Электроэрозионный пятикоординатный проволочно-вырезной станок

Полезная модель относится к электроэрозионным пятикоординатным проволочно-вырезным станкам и может быть использован для обработки поверхностей токопроводящих заготовок, в том числе из твердых сплавов и закаленных сталей сложного профиля для машиностроительной, авиационной, судостроительной, нефтегазовой и строительной промышленности. На станине 1 располагается трехзвенный манипулятор, состоящий из плеча 2, совершающего вращательное движение при изменении обобщенной координаты ₂; консоли 3, совершающей поступательное движение при изменении обобщенной координаты S₂; пиноли 4, закрепленной вертикально на консоли и совершающей поступательное движение при изменении обобщенной координаты S₃. На конце пиноли 4 закреплена верхняя камера 5 с токоподводом и направляющими для электрод-проволоки. Также на станине 1 располагается двухзвенный манипулятор, который находится под трехзвенным манипулятором, состоящий из плеча 6, совершающего вращательное движение при изменении обобщенной координаты ₁; консоли 7, совершающей поступательное движение при изменении обобщенной координаты S₁ На консоли 7 закреплена нижняя камера 8 с токоподводом и направляющими для электрод-проволоки. Помимо манипуляторов на станине 1 неподвижно закреплена ванна 9. В ванне на керамической подставке располагается рабочий стол для базирования заготовки 10. На плече 2 закреплен узел протяжки проволоки 11, который обеспечивает перемотку проволоки с заданной постоянной скоростью независимо от натяжения. Отработанная проволока попадает в контейнер 12.

Полезная модель относится к электроэрозионным пятикоординатным проволочно-вырезным станкам. Полезная модель может быть использована для обработки поверхностей токопроводящих заготовок, в том числе из твердых сплавов и закаленных сталей сложного профиля для машиностроительной, авиационной, судостроительной, нефтегазовой и строительной промышленности.

Известен электроэрозионный вырезной станок для обработки заготовок электродом-проволокой, содержащий координатный стол для относительного перемещения обрабатываемой заготовки и электрода-проволоки и координатный стол, определяющий угол и направление наклона электрода-проволоки. Направляющие электрода-проволоки размещены на, расположенных на одной прямой плечах двух шарнирных параллелограммов, противоположные плечи которых соединены между собой телескопически. Одно из прилегающих плеч нижнего параллелограмма установлено шарнирно на неподвижной относительно верхнего параллелограмма опоре, а одно из параллельных ему плеч верхнего параллелограмма установлено шарнирно на двухкоординатном столе, определяющем угол и направление наклона электрода-проволоки. Верхняя направляющая электрода-проволоки установлена на ползуне, расположенном в направляющих, закрепленных на плече верхнего параллелограмма таким образом, что ползун может перемещаться вдоль этого плеча. При этом сохраняются как соосность направляющих электрода-проволоки, так и угол и направление наклона электрода-проволоки (Патент РФ 2098241, МПК В23Н 7/10. 1997).

К недостаткам данного устройства можно отнести:

- низкую точность электроэрозионной резки, вследствие использования винтовых передач;

- большие перемещающиеся массы, усложняющие процесс пятикоординатной обработки деталей сложной формы;

- неудовлетворительные динамические характеристики, вследствие больших перемещающихся масс;

- ограниченный диапазон угловых резов.

- сложный механический узел включающий в себя элементы, которые находятся в рабочей зоне и подвергаются повышенному износу и, следовательно, требуют частого обслуживания и замены.

Известен электроэрозионный проволочно-вырезной станок с линейными электродвигателями, который включает в себя:

- каретку, установленную на станине с линейным электродвигателем для ее перемещения в горизонтальном направлении оси X;

- предплечье, на котором зафиксирована нижняя камера и которое перемещается в направлении оси Y, находящейся в той же плоскости, что и ось X, но перпендикулярная ей;

- каретку, на которой закреплено предплечье, установленную на каретке и перемещающеюся под действием линейного электродвигателя в направлении оси Y. Линейный электродвигатель оси Х включает в себя магнитный путь, состоящий из магнитов и зафиксированный на станине, и электромагнит, который крепится в нижней части каретки. Линейный электродвигатель оси Y включает в себя электромагнит, закрепленный на верхней поверхности каретки и магнитный путь, закрепленный на нижней поверхности каретки (Патент 2002008085 (А1), МПК В23Н 7/02 (IPC1-7): В23Н 1/00; В23Н 7/02, Опубл. 24.01.2002).

К недостаткам данного устройства можно отнести:

- большие перемещающиеся массы, усложняющие процесс пятикоординатной обработки деталей сложной формы;

- неудовлетворительные динамические характеристики, вследствие больших перемещающихся масс;

- ограниченный диапазон угловых резов.

- нетождественность координатных полей, «покрываемых» верхней и нижней камерами.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является электроэрозионный проволочно-вырезной станок, который может обрабатывать заготовки больших размеров и имеющий большой ход движения вдоль осей U и V.

Электроэрозионный проволочно-вырезной станок включает в себя рабочий стол, который установлен на станине и на котором закрепляется заготовка. Координатные перемещения исполнительного инструмента электроэрозионного станка реализуются:

- трехкоординатным электромеханическим исполнительным узлом выполненными в виде двухкоординатного стола имеющим возможность перемещения по ортогональным осям U, и V, которые расположены параллельно осям X, и Y соответственно и установленной на верхнюю часть двухкоординатного стола пиноли оси Z, реализующей третью координату перемещения верхней камеры;

- двухкоординатным электромеханическим исполнительным, выполненным в виде двухкоординатного стола, по оси Х и по оси Y, которые приводят в движение нижнюю камеру.

(Патент Японии 11048041, В23Н 7/02, 23.02.1999).

К недостаткам данного устройства можно отнести:

- большие перемещающиеся массы частей конструкции координатных столов, усложняющие процесс пятикоординатной обработки деталей сложной формы;

- неудовлетворительные динамические характеристики, вследствие больших перемещающихся масс координатных столов;

- ограниченный диапазон угловых резов;

- отсутствие тождественных возможностей координатных перемещений верхней и нижней камер;

- невозможность полной независимости перемещений верхней и нижней камер. Техническими результатами заявленной модели являются:

- снижение перемещающихся масс и, таким образом, облегчение процесса пятикоординатной обработки деталей сложной формы;

- существенное снижение металлоемкости оборудования;

- за счет снижения масс перемещающихся узлов улучшение динамических характеристик станка;

- увеличение потенциала станка за счет тождественных возможностей координатных перемещений верхней и нижней камер;

- увеличение диапазона угловых резов и реализация полной независимости управляемых траекторий верхней и нижней камер;

- за счет использования линейных электродвигателей увеличение точности электроэрозионной обработки.

Поставленный технический результат достигается за счет того, что электроэрозионный пятикоординатный проволочно-вырезной станок, содержащий станину, трехкоординатный электромеханический исполнительный узел и двухкоординатный электромеханический исполнительный узел, установленный на станине, верхнюю и нижнюю камеры с токоподводами и направляющими для электрод-проволоки, исполнительный инструмент в виде электрод-проволоки, а также узел протяжки электрод-проволоки, ванну с рабочей жидкостью, расположенной между верхней и нижней камерами, согласно полезной модели, он снабжен вертикальной стойкой, при этом трехкоординатный электромеханический исполнительный узел установлен на вертикальной стойке и выполнен в виде трехзвенного манипулятора одна из степеней подвижности которого выполнена вращательной, а двухкоординатный исполнительный узел выполнен в виде двухзвенного манипулятора одна из степеней подвижности которого также выполнена вращательной.

Заявленная полезная модель поясняется графическими материалами, где на фиг.1 показана схема заявленного электроэрозионного пятикоординатного проволочно-вырезного станка.

На вертикальной стойке 1 располагается трехкоординатный электромеханический исполнительный узел, выполненный в виде трехзвенного манипулятора, состоящий из:

- плеча 2, совершающего вращательное движение при изменении обобщенной координаты ₂;

- консоли 3, установленной на плече 2 с возможностью совершения поступательного движения при изменении обобщенной координаты S₂;

- пиноли 4, закрепленной вертикально на консоли 3 и совершающей поступательное движение при изменении обобщенной координаты S ₃.

На конце пиноли 4 закреплена верхняя камера 5 с токоподводом и направляющими для электрод-проволоки. Перемещение пиноли 4 идентично перемещению Z-координаты в классической кинематической схеме электроэрозионного станка.

На станине 13 располагается двухзвенный манипулятор, который находится под трехзвенным манипулятором, состоящий из:

- плеча 6, совершающего вращательное движение при изменении обобщенной координаты ₁;

- консоли 7, установленной на плече 6 с возможностью совершения поступательного движения при изменении обобщенной координаты S₁.

На консоли 7 закреплена нижняя камера 8 с токоподводом и направляющими для электрод-проволоки.

Помимо манипулятора на станине 13 неподвижно закреплена ванна 9. В ванне на керамической подставке располагается рабочий стол для базирования заготовки 10.

На плече 2 закреплен узел протяжки проволоки 11. Отработанная проволока поступает в контейнер 12.

Заявленная полезная модель работает следующим образом.

В начале технологического цикла узел протяжки проволоки 11 обеспечивает подачу электрод-проволоки с заданной постоянной скоростью. Далее электрод-проволока через плечо 2, консоль 3 и пиноль 4 подается в верхнюю камеру 5 с токоподводом и направляющими, а затем в нижнюю камеру 8, и через консоль 7 и плечо 6 отработанная электрод-проволока попадает в контейнер 12, установленный рядом со станиной 13.

Между верхней камерой 5 и нижней камерой 8 электрод-проволока выполняет процесс электроэрозионной резки заготовки 10, закрепленной на рабочем столе, в ванне 9 с рабочей жидкостью.

В процессе работы электроэрозионного пятикоординатного проволочно-вырезного станка плечи 2 и 6, а также консоли 3 и 7 совершают перемещения по обобщенным координатам ₂ и ₁, и S₂ к S₁ соответственно. Обобщенная координата 5g задается до начала работы электроэрозионного пятикоординатного проволочно-вырезного станка с возможностью ее изменения в процессе электроэрозионной резки.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для осуществления электроэрозионной обработки поверхностей токопроводящих заготовок, в том числе из твердых сплавов и закаленных сталей сложного профиля для машиностроительной, авиационной, судостроительной, нефтегазовой и строительной промышленности;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленный объект соответствуют требованиям условиям патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.

Электроэрозионный пятикоординатный проволочно-вырезной станок, содержащий станину, трехкоординатный электромеханический исполнительный узел, двухкоординатный электромеханический исполнительный узел, закрепленный на станине, верхнюю и нижнюю камеры с токоподводами и направляющими для электрода-проволоки, исполнительный инструмент в виде электрода-проволоки, а также узел протяжки электрод-проволоки, ванну с рабочей жидкостью, расположенную между верхней и нижней камерами, отличающийся тем, что трехкоординатный электромеханический исполнительный узел выполнен в виде трехзвенного манипулятора с одной вращательной и двумя поступательными степенями подвижности, а двухкоординатный исполнительный узел выполнен в виде двухзвенного манипулятора, расположенного под трехзвенным манипулятором и имеющего одну вращательную и одну поступательную степени подвижности.