EA 027328B1 20170731

	Патентная документация ЕАПВ
Запрос:	ea000027328b*\id
Результат:	ID\|Номер и дата охранного документа

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

1. Многокареточный двухшпиндельный симметричный шлифовальный обрабатывающий станок, содержащий переднее основание (101), заднее основание (105), рабочий стол (103), первую вертикальную стойку (106), вторую вертикальную стойку (107), первую каретку (102), вторую каретку (108), третью левую каретку (110), третью правую каретку (111), первую шлифовальную головку (109) и вторую шлифовальную головку (114), в котором первая каретка (102) прикреплена с возможностью перемещения к переднему основанию (101) и выполнена с возможностью перемещения на нем вперед и назад, рабочий стол (103) прикреплен с возможностью перемещения к первой каретке (102) и выполнен с возможностью перемещения на ней влево и вправо; вторая каретка (108) установлена между первой вертикальной стойкой (106) и второй вертикальной стойкой (107) и первая вертикальная стойка (106) и вторая вертикальная стойка (107) расположены симметрично в портальной конфигурации на заднем основании (105); третья левая каретка (110) присоединена к наружной стороне первой вертикальной стойки (106) и выполнена с возможностью перемещения вверх и вниз вдоль первой вертикальной стойки (106) и левый ползун (112) прикреплен к третьей левой каретке (110) и выполнен с возможностью перемещения на ней вперед и назад; третья правая каретка (111) присоединена к наружной стороне второй вертикальной стойки (107) и выполнена с возможностью перемещения вверх и вниз вдоль второй вертикальной стойки (107) и правый ползун (113) прикреплен к третьей правой каретке (111) и выполнен с возможностью перемещения на ней вперед и назад; первая шлифовальная головка (109) выполнена с возможностью перемещения вверх и вниз с приведением в движение посредством второй каретки (108) и выполнена с возможностью перемещения назад и вперед вдоль второй каретки (108); вторая шлифовальная головка (114), расположенная вертикально, прикреплена с возможностью перемещения к переднему концу правого ползуна (113) на третьей правой каретке (111) и выполнена с возможностью автоматического поворота; указанный шлифовальный обрабатывающий станок отличается тем, что поворотный стол установлен на рабочем столе (103); первая шлифовальная головка (109), расположенная горизонтально и выступающая вперед над рабочим столом (103), прикреплена с возможностью перемещения к переднему концу второй каретки (108); вторая шлифовальная головка (114) выполнена с возможностью автоматического поворота на 120° и содержит устройство (125) для автоматической смены инструментов; устройство для правки профиля шлифовального круга, которое установлено на второй каретке (108) и на переднем конце левого ползуна (112) третьей левой каретки (110), расположено под углом возвышения, составляющим 35°, для обеспечения обнаружения и правки профиля первой шлифовальной головки (109) через трехкоординатное соединение во время технологического процесса.

2. Шлифовальный обрабатывающий станок по п.1, в котором устройство (125) для автоматической смены инструментов установлено вместе со второй шлифовальной головкой (114) и содержит магазин инструментов и манипулятор.

3. Шлифовальный обрабатывающий станок по п.1, в котором устройство для правки профиля шлифовального круга расположено под углом возвышения для обеспечения возможности осуществления контроля и правки круга первой шлифовальной головки (109) во время технологического процесса.

4. Шлифовальный обрабатывающий станок по п.3, в котором устройство для правки профиля шлифовального круга содержит комплект (115) для правки шлифовального круга и устройство (116) для лазерного обнаружения; комплект (115) для правки шлифовального круга содержит алмазный резец (121), резьбовой стержень, присоединенный к комплекту (115) для правки шлифовального круга, и серводвигатель (123) для приведения резьбового стержня в движение; устройство (116) для лазерного обнаружения содержит оптическую дифракционную решетку; комплект (115) для правки шлифовального круга и устройство (116) для лазерного обнаружения подсоединены к системе управления с вычислительной машиной; устройство для удаления шлифовальной стружки установлено рядом со шлифовальным кругом и содержит первый электрод и второй электрод, установленные по центру шпинделя круга и рядом с поверхностью шлифования шлифовального круга соответственно.

5. Шлифовальный обрабатывающий станок по п.3, дополнительно содержащий первый резьбовой стержень, установленный с первой кареткой (102), и первый серводвигатель, установленный на переднем основании (101) для приведения первой каретки (102) в движение через первый резьбовой стержень; второй резьбовой стержень, установленный со второй кареткой (108) и соединенный со вторым серводвигателем; множество направляющих, установленных с первой вертикальной стойкой (106) и второй вертикальной стойкой (107) соответственно, передаточную камеру (117), установленную на правой стороне между первой вертикальной стойкой (106) и второй вертикальной стойкой (107), присоединенной к третьему серводвигателю и третьему резьбовому стержню, установленному на второй вертикальной стойке (107) и присоединенному к третьей правой каретке (111), причем второй резьбовой стержень взаимодействует с третьей левой кареткой (110) и второй кареткой (108); четвертый резьбовой стержень, установленный на третьей левой каретке (110), и четвертый серводвигатель, установленный на третьей правой каретке (111) для приведения левого ползуна (112) и правого ползуна (113) в движение; систему управления с вычислительной машиной, подсоединенную к первому серводвигателю, второму серводвигателю, третьему серводвигателю и четвертому серводвигателю соответственно.

6. Шлифовальный обрабатывающий станок по п.1, в котором первая каретка (102) выполнена с возможностью перемещения назад и вперед на переднем основании (101) посредством прочного и обеспечивающего возможность перемещения по направляющим соединения с двумя V-образными направляющими и двумя плоскими направляющими и выполнена с возможностью приведения в движение посредством шарикового резьбового стержня.

7. Шлифовальный обрабатывающий станок по п.1, в котором в первой вертикальной стойке (106) образовано отверстие для обеспечения соединения третьей левой каретки (110) и второй каретки (108).

8. Шлифовальный обрабатывающий станок по п.1, в котором высота переднего основания (101) не превышает 470 мм, высота заднего основания (105) составляет не менее 600 мм, толщина рабочего стола (103) составляет не менее 320 мм; а отклонение второй каретки (108) не превышает 0,10 мм.

9. Шлифовальный обрабатывающий станок по п.1, в котором поворотный стол (104) на рабочем столе (103) представляет собой гидростатический поворотный стол, расположен по центру оси второй шлифовальной головки (114) и характеризуется поворотной точностью со значением ≤ 1 мкм и осевым люфтом со значением ≤ 1 мкм.

Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

Евразийское ои 027328 (13) В1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2017.07.31
(21) Номер заявки 201491873
(22) Дата подачи заявки 2013.06.09
(51) Int. Cl. B24B 25/00 (2006.01) B24B 49/12 (2006.01) B24B 53/08 (2006.01)
(54) МНОГОКАРЕТОЧНЫЙ ДВУХШПИНДЕЛЬНЫЙ СИММЕТРИЧНЫЙ ШЛИФОВАЛЬНЫЙ ОБРАБАТЫВАЮЩИЙ СТАНОК
(31) 201210198093.4
(32) 2012.06.15
(33) CN
(43) 2015.04.30
(86) PCT/CN2013/077114
(87) WO 2013/185603 2013.12.19
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
СЯНТАНЬ САНЬФЭН СиЭнСи МАШИН ТУЛ КО., ЛТД. (CN)
(72) Изобретатель:
Го Хуайчжун, Го Тяньжунь (CN)
(74) Представитель:
Нилова М.И. (RU)
(56) CN-A-102689263 CN-U-202668299 CN-U-202062273 CN-Y-201279729 CN-U-201815943
(57) В изобретении предложен многокареточный двухшпинделыный симметричный шлифовальный обрабатывающий станок, в котором рабочий стол, содержащий поворотный стол, расположен на первой каретке, прикрепленной к переднему основанию; первая и вторая вертикальная стойки расположены в портальной конфигурации на заднем основании; горизонтальная шлифовальная головка присоединена ко второй каретке между вертикальными стойками; третья левая каретка и третья правая каретка присоединены с возможностью перемещения к первой и второй вертикальным стойкам соответственно, а левый ползун и правый ползун присоединены к третьей левой каретке и третьей правой каретке соответственно; вертикальная шлифовальная головка установлена на переднем конце правого ползуна; устройство автоматической смены инструментов содержит вертикальную шлифовальную головку, а устройство для правки профиля шлифовальный круга может быть установлено на второй каретке и на левом ползуне.
Область техники
Настоящее изобретение относится к оборудованию для механической обработки, а в частности, к многокареточному двухшпиндельному симметричному шлифовальному обрабатывающему станку.
Уровень техники
Известные шлифовальные станки обычно содержат шлифовальную головку модульной конструкции. Шлифовальные станки такого типа обычно неудобны в эксплуатации, например, в связи с низкой устойчивостью и низкой точностью механической обработки; шлифовальные станки, содержащие подвижные каретки, обычно узко применимы; портальные шлифовальные станки с направляющими могут также иметь некоторые нежелательные характерные особенности, например станки обычно занимают слишком много места, финишные процессы шлифовального круга этих станков имеют низкую точность в связи с необходимостью ручного или полуавтоматического электрогидравлического управления, а также режимы работы и функции процессов механической обработки не удовлетворяют требованиям для осуществления некоторых сложных задач механической обработки.
Кроме того, в известных шлифовальных станках рабочий стол и обрабатываемые изделия ограничены перемещением с одной стороны в другую или слева направо вдоль направляющих на основании, в результате чего невозможно полное или, по меньшей мере, частичное осуществление процесса механической обработки на горизонтальной поверхности, вертикальной поверхности, концевой поверхности и другой сложной криволинейной поверхности за одну операцию. С другой стороны, эффективность технологического процесса находится на низком уровне, правка шлифовального круга не может быть осуществлена во время технологического процесса, точность механической обработки находится на низком уровне в связи с суммарной погрешностью или отклонением, образованным в результате повторяемых операций фиксации или нагрузки. В частности, исключено осуществление процессов шлифования на полусферической поверхности, асферической поверхности или внутренней или наружной поверхности цилиндрического комплекта.
Дополнительно, известные шлифовальные станки обычно не оборудованы современной системой числового программного управления и соответствующим процессам шлифования системным программным обеспечением для удовлетворения требованиям высокоточных, высокоэффективных и интеллектуальных процессов шлифования.
Раскрытие изобретения
Соответственно настоящее изобретение направлено на создание многокареточного двухшпиндель-ного симметричного шлифовального обрабатывающего станка, преимущественно характеризующегося высокой рабочей производительностью, эффективностью и точностью работы.
Согласно одному аспекту настоящего изобретения предложен многокареточный двухшпинделыный симметричный шлифовальный обрабатывающий станок, и в соответствии с описанием шлифовальный обрабатывающий станок содержит переднее основание, заднее основание, рабочий стол, первую вертикальную стойку, вторую вертикальную стойку, первую каретку, вторую каретку, третью левую каретку, третью правую каретку, первую шлифовальную головку и вторую шлифовальную головку;
в котором первая каретка прикреплена с возможностью перемещения к переднему основанию и выполнена с возможностью перемещения на нем вперед и назад, рабочий стол прикреплен с возможностью перемещения к первой каретке и выполнен с возможностью перемещения на ней влево и вправо, и поворотный стол установлен на рабочем столе;
вторая каретка установлена между первой вертикальной стойкой и второй вертикальной стойкой и первая вертикальная стойка и вторая вертикальная стойка расположены симметрично аркообразно на заднем основании;
третья левая каретка присоединена к наружной стороне первой вертикальной стойки и выполнена с возможностью перемещения вверх и вниз вдоль первой вертикальной стойки и левый ползун прикреплен к третьей левой каретке и выполнен с возможностью перемещения на ней вперед и назад;
третья правая каретка присоединена к наружной стороне второй вертикальной стойки и выполнена с возможностью перемещения вверх и вниз вдоль второй вертикальной стойки и правый ползун прикреплен к третьей правой каретке и выполнен с возможностью перемещения на ней вперед и назад;
первая шлифовальная головка, расположенная горизонтально и выступающая вперед над рабочим столом, прикреплена с возможностью перемещения к переднему концу второй каретки и выполнена с возможностью перемещения вверх и вниз с приведением в движение посредством второй каретки, и выполнена с возможностью перемещения назад и вперед вдоль второй каретки; и
вторая шлифовальная головка, расположенная вертикально, прикреплена с возможностью перемещения к переднему концу правого ползуна на третьей правой каретке и выполнена с возможностью автоматического поворота.
Шлифовальный обрабатывающий станок может также содержать устройство для автоматической смены инструментов, установленное вместе со второй шлифовальной головкой и содержащее магазин инструментов и манипулятор.
Шлифовальный обрабатывающий станок может также содержать устройство для правки профиля шлифовального круга, установленное на второй каретке и на переднем конце левого ползуна третьей
левой каретки, и расположенное под углом возвышения для обеспечения возможности осуществления контроля и правки круга первой шлифовальной головки во время технологического процесса.
В одном предпочтительном варианте реализации шлифовального обрабатывающего станка вторая шлифовальная головка выполнена с возможностью автоматического поворота на 120°.
В другом предпочтительном варианте реализации изобретения устройство для правки профиля шлифовального круга расположено под углом возвышения, составляющим 35°.
Шлифовальный обрабатывающий станок может также содержать следующие характерные особенности: устройство для правки профиля шлифовального круга содержит комплект для правки шлифовального круга и устройство для лазерного обнаружения; комплект для правки шлифовального круга содержит алмазный резец, резьбовой стержень, присоединенный к комплекту для правки шлифовального круга, и серводвигатель для приведения резьбового стержня в движение; устройство для лазерного обнаружения содержит оптическую дифракционную решетку; комплект для правки шлифовального круга и устройство для лазерного обнаружения подсоединены к системе управления с вычислительной машиной; устройство для удаления шлифовальной стружки установлено рядом со шлифовальным кругом и содержит первый электрод, установленный по центру шпинделя круга, и второй электрод, установленный рядом с поверхностью шлифования шлифовального круга.
В некоторых вариантах реализации изобретения шлифовальный обрабатывающий станок также содержит
первый резьбовой стержень, установленный с первой кареткой, и первый серводвигатель, установленный на переднем основании для приведения первой каретки в движение через первый резьбовой стержень;
второй резьбовой стержень, установленный со второй кареткой и соединенный со вторым серводвигателем;
множество направляющих, установленных с первой вертикальной стойкой и второй вертикальной стойкой, соответственно передаточную камеру, установленную на правой стороне между первой вертикальной стойкой и второй вертикальной стойкой, третий серводвигатель и третий резьбовой стержень, присоединенные к передаточной камере, третий резьбовой стержень установлен на второй вертикальной стойке и присоединен к третьей правой каретке, а второй резьбовой стержень взаимодействует с третьей левой кареткой и второй кареткой;
четвертый резьбовой стержень, установленный на третьей левой каретке, и четвертый серводвигатель, установленный на третьей правой каретке для приведения левого ползуна и правого ползуна в движение;
систему управления с вычислительной машиной, подсоединенную к первому серводвигателю, второму серводвигателю, третьему серводвигателю и четвертому серводвигателю соответственно.
В одном предпочтительном варианте реализации изобретения первая каретка выполнена с возможностью перемещения назад и вперед на переднем основании посредством прочного и выполненного с возможностью перемещения по направляющим соединения с двумя V-образными направляющими и двумя плоскими направляющими, и выполнена с возможностью приведения в движение посредством шарикового резьбового стержня.
В другом предпочтительном варианте реализации изобретения в первой вертикальной стойке образовано отверстие для обеспечения соединения третьей левой каретки и второй каретки.
В еще одном предпочтительном варианте реализации изобретения значение высоты переднего основания не превышает 470 мм, значение высоты заднего основания составляет не менее 600 мм, значение толщины рабочего стола составляет не менее 320 мм; а отклонение второй каретка не превышает 0,10 мм.
В еще одном предпочтительном варианте реализации изобретения поворотный стол на рабочем столе представляет собой гидростатический поворотный стол и расположен по центру оси второй шлифовальной головки, и характеризуется поворотной точностью со значением < 1 мкм, и перемещением в осевом направлении со значением < 1 мкм.
В еще одном аспекте настоящим изобретением также предложена система с числовым программным управлением (ЧПУ) с вычислительной машиной для многокареточного двухшпиндельного симметричного шлифовального обрабатывающего станка.
В многокареточном двухшпиндельном симметричном шлифовальном обрабатывающем станке в соответствии с настоящим изобретением устройство для правки профиля шлифовального круга может быть установлено для осуществления контроля в производственной линии и автоматической правки профиля круга первой шлифовальной головки с высокой точностью; так как переднее основание, каретки и рабочий стол выполнены с возможностью перемещения относительно направления назад-вперед и/или налево-направо, а поворотный стол выполнен с возможностью перемещения относительно поворотного направления, может быть обеспечен процесс механической обработки с нагрузкой на один патрон, на горизонтальной поверхности, вертикальной поверхности, концевой поверхности, полусферической поверхности, асферической поверхности, сложной криволинейной поверхности и внутренней или наруж
ной поверхности цилиндрического комплекта. Дополнительно, шлифовальный обрабатывающий станок в соответствии с настоящим изобретением содержит современную систему с ЧПУ, которая обеспечивает контроль процесса во время его осуществления и может увеличить точность процессов. Например, в соответствии с вариантами осуществления этого изобретения значение шероховатости поверхности составляет < Ra 0,16 мкм.
Далее настоящее изобретение подробно описано со ссылками на варианты реализации изобретения и следующие чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 изображен схематический вид конструкции многокареточного двухшпиндельного симметричного шлифовального обрабатывающего станка в соответствии с вариантом реализации настоящего изобретения.
На фиг. 2 изображен схематический вид устройства для удаления шлифовальной стружки шлифовального обрабатывающего станка по фиг. 1.
На фиг. 3 изображен схематический частичный вид, на котором изображена установка комплекта для правки шлифовального круга, изображенного на фиг. 1.
На фиг. 4 изображен схематический графический вид конструкции многокареточного двухшпин-дельного симметричного шлифовального обрабатывающего станка, в котором установлено устройство для автоматической смены инструментов на второй шлифовальной головке в соответствии с другим вариантом реализации настоящего изобретения.
На фиг. 5 проиллюстрирована блок-схема, на которой изображено аппаратное обеспечение интеллектуальной системы управления в соответствии с другим вариантом реализации настоящего изобретения.
На фиг. 6 проиллюстрирована блок-схема, на которой изображено взаимодействие между модулями интеллектуальной системы управления в соответствии с другим вариантом реализации настоящего изобретения.
На фиг. 7 проиллюстрирована схема последовательности процессов, на которой изображен модуль для автоматического шлифования.
На фиг. 8 проиллюстрирована схема последовательности процессов, на которой изображен модуль для автоматического шлифования для шлифования плоской поверхности.
На фиг. 9 проиллюстрирована схема последовательности процессов, на которой изображен модуль для автоматического шлифования для шлифования криволинейной поверхности.
На фиг. 10 проиллюстрирована схема последовательности процессов, на которой изображен модуль для перемещения с ручным приводом.
На фиг. 11 проиллюстрирована блок-схема, на которой изображен главный модуль для управления, т.е. модуль для диспетчеризации.
На фиг. 12 проиллюстрирована блок-схема, на которой изображен модуль для системного аппаратного обеспечения.
На фиг. 13-15 проиллюстрированы схемы соединений семикоординатных серводвигателей и сервоусилителей.
Осуществление изобретения
В соответствии с фиг. 1 в этом варианте реализации изобретения первая каретка 102, выполненная с возможностью перемещения назад и вперед, и приводимая в движение посредством шарикового резьбового стержня, установлена на четырех направляющих, двух V-образных и двух плоских, на переднем основании 101, рабочий стол 103, выполненный с возможностью перемещения влево и вправо и приводимый в движение посредством резьбового стержня, установлен на двух V-образных направляющих первой каретки 102, а поворотный стол 104 статического давления, выполненный с возможностью поворота на 360 градусов, установлен в вогнутом участке в рабочем столе 103.
Первая вертикальная стойка 106 и вторая вертикальная стойка 107 расположены симметрично рядом друг с другом в портальной конфигурации на заднем основании 105 с несколькими направляющими, а вторая каретка 108, выполненная с возможностью перемещения вперед и назад, и приводимая в движение посредством резьбового стержня, установлена на направляющих портальной конфигурации вертикальных стоек. Первая шлифовальная головка 109, расположенная горизонтально, выполненная с возможностью перемещения вперед и назад и приводимая в движение посредством резьбового стержня, установлена во второй каретке 108, отходящей вперед над рабочим столом 103, первая шлифовальная головка 109 выполнена с возможностью перемещения вверх и вниз, и приведения в движение посредством второй каретки 108, а первая шлифовальная головка 109 также выполнена с возможностью перемещения вперед и назад во второй каретке 108. Поворотный стол 104 расположен в соответствии с центром второй шлифовальной головки 114 и предпочтительно характеризуется радиальной поворотной точностью со значением <1 мкм и осевым люфтом со значением <1 мкм.
Третья левая каретка 110 и третья правая каретка 111 присоединены с возможностью перемещения к двум параллельным направляющим на наружных сторонах первой вертикальной стойки 106 и второй вертикальной стойки 107, соответственно левый ползун 112 и правый ползун 113 присоединены с воз
можностью перемещения к третьей левой каретке 110 и третьей правой каретке 111, соответственно третья левая каретка 110 и третья правая каретка 111 выполнены с возможностью перемещения вверх и вниз вдоль соответствующих направляющих первой вертикальной стойки 106 и второй вертикальной стойки 107, а левый ползун 112 и правый ползун 113 выполнены с возможностью перемещения назад и вперед в третьей левой каретке 110 и третьей правой каретке 111 соответственно. Вторая шлифовальная головка 114, расположенная вертикально, установлена на поворотной панели, прикрепленной к переднему концу правого ползуна 113 на третьей правой каретке 111, а серводвигатель выполнен с возможностью приведения поворотной панели в движение посредством турбинного потока воздуха в поворотной панели, и приведения второй шлифовальной головки 114 в движение с возможностью поворота на 120°.
В соответствии с фиг. 4 вторая шлифовальная головка 114 снабжена устройством 125 для автоматической смены инструментов, содержащим магазин инструментов и манипулятор, обеспечивающим смену различных шлифовальных кругов и фрез для удовлетворения потребностям различных процессов. Магазин инструментов обеспечивает хранение фрез для шлифовальных кругов и точную подачу заменяющей фрезы к желаемому положению для осуществления манипулятором смены фрез шлифовального круга. Предпочтительно магазин инструментов накидного типа имеет простую и компактную конструкцию, шлифовальные круги и фрезы расположены в одном кругу, и обычно содержит не более 36 фрез; магазин инструментов кругообразной конструкции может быть расположен вблизи вертикального шпинделя. Приведение манипулятора в движение обеспечено серводвигателем или механическим кулачковым соединением.
Устройство для правки профиля шлифовального круга может быть установлено на переднем конце левого ползуна 112 на второй каретке 108, причем устройство для правки профиля шлифовального круга содержит комплект 115 для правки шлифовального круга и устройство 116 для лазерного обнаружения. В соответствии с фиг. 1 устройство 116 для лазерного обнаружения, например оптическая дифракционная решетка, установлено под передним концом левого ползуна 112. В соответствии с фиг. 3 комплект 115 профиля шлифовального круга может содержать алмазный резец 121, вертикальный резьбовой стержень, установленный на установочном основании 122, присоединенной к алмазному резцу 121, и серводвигатель 123, обеспечивающий приведение резьбового стержня в движение. На чертеже также показан кожух 124 шлифовального круга.
В соответствии с фиг. 2 первая шлифовальная головка 109 может быть снабжена устройством для удаления шлифовальной стружки, содержащим первый электрод и второй электрод, установленные в центре шпинделя круга и рядом с поверхностью шлифования шлифовального круга соответственно. При насыщении электродов электричеством два электрода образуют электромагнитное поле, направленное наружу от осевого центра, и, таким образом, шлифовальные стружки и частицы будут притянуты электродами, расположенными снаружи шлифовального круга для сохранения чистоты и гладкости шлифовального круга, а также для обеспечения гладкости поверхности обрабатываемого изделия. На фиг. 2 также изображены шлифовальный круг 118, обрабатываемое изделие 119 и охлажденный химический раствор 120. Предпочтительно устройство для правки профиля круга подсоединено к устройству системы с ЧПУ под углом, составляющим 35°, для обеспечения обнаружения и правки профиля первой шлифовальной головки через трехкоординатное соединение во время технологического процесса.
Множество первых резьбовых стержней содержат первую каретку 102, выполненную с возможностью перемещения путем приведения в движение посредством резьбовых стержней, а первый серводвигатель и второй серводвигатель установлены на основании, причем один серводвигатель используют спереди для оттягивания каретки, а другой серводвигатель используют сзади для толкания каретки; второй резьбовой стержень содержит вторую каретку 108 и подсоединен ко второму серводвигателю; множество направляющих содержат первую вертикальную стойку 106 и вторую вертикальную стойку 107, передаточная камера 117 установлена на правой стороне между первой вертикальной стойкой 106 и второй вертикальной стойкой 107 и присоединена к третьему серводвигателю и третьему резьбовому стержню, третий резьбовой стержень установлен на второй вертикальной стойке 107 и присоединен к третьей правой каретке 111, второй резьбовой стержень взаимодействует с третьей левой кареткой 110 и второй кареткой 108. В первой вертикальной стойке 108 образовано отверстие для обеспечения соединения третьей левой каретки 110 и второй каретки 108. На третьей левой каретке 110 и третьей правой каретке 111 соответственно установлены четвертый резьбовой стержень и четвертый серводвигатель, обеспечивающий приведение левого ползуна 112 и правого ползуна 113 в движение; каждый из серводвигателей соответственно подсоединен к системе с ЧПУ.
Предпочтительно значение высоты переднего основания 101 не превышает 470 мм, значение высоты заднего основания 105 составляет не менее 600 мм, а значение толщины рабочего стола 103 составляет не менее 320 мм.
Предпочтительно вторая каретка 108, расположенная в направляющих, установлена на вертикальных стойках, расположенных симметрично рядом друг с другом в портальной конфигурации, и характеризуется отклонением направляющей, значение которого не превышает 0,10 мм.
Для удобства шлифовальный обрабатывающий станок и его компоненты описаны относительно ортогонально направленных линейных осей, причем ось X направлена слева направо, ось Y направлена
спереди назад, а ось Z направлена снизу вверх. В соответствии с осями направление перемещения может быть описано соответствующим образом, например, как направленное влево или вправо, назад или вперед, и вниз или вверх.
Ось продольного перемещения рабочего стола 103 влево и вправо обозначена X, ось перемещения горизонтально расположенной первой шлифовальной головки 109 вверх и вниз обозначена Z1, ось перемещения первой шлифовальной головки 109 вперед и в обратном направлении назад обозначена Y1; ось перемещения вертикально расположенной второй шлифовальной головки 114 вверх и вниз обозначена Z2, ось перемещения второй шлифовальной головки 114 вперед и в обратном направлении назад обозначена Y2; ось вращения поворотного перемещения второй шлифовальной головки 114, приведенной в движение посредством поворотной панели, обозначена А; ось вращения поворотного стола 104 статического давления в рабочем столе 103 обозначена С.
В соответствии с фиг. 12 каждый из серводвигателей для работы в ранее описанных семи осях присоединен к интерфейсной шине через сервоусилители соответственно, интерфейсная шина также присоединена к контроллеру перемещений, контроллер перемещений подсоединен к сенсорному дисплею, а также контроллер перемещений присоединен к локальной сети (Ethernet) через коммутирующее устройство. Таким образом, такая семикоординатная система с пятью соединениями шлифовального обрабатывающего станка может быть обеспечена посредством системы с ЧПУ со специально разработанным программным обеспечением управления.
На фиг. 13-15 проиллюстрированы схемы соединений, на которых изображены соединения семико-ординатных серводвигателей и сервоусилителей, содержащие соединение первой шлифовальной головки вертикального сервоусилителя 1301а и первой шлифовальной головки горизонтального сервоусилителя 1301b, и их соответствующих серводвигателей 1302а и 1302b (фиг. 13), соединение второй шлифовальной головки вертикального сервоусилителя 1401а и второй шлифовальной головки горизонтального сервоусилителя 1401b, и их соответствующих серводвигателей 1402а и 1402b (фиг. 14), и соединение усилителя 1501а поворотного стола второй шлифовальной головки и усилителя 1501b рабочего стола, и усилителя рабочего стола и поворотного стола и их соответствующих серводвигателей 1502а, 1502b и 1502с
(фиг. 15).
Управление точностью обработки шлифовальным кругом, предоставленным в настоящем изобретении, осуществляется посредством сочетания универсальной координации системы и управления, а не только одним техническим подходом. Такая универсальная система для точности управления может быть обеспечена посредством применения, например, коррекции траектории шлифовального круга, оптимизации параметров обработки и настройки системы для технологических узлов. Влияния траекторию, возникающие во время процесса шлифования с ЧПУ намного сложнее, чем в процессах точения или фрезеровки с ЧПУ, и, обычно, имеют большее влияние на точность обработки.
Эффективные средства для точности управления могут быть установлены путем выбора колеса подходящего размера, траектории и ориентации фрез с учетом отклонения планирования траектории колеса и эффекта влияния от колеса.
Также технологии в соответствии с изобретением относятся к программному обеспечению для нескольких связанных осей, разработанному на основе ПЛК (Программируемого логического контроллера), и имеют следующие преимущественные характерные особенности:
(1) для обеспечения повышенной точности и надежности в качестве основы для контроллера перемещений используют современный ПЛК;
(2) для обеспечения простоты и легкости понимания эксплуатации в качестве операционного интерфейса "пользователь-машина" используют сенсорный экран;
(3) для обеспечения высокой точности управления, быстрого отклика и устойчивости режима работы в качестве привода используют сервосистему переменного тока;
(4) шлифовальный обрабатывающий станок обеспечен функцией простого шлифования и контурного шлифования;
(5) шлифовальный обрабатывающий станок обеспечен функциями шлифования на криволинейной поверхности, полусферической поверхности, асферической поверхности и или внутренней или наружной поверхности цилиндрического комплекта обрабатываемых изделий;
(6) шлифовальный обрабатывающий станок обеспечен функцией автоматической коррекции для реверсной партии;
(7) шлифовальный обрабатывающий станок обеспечен функцией автоматической коррекции для шага резьбового стержня.
Описанный способ управления шлифовальным обрабатывающим станком обычно обеспечен посредством системы управления, в которой серводвигатели подсоединены к вычислительной машине через интерфейсную шину, а затем к локальной сети (Ethernet) (см. фиг. 12) через коммутирующее устройство. Удаленная вычислительная машина содержит платформу аппаратного обеспечения сенсорного экрана, содержащую двойной центральный процессор, расположенный на микросхеме числового контроллера перемещений, разработанной специально для 32 битного процессора с архитектурой ARM + ППВМ (Программируемая пользовательская вентильная матрица (FPGA)), и платформу программного обеспе
чения контроллера перемещений, содержащее базу данных, интеллектуальную систему оптимизации процесса и систему имитации процесса с ЧПУ, для передачи информации из САПР (CAD) непосредственно к системе с ЧПУ с функцией автоматического прерывания цикла.
Автоматическое программирование процессов шлифования сложных обрабатываемых изделий: осуществление постобработки на основании информации о положении фрез, параметров процесса, а также типа настоящей системы ЧПУ для образования программ обработки с ЧПУ, соответствующих системе ЧПУ. После успешного тестирования модуль для имитации перемещений передается шлифовальному станку с ЧПУ через передачу данных для актуальных процессов шлифования для образования платформы автоматического программирования для процессов шлифования сложных обрабатываемых изделий.
Встроенная система вычислительной машины с ЧПУ.
Установка платформы аппаратного обеспечения системы вычислительной машины с ЧПУ на основании двойного центрального процессора микросхемы контроллера перемещений с ЧПУ, в частности, используемого для 32 битного процессора ARM + ППВМ, причем контроллер 32 битного процессора ARM, в основном обеспечивающего выполнение задач, связанных с управлением, является главным центральным процессором управления системы; а микросхема контроллера перемещений с ЧПУ, в частности, используемая для ППВМ, обеспечивает выполнение задач, таких как управление интерполяционной вычислительной машиной, которые требуют незамедлительности и высокой вычислительной мощности, и, в частности, используемая для технологичных интерполяционных операций для снижения нагрузки на процессор ARM.
В соответствии с фиг. 6 система управления состоит из подсистемных модулей, которые в основном содержат модуль для коррекции резьбового стержня, модуль для быстрого перемещения, модуль для перемещения с ручным приводом, модуль для коррекции зазора, модуль для ручного шлифования плоской поверхности, модуль для автоматического шлифования плоской поверхности, модуль для автоматического шлифования криволинейной поверхности, модуль для автоматической смены инструментов, модуль для диспетчеризации и модуль сигнала тревоги. После обработки и вычислений на основании параметрах, установленных интерфейсом "человек-машина", и параметрах коррекции отклонения резьбового стержня, ПЛК направляет соответствующие импульсные сигналы к сервоприводам, а кодовый датчик, установленный соосно с серводвигателем, измеряет смещение оси перемещения посредством измерения углового смещения, затем возвращает сигнал сервоконтроллеру, сравнивает со значением, заданным командой на изменение положения, и использует значение отклонения, полученное посредством сравнения, для управления каждой осью с обеспечением следования по заранее установленной траектории.
Описанная смазочная система предпочтительно представлена автоматической циклической смазочной системой самотечного типа для обеспечения направляющих подачей смазочного вещества под постоянным давлением. Такая смазочная система может быть использована для исправления ошибок в точности подачи смазочного вещества направляющим в свободное пространство электромагнитного насоса, и исключения воздействия недостаточной степени смазки после перезапуска для снижения затрат на техническую поддержку и обеспечения нормальной работы станка.
Характерные особенности конструкции описанных шлифовальных станков могут удовлетворять требованиям различных технологий для процессов формования и бесперебойной правки во время технологического процесса; устройство для удаления шлифовальной стружки, установленное в кожухе шлифовального круга, может быть использовано для улучшения качества поверхностей шлифования; использование сложной частично интеллектуальной технологии применения для процессов шлифования и платформы автоматического программирования шлифования является неочевидным и преимущественным. Эти изобретенные технологии могут быть использованы для обеспечения достаточной точности механической обработки и качества поверхности для шлифования на обрабатываемых изделиях с трехмерными криволинейными поверхностями или другими технологичными поверхностями с целью уменьшения избыточных операций фиксации, увеличения эффективности и стабильности процесса, упорядочивания последовательности технологических операций и снижения производственных затрат.
Характерная особенность конструкции описанных нижней переднего основания и верхней заднего основания обеспечивает эффективную амплитуду горизонтальной шлифовальной головки и подходящую высоту станка; первая каретка, выполненная с возможностью перемещения вперед и назад на четырех направляющих, двух V-образных и двух плоских направляющих, может обеспечивать горизонтальную геометрическую точность и устойчивость станка; рабочий стол, выполненный с возможностью перемещения влево и вправо на первой каретке вместе с поворотным столом статического давления, расположенным в углубленной части рабочего стола, обеспечивают удовлетворение требованиям для вертикальных процессов шлифования; расположение горизонтально подвешенной первой шлифовальной головки под второй кареткой, расположенной в направляющих вертикальных стоек, расположенных симметрично в портальной конфигурации, может удовлетворять различным требованиям для обработки плоских поверхностей, криволинейных поверхностей и других сферических поверхностей; два параллельных направляющих, расположенных на правой и левой сторонах вертикальных стоек, обеспечивают возмож
ность перемещения левой и правой кареток вверх и вниз и влево и вправо для управления перемещением левого и правого ползунов влево и вправо; конфигурация вертикальной шлифовальной головки с поворотной панелью, выполненной с возможностью поворота на 120°, расположенной на правом ползуне, обеспечит осуществление процессов шлифования для полусферических поверхностей, асферических поверхностей, внутренних и наружных цилиндрических поверхностей обрабатываемых заготовок; оптическая дифракционная решетка и устройство для правки шлифовального круга, установленное на левом ползуне в левой каретке, управление которой, в свою очередь, обеспечивается второй кареткой, удовлетворяет требованиям широкого спектра операций шлифования.
Четыре направляющих: две V-образные и две плоские, установлены на переднем основании, заднем основании и первой каретке, а также предпочтительно направляющие могут быть покрыты пластиком, как и станок. Эти характерные особенности обеспечивают преимущества благодаря достижению высокой устойчивости станка, высокой точности обработки, достаточной жесткости и хорошему сопротивлению вибрациям; симметрично расположенные вертикальные стойки с несколькими направляющими обеспечивают удержание подходящего баланса и разнообразных функций станка.
Описанные оси системы расположены на сверхнизком основании и в соответствии с гравитационным принципом, который, по существу, обеспечивает улучшение качества процессов шлифования и увеличивает длительность службы станков.
Описанные ранее изобретенные технологии подходят для разнообразного современного оборудования для шлифовальной обработки, а в частности, подходят для интеллектуального оборудования для шлифования с ЧПУ для высокоточных трехмерных процессов.
На фиг. 5-11 схематически изображены интеллектуальные системы с ЧПУ, встроенные в шлифовальный обрабатывающий станок в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения.
В соответствии с фиг. 5 управление перемещением шлифовального обрабатывающего станка осуществляют через интерфейс "человек-машина", причем команды на перемещение подаются на ПЛК, ПЛК приводит в движение серводвигатель, который, в свою очередь, управляет управляющими двигателями, а серводвигатель обеспечивает замкнутую систему управления между кодовым датчиком и сервоприводом.
Блок-схема по фиг. 6 иллюстрирует взаимодействие между модулями интеллектуальной системы управления, а схема последовательности процессов по фиг. 7-11 иллюстрирует функции различных модулей системы управления.
На фиг. 7 проиллюстрирован модуль автоматического шлифования; в начале цикла, процессы автоматически проходят по оси Y и Z в зависимости от желаемых параметров, а при выполнении желаемого объема шлифования цикл автоматически завершается. На фиг. 8 проиллюстрирован автоматический шлифовальный модуль для шлифования плоской поверхности, в режимах грубого шлифования, точного шлифования и шлифования без подачи; при завершении шлифования без подачи цикл автоматически завершается. На фиг. 9 проиллюстрирован модуль автоматического шлифования для шлифования криволинейной поверхности; после начала процесса автоматического шлифования в случае превышения значения заданной координатой оси Y значения самых нижних координат оси Y, на оси Y и оси Z автоматически осуществляется интерполяционное вычисление, а затем на основании результатов вычисления образуется выходной импульс; если значение заданных координат оси Y меньше, чем значение самых нижних координат оси Y, шлифование криволинейной поверхности завершается автоматически. Фиг. 10 изображает схему последовательности процессов модуля для перемещения с ручным приводом. На фиг. 11 проиллюстрирован главный модуль для управления, т.е. модуль для диспетчеризации.
Используемыми терминами "вперед", "назад", "внутренний", "наружный", "левый", "правый", "верх" и "низ" обозначены различные ориентации/направления расположения/перемещения компонентов шлифовального станка, расположенного в обычных рабочих условиях, что может быть понятно из предшествующего описания со ссылками на чертежи на фиг. 1 и 4. Например, для горизонтальной шлифовальной головки, термином "вперед" обозначено направление, в котором обращена головка, а термином "наружный" обозначено относительное положение компонента, расположенного дальше от центра основания. Дополнительно, со ссылкой на ориентацию, если оператор обращен к шлифовальному станку, расположенному обычным образом, перемещения вправо и влево осуществляются по оси X, перемещения вперед и назад осуществляются по оси Y, а перемещения вверх и вниз осуществляются по оси Z.
В соответствии с предпочтительным вариантом реализации шлифовального обрабатывающего станка изобретения ниже перечислены основные параметры:
максимальная ширина шлифования: 800x1500,
максимальная высота шлифования: 800,
шероховатость поверхности шлифования обрабатываемого изделия: Ra 0,1,
степень параллельности между поверхностью шлифования обрабатываемого изделия и уровнем основания: 500/0,004,
максимальный допуск разницы высоты криволинейной поверхности для процесса шлифования:
полусферическое и асферическое шлифование: 630,
наружная окружность цилиндрического комплекта: 630, внутренняя окружность цилиндрического комплекта: 130,
разрешение ЧПУ: 0,001 ММ,
интерполяционной цикл системы с ЧПУ: 4 мс,
точность позиционирования шлифовального станка: X (мм) 0,005/1500, повторяемость позиционирования: X, Y1, Y2, Z1, Z2 (мм) 0,003.
В материалах заявки описаны и проиллюстрированы конкретные варианты реализации конструкции шлифовального обрабатывающего станка. Следует отметить, что эти характерные особенности конструкции могут быть также применены к механическим станкам других типов. Дополнительно, аналогичная цель может быть достигнута при замене на другие варианты реализации, отличные от описанных в настоящей заявке. Объем изобретения, следовательно, выражен пунктами формулы изобретения, а не предшествующим описанием. Все варианты или модификации, соответствующие пределам и объему соответствующих пунктов формулы изобретения, находятся в пределах объема изобретения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Многокареточный двухшпиндельный симметричный шлифовальный обрабатывающий станок, содержащий переднее основание (101), заднее основание (105), рабочий стол (103), первую вертикальную стойку (106), вторую вертикальную стойку (107), первую каретку (102), вторую каретку (108), третью левую каретку (110), третью правую каретку (111), первую шлифовальную головку (109) и вторую шлифовальную головку (114), в котором
первая каретка (102) прикреплена с возможностью перемещения к переднему основанию (101) и выполнена с возможностью перемещения на нем вперед и назад, рабочий стол (103) прикреплен с возможностью перемещения к первой каретке (102) и выполнен с возможностью перемещения на ней влево и вправо;
вторая каретка (108) установлена между первой вертикальной стойкой (106) и второй вертикальной стойкой (107) и первая вертикальная стойка (106) и вторая вертикальная стойка (107) расположены симметрично в портальной конфигурации на заднем основании (105);
третья левая каретка (110) присоединена к наружной стороне первой вертикальной стойки (106) и выполнена с возможностью перемещения вверх и вниз вдоль первой вертикальной стойки (106) и левый ползун (112) прикреплен к третьей левой каретке (110) и выполнен с возможностью перемещения на ней вперед и назад;
третья правая каретка (111) присоединена к наружной стороне второй вертикальной стойки (107) и выполнена с возможностью перемещения вверх и вниз вдоль второй вертикальной стойки (107) и правый ползун (113) прикреплен к третьей правой каретке (111) и выполнен с возможностью перемещения на ней вперед и назад;
первая шлифовальная головка (109) выполнена с возможностью перемещения вверх и вниз с приведением в движение посредством второй каретки (108) и выполнена с возможностью перемещения назад и вперед вдоль второй каретки (108);
вторая шлифовальная головка (114), расположенная вертикально, прикреплена с возможностью перемещения к переднему концу правого ползуна (113) на третьей правой каретке (111) и выполнена с возможностью автоматического поворота;
указанный шлифовальный обрабатывающий станок отличается тем, что поворотный стол установлен на рабочем столе (103); первая шлифовальная головка (109), расположенная горизонтально и выступающая вперед над рабочим столом (103), прикреплена с возможностью перемещения к переднему концу второй каретки (108); вторая шлифовальная головка (114) выполнена с возможностью автоматического поворота на 120° и содержит устройство (125) для автоматической смены инструментов; устройство для правки профиля шлифовального круга, которое установлено на второй каретке (108) и на переднем конце левого ползуна (112) третьей левой каретки (110), расположено под углом возвышения, составляющим 35°, для обеспечения обнаружения и правки профиля первой шлифовальной головки (109) через трехкоординатное соединение во время технологического процесса.
2. Шлифовальный обрабатывающий станок по п.1, в котором устройство (125) для автоматической смены инструментов установлено вместе со второй шлифовальной головкой (114) и содержит магазин инструментов и манипулятор.
3. Шлифовальный обрабатывающий станок по п.1, в котором устройство для правки профиля шлифовального круга расположено под углом возвышения для обеспечения возможности осуществления контроля и правки круга первой шлифовальной головки (109) во время технологического процесса.
4. Шлифовальный обрабатывающий станок по п.3, в котором
устройство для правки профиля шлифовального круга содержит комплект (115) для правки шлифовального круга и устройство (116) для лазерного обнаружения;
комплект (115) для правки шлифовального круга содержит алмазный резец (121), резьбовой стержень, присоединенный к комплекту (115) для правки шлифовального круга, и серводвигатель (123) для
приведения резьбового стержня в движение;
устройство (116) для лазерного обнаружения содержит оптическую дифракционную решетку;
комплект (115) для правки шлифовального круга и устройство (116) для лазерного обнаружения подсоединены к системе управления с вычислительной машиной;
устройство для удаления шлифовальной стружки установлено рядом со шлифовальным кругом и содержит первый электрод и второй электрод, установленные по центру шпинделя круга и рядом с поверхностью шлифования шлифовального круга соответственно.
5. Шлифовальный обрабатывающий станок по п.3, дополнительно содержащий
первый резьбовой стержень, установленный с первой кареткой (102), и первый серводвигатель, установленный на переднем основании (101) для приведения первой каретки (102) в движение через первый резьбовой стержень;
второй резьбовой стержень, установленный со второй кареткой (108) и соединенный со вторым серводвигателем;
множество направляющих, установленных с первой вертикальной стойкой (106) и второй вертикальной стойкой (107) соответственно, передаточную камеру (117), установленную на правой стороне между первой вертикальной стойкой (106) и второй вертикальной стойкой (107), присоединенной к третьему серводвигателю и третьему резьбовому стержню, установленному на второй вертикальной стойке (107) и присоединенному к третьей правой каретке (111), причем второй резьбовой стержень взаимодействует с третьей левой кареткой (110) и второй кареткой (108);
четвертый резьбовой стержень, установленный на третьей левой каретке (110), и четвертый серводвигатель, установленный на третьей правой каретке (111) для приведения левого ползуна (112) и правого ползуна (113) в движение;
систему управления с вычислительной машиной, подсоединенную к первому серводвигателю, второму серводвигателю, третьему серводвигателю и четвертому серводвигателю соответственно.
6. Шлифовальный обрабатывающий станок по п.1, в котором первая каретка (102) выполнена с возможностью перемещения назад и вперед на переднем основании (101) посредством прочного и обеспечивающего возможность перемещения по направляющим соединения с двумя V-образными направляющими и двумя плоскими направляющими и выполнена с возможностью приведения в движение посредством шарикового резьбового стержня.
7. Шлифовальный обрабатывающий станок по п.1, в котором в первой вертикальной стойке (106) образовано отверстие для обеспечения соединения третьей левой каретки (110) и второй каретки (108).
8. Шлифовальный обрабатывающий станок по п.1, в котором высота переднего основания (101) не превышает 470 мм, высота заднего основания (105) составляет не менее 600 мм, толщина рабочего стола (103) составляет не менее 320 мм; а отклонение второй каретки (108) не превышает 0,10 мм.
9. Шлифовальный обрабатывающий станок по п.1, в котором поворотный стол (104) на рабочем столе (103) представляет собой гидростатический поворотный стол, расположен по центру оси второй шлифовальной головки (114) и характеризуется поворотной точностью со значением < 1 мкм и осевым люфтом со значением < 1 мкм.
6.
6.
Модуль для автоматического шлифования криволинейной
поверхности
Модуль для автоматического шлифования
плоской поверхности
<
Завершение
Фиг. 7
Точное шлифование
Шлифование без загрузки
Завершение
Запуск
I Завершение |
Фиг. 10
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
027328
027328
- 1 -
- 1 -
027328
027328
- 1 -
- 1 -
027328
027328
- 1 -
- 1 -
027328
027328
- 1 -
- 1 -
027328
027328
- 1 -
- 1 -
027328
027328
- 1 -
- 1 -
027328
027328
- 4 -
- 3 -
027328
027328
150,
- 7 -
- 6 -
027328
027328
- 9 -
- 9 -
027328
027328
- 10 -
- 10 -
027328
027328
- 11 -
- 11 -
027328
027328
- 12 -
- 12 -