеспечение упрощения транспортировки основания любых размеров достигается за счет разборности узлов конструкции.
Заявляемое основание деревообрабатывающего фрезерного центра портального типа с ЧПУ иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображен вид сбоку основания для фрезерного центра с подвижным порталом; на фиг. 2 - вид сбоку основания для фрезерного центра с неподвижным порталом; на фиг. 3 - общий вид основания для фрезерного центра с неподвижным порталом; на фиг. 4 - в разрезе A-A фиг. 1 зазоры между стыковочными поверхностями, заполненные адгезивным компаундом.
Основание содержит станину, выполненную в виде ряда опорных элементов 1(не менее двух), например, в виде поперечных опор или в виде опорных тумб, смонтированную на них несущую раму 2 с рабочей плитой 3 для размещения заготовки 4, при этом несущая рама 2 снабжена направляющими 5 для перемещения подвижной части центра: подвижного портала 6 (фиг. 1) или подвижного стола 7 (фиг. 2). Для увеличения жесткости поперечные элементы 1 могут соединяться балкой 17 - продольным соединителем. Указанная несущая рама 2 выполнена разборной, по меньшей мере, в виде двух отдельных, выполненных с возможностью состыковки, секций 8 и 9, каждая крайняя из которых снабжена направляющей 5, которые вместе предназначены для перемещения подвижной части 6 или 7 центра. Секции 8 и 9 смонтированы с опорными элементами 1 и с направляющими 5 с зазорами 10 и 11 соответственно, заполненными адгезивным компаундом 12. При этом рабочая плита 3 несущей рамы 2 для размещения заготовки выполнена в виде стола: неподвижного стола 13 при подвижном портале 6 (фиг. 1) или в виде подвижного стола 7 при неподвижном портале 14 (фиг. 2). Опорные элементы 1 могут быть выполнены по длине, примерно равной ширине состыковочных секций 8 и 9 или больше (причем это для станины центров и с подвижным порталом, и с неподвижным порталом). Преимущественным вариантом для центра с неподвижным порталом, когда длина опорных элементов 1 будет больше указанной ширины состыкованных секций 8 и 9 на величину монтажных поверхностей 15, для установки на них стоек 16 неподвижного портала 14, что увеличивает жесткость конструкции.
Технология монтажа предлагаемого основания в одном из примеров выглядит следующим образом:
- в качестве комплектующих используют два опорных элемента 1, например, в виде поперечных опор; две секции 8 и 9; две направляющие 5, например, шарикового типа; компаунд марки ″Эльф-Фаллинг″ ″Титан″ в качестве адгезивного компаунда; стандартные болты и винты для монтажа состыкуемых деталей и узлов;
- закрепляют на секции 8 при помощи винтов направляющую 5, заполняя при этом зазор 11 (этот зазор возникает после регулировки прямолинейности направляющей 5), компаундом марки ″Эльф-Фаллинг″ ″Титан″;
- устанавливают эту секцию 8 с направляющей 5 на поперечные опоры 1;
- выверяют направляющую 5 с целью придания ей необходимой ориентации, изменяя положение секции 8 в пространстве при помощи ввертышей (на чертеже не показаны), формирующих зазоры между секцией 8 и поперечными опорами 1, и заполняют адгезивным компаундом 12 эти зазоры 10 между присоединительными поверхностями секции 8 и поперечными опорами 1 (предварительно стыковочную поверхность секции 8 и 9 следует обработать антиадгезионным средством, например, марки ″BETOMIL″);
- закрепляют с помощью винтов направляющую 5 на вторую секцию 9, регулируя прямолинейность и заполняя адгезивным компаундом образующиеся зазоры 11;
- устанавливают секцию 9 с направляющей 5 на те же поперечные опоры 1;
- выставляют ее направляющую 5 параллельно первой направляющей 5 на секции 8 описанным выше способом, и заполняют адгезивным компаундом 12 в зазоры 10 между присоединительными поверхностями секции 9 и поперечных опор 1;
- после затвердевания адгезивного компаунда получается единая сборная станина с параллельно установленными продольными направляющими 5 с необходимой точностью.
В случае, если основание содержит большее количество секций или опорных элементов, то технология сборки сохраняется в описанном выше виде.
Для транспортировки основание разбирается на составные части, а на месте установки вновь собирается, но уже без выверки направляющих, поскольку затвердевший материал сохранил прямолинейность и взаимное расположение соединяемых узлов основания в пространстве.
На базе этого основания в дальнейшем производят полную сборку деревообрабатывающего фрезерного центра портального типа с ЧПУ, устанавливая на направляющие 5 или подвижный портал 6 (фиг. 1) с исполнительными механизмами (на чертеже не показаны), или подвижный стол 7 (фиг. 2) при неподвижном портале 14. А стойки 16 последнего могут быть закреплены на монтажных поверхностях 15 поперечных опор 1. Далее центр комплектуется всеми необходимыми для работы узлами, в соответствии с заданными условиями эксплуатации.
Таким образом, предлагаемое основание заявляемой конструкции позволяет обрабатывать заготовки различного размера. Кроме того, при его использовании, несмотря на наличие разборной на секции несущей рамы, значительно упрощается процесс обеспечения требуемой точности настройки положения направляющих и рабочей плиты для размещения заготовки, от которых зависит точность обработки последней.
Вместе с этим предлагаемое основание может быть использовано в деревообрабатывающих фрезерных центрах как с подвижным, так и с неподвижным порталом, что обеспечивает ее унифицированность, а значит - высокую ремонтопригодность. А благодаря наличию разборных узлов, основание легко транспортируется обычными грузоподъемными и транспортными средствами в производственные помещения с обычными дверными проемами, т.к. габаритные размеры опорных элементов станины и несущей рамы в заявляемой полезной модели априори будут существенно меньше размеров единой станины и единой несущей рамы, например, как у прототипа.