Гибридный станок портального типа с числовым программным управлением

Полезная модель относится к оборудованию общего, назначения и предназначена преимущественно для сферы среднего профессионального и высшего технического образования для проведения лабораторных работ. Технический результат выражается в повышении мобильности устройства путем, комбинирования механической и физико-технической обработок на одном станке. Поставленная задача решается за счет того, что гибридный станок портального типа с числовым программным управлением, представляющий собой 3-х координатный вертикально фрезерный центр включающий в себя несущую систему из алюминиевого каркаса, привода подачи,, состоящие из винт-гайки качания соединенной с шаговым двигателем через компенсационную муфту, фрезерного шпинделя установленного перпендикулярно плоскости обработки XY на быстросменных кронштейнах, а так же лазерной головки устанавливаемой взамен фрезерного шпинделя для осуществления физико-технической обработки.

Область техники. Полезная модель относится к оборудованию общего назначения и предназначена преимущественно для сферы среднего профессионального и высшего технического образования для проведения лабораторных работ.

Уровень техники.

Известна полезная модель учебно сверлильно-фрезерного станка с компьютерной системой ЧПУ, содержащая регулируемый привод главного движения, следящие приводы продольной, поперечной и вертикальной подач, управляемые одновременно, автоматизированное зажимное приспособление, а также закрепленный на шпинделе патрон для зажима инструмента с тремя подпружиненными между собой зажимными кулачками и контактирующей с ними наружной обоймой, комбинированную систему управления, включающую персональный компьютер, управляюще-силовой блок и информационно-измерительную систему, устройство для измерения нагрузок на приводы, информация о которых поступает на компьютер, при этом все приводы и информационно-измерительная система станка взаимосвязаны с управляюще-силовым блоком и персональным компьютером, отличающийся тем, что на стойке станка установлено разжимное устройство с автоматизированным приводом вилки разжима кулачков патрона, кулачки установлены в корпусе патрона на осях, патрон, кроме того, содержит между втулкой наружной обоймы и корпусом зажимную пружину, причем вилка разжимного устройства действует на пружину через втулку и наружную обойму, а управление приводом разжимного устройства выполнено от персонального компьютера через управляюще-силовой блок станка (см патент РФ на полезную модель 50030 U1, G09B 5/00).

Недостатком этой полезной модели является отсутствие возможности реализации лазерной обработки на данном сверлильно-фрезерного станке с компьютерной системой ЧПУ, а так же отсутствие быстрой адаптации к различным методам обработки используя единую платформу УЧПУ.

Известна полезная модель учебного фрезерного станка с компьютерной системой ЧПУ, содержащая регулируемый привод главного движения, приводы продольной, поперечной и вертикальной подач, управляемые одновременно, комбинированную систему управления, включающую персональный компьютер и блок управления, соединенный с параллельным портом компьютера, отличающийся тем, что приводы подач выполнены цифровыми дискретными на базе шаговых двигателей, блок управления выполнен по системе прямого компьютерного управления на основе ШИМ-контроллеров с тремя входами по каждой управляемой координате, при этом приводы рабочего стола выполнены с возможностью наладки на нуль станка вручную (см патент РФ на полезную модель 49640 U1, G09B 5/00, G09B 19/00).

Недостатками этой полезной модели является отсутствие возможности реализации лазерной обработки на данном сверлильно-фрезерного станке с компьютерной системой ЧПУ, а так же отсутствие быстрой адаптации к различным методам обработки используя единую платформу УЧПУ.

Известна полезная модель на станок многоцелевой вертикальный сверлильно-фрезерный с ЧПУ, крестовым столом, 6-координатный, отличающийся тем, что, с целью повышения точности обработки и расширения технологических возможностей станка, станок оснащен поворотным столом, вращающимся вокруг оси C и передвигающимся по координатам X и Y, поворотной головкой (см патент РФ на полезную модель 10622 1Л, B23B 45/00).

Недостатками этой полезной модели является отсутствие образовательной принадлежности за счет сложности конструкции, а также трудности контроля и реализации пространственных перемещений без специальных программных средств. Отсутствие возможности лазерной обработки.

Известен многоцелевой станок с числовым программным управлением, лазерной оптической головкой и автоматической сменой инструмента, содержащий неподвижную станину, колонну, перемещающуюся продольно по направляющим станины, шпиндельную бабку с поворотным шпинделем, перемещающуюся продольно и вертикально, инструментальный магазин, устройство смены заготовок, ограждение зоны резания «кабинетного типа», по направляющим, закрепленным на колонне, перемещается шпиндельная бабка с установленной на ней поворотной шпиндельной головкой и лазерной оптической головкой с лазерным излучателем, автоматически открывающейся по команде ЧПУ, оптико-волоконный кабель которой смонтирован в пружину сжатия посредством петли, укладываемый в изогнутый по радиусу изгиба оптико-волоконного кабеля короб, и, сжимая пружинное кольцо, занимает первоначальное состояние, регламентированное радиусом изгиба оптико-волоконного кабеля, при повороте шпиндельной бабки с оптической головкой, (см патент РФ на полезную модель 2443534, B23Q 17/00).

Недостатком этого изобретения является отсутствие возможности реализации фрезерной обработки на данном многоцелевом станке.

Наиболее близким к заявляемой полезной модели является учебный сверлильно-фрезерного станка с компьютерной системой числового программного управления (ЧПУ), содержащий регулируемый привод главного движения, следящие приводы продольной, поперечной и вертикальной подач, управляемые одновременно, автоматизированное зажимное приспособление, комбинированную систему управления, включающую персональный компьютер, управляюще-силовой блок и информационно-измерительную систему, устройство для измерения нагрузок на приводы, информация о которых поступает на компьютер, при этом все приводы и информационно-измерительная система станка взаимосвязаны с управляюще-силовым блоком и персональным компьютером, содержащий устройство автоматизированной смены инструмента, включающее магазин-накопитель с инструментальными блоками, установленный на стойке станка, причем оси инструментальных блоков расположены на радиусе вылета оси шпинделя, а также ведущую втулку, установленную на шпинделе станка, и привод поворота устройства, включающий электродвигатель и зубчатые колеса, причем приводы и электроавтоматика станка и магазина-накопителя взаимосвязаны с компьютерными устройствами ЧПУ и управляюще-силовым блоком станка распределенной локальной компьютерной сетью (см. патент РФ на полезную модель 50329 U1, G09B 5/00).

Недостатком этой полезной модели является отсутствие возможности реализации лазерной обработки на данном сверлильно-фрезерном станке с компьютерной системой ЧПУ.

Задачей полезной модели является обработка призматических тел на единой базе гибридного станка портального типа путем последовательной механической и физико-технической обработки.

Раскрытие полезной модели.

Технический результат выражается в повышении мобильности устройства путем, комбинирования механической и физико-технической обработок на одном станке.

Технический результат достигается за счет того, что гибридный станок портального типа с числовым программным управлением, представляющий собой 3-х координатный вертикально фрезерный центр, состоящий из несущей системы, включающей в себя основание и портал, выполненной в виде алюминиевого каркаса, системы перемещения по рабочим осям, выполненную на основе шаговых двигателей, вин-гаек скольжения, соединенных для обеспечения передачи крутящего момента с шаговым двигателем через компенсационную муфту, и круглых линейных стальных направляющих с каретками, при этом на каждой из рабочих осей установлено по две линейных направляющих и одна винт-гайка скольжения, фрезерный шпиндель или лазерную головку, установленные перпендикулярно плоскости обработки XV на быстросменных кронштейнах, и электрическую схему, состоящую из: из блока питания, трех блоков управления шаговыми двигателями, частотного преобразователя. Для управления станком и ручной контурной подготовки управляющих программ используется система управления в программно-аппаратной части которой реализован переход от механической к физико-технической обработки.

Краткое описание чертежей.

На фигуре 1 изображен гибридный станок портального типа, с числовым программным управлением относящийся к оборудованию общего назначения.

На фигуре 2 изображены основные узлы станка, основание (1); портал (2); шаговый двигатель оси Z (3); шаговый двигатель оси Y (4); площадка для крепления модулей (фрезерный шпиндель, лазерная головка) (5).

На фигуре 3 изображены возможные варианты модулей, фрезерного шпинделя (6) и лазерной головки (7) для осуществления различных типов обработки и схема их установки на станок.

Гибридный станок портального типа с ЧПУ представляет собой 3-х координатный вертикально фрезерный центр и включает в себя: основание (1); портал (2); шаговый двигатель оси Z (3); шаговый двигатель оси Y (4); площадку для крепления модулей (5), включающую фрезерный шпиндель или лазерную головку и электрическую схему, состоящую из: блока питания, трех блоков управления шаговыми двигателями, частотного преобразователя, фрезерного шпинделя или лазерной головки.

Система перемещения по рабочим осям выполнена на основе шаговых двигателей, винт-гаек скольжения и круглых линейных стальных направляющих с каретками, позволяющих обеспечить точность и повторяемость получаемых геометрических форм обрабатываемой детали. На каждой из осей установлено по две линейных направляющих и одна винт-гайка скольжения.

Для обеспечения передачи крутящего момента от шагового двигателя к винт-гайке скольжения установлены компенсационные муфты.

Электрическая схема станка состоит из блока питания, 3х блоков управления шаговыми двигателями, частотного преобразователя, фрезерного шпинделя и лазерной головки.

- Шаговые двигатели отвечают за точное перемещение и работу станка;

- Драйвер управляет шаговым двигателем путем преобразования сигналов в импульсы;

- Инвертор управляет скоростью вращения шпинделя, обеспечивает его плавный запуск;

- Интерфейсная плата обеспечивает общую коммутацию электрической схемы станка;

- PCI плата обеспечивает управление станком через ПК.

Осуществление полезной модели.

Устройство работает следующим образом, после подключения установки к сети переменного тока необходимо запустить устройство числового программного управления, которое базируется на платформе персонального компьютера с операционной системой Windows, контроллера и силовой части. Далее загружается специально подготовленное программное обеспечение необходимое для программирования и пуска управляющих программ. Программное обеспечение имеет открытую архитектуру и осуществляет возможность работать в режиме ручного управления, преднабора, покадровой отработки УП и работы в автоматическом режиме.

Таким образом, за счет быстрой переналадки (смены) привода главного движения от фрезерного шпинделя к лазерной головке достигается технический результат, а точнее обработка, позволяющая последовательно комбинировать механическую и физико-техническую обработку.

Особенностью конструкции станка является: возможность установки более мощного фрезерного шпинделя; управляемого через программируемые функции; модульная смена привода главного движения; универсальность УЧПУ для быстрой адаптации, к различным методам обработки используя единую платформу.

1. Гибридный станок портального типа с числовым программным управлением, выполненный в виде 3-координатного вертикального обрабатывающего центра и содержащий несущую систему, включающую в себя основание и выполненный в виде алюминиевого каркаса портал, обрабатывающий модуль, установленный перпендикулярно плоскости обработки XY, систему перемещения обрабатывающего модуля по рабочим осям и электрическую схему, отличающийся тем, что он снабжен быстросменными кронштейнами для установки обрабатывающего модуля, система перемещения обрабатывающего модуля выполнена в виде шаговых двигателей, каждый из которых связан посредством компенсационной муфты с соответствующей винт-гайкой скольжения, и круглых линейных стальных направляющих с каретками, при этом на каждой из рабочих осей установлено по две линейные направляющие и одна винт-гайка скольжения, а электрическая схема включает в себя блок питания, три блока управления шаговыми двигателями и частотный преобразователь.

2. Станок по п. 1, отличающийся тем, что обрабатывающий модуль выполнен в виде фрезерного шпинделя или в виде лазерной головки.