CZ301470B6

CZ301470B6 - Machining center transverse member

Info

Publication number: CZ301470B6
Application number: CZ20050578A
Authority: CZ
Inventors: Jasný@Ladislav; Stratil@Radek; Vinklárek@Jirí
Original assignee: Tajmac - Zps, A. S.
Priority date: 2005-09-15
Filing date: 2005-09-15
Publication date: 2010-03-17
Also published as: CZ2005578A3

Abstract

The present invention relates to a machining center transverse member (2) of portal design moving directly along a machine portal wherein the transverse member (2) is provided on its sidewall with guide rails (6, 7) for mounting compound slide rest (5) supporting a sliding shoe (10) with a spindle, wherein the transverse member (2) itself is formed by a monolithic unit of high strength and symmetrical form and the transverse member (2) sidewall is formed either by a bevel (11) or by two vertical surfaces with at least one step (21) arranged therebetween.

Description

Vynález se týká příčníku obráběcího centra portálové koncepce pohybujícího se přímočaře po portálu stroje a nesoucího křížové saně pro uložení smýkadla vřetene.The invention relates to a cross-member of a machining center of a portal concept moving in a straight line on a machine portal and carrying a cross slide for receiving a spindle slide.

io Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

U vertikálních obráběcích center portálového typu, která jsou určena pro obrábění hmotných a rozměrných součástí, kdy součást stojí a veškerý pohyb vykonává nástroj, je vřeteno s nástrojem uloženo ve vřeteníku. Vřeteník je prostřednictvím vodicích lišt a bloků suvně uložen v křížo15 vých saních, jež jsou posuvně uloženy prostřednictvím vodicích lišt a bloků na příčníku obráběcího centra.For vertical portal-type machining centers that are designed for machining tangible and bulky workpieces when the workpiece is stationary and all movement is performed by the tool, the spindle with the tool is housed in the headstock. The headstock is slidably supported by guide rails and blocks in a cross slide which is slidably supported by guide rails and blocks on the cross-member of the machining center.

Dosud známá řešení obráběcích center portálového typu, určených pro obrábění hmotných a rozměrných součástí, používají různé způsoby uložení křížových saní nesoucích vřeteník. Jedním z nejznámějších a dosud nejpoužívanější je ten, kdy příčník je vytvořen jako monolitický celek a křížové saně jsou uloženy na příčníku tak, že příčník obklopují. Suvný pohyb po příčníku vykonávají křížové saně prostřednictvím vodicích lišt a bloků, přičemž jedna vodicí lišta je uspořádaná na horní ploše příčníku a druhá vodicí lišta ve spodní Části příčníku případně na výstupku který je integrální součástí příčníku.Previously known portal-type machining centers, designed for machining tangible and bulky components, use various ways of placing a cross slide bearing the headstock. One of the best known and most commonly used so far is that the crossbeam is formed as a monolithic unit and the cross slide is mounted on the crossbeam so that it surrounds the crossbeam. The sliding movement on the crossbar is performed by the cross slide by means of guide rails and blocks, one guide rail being arranged on the upper surface of the crossbar and the other guide rail in the lower part of the crossbar or on the projection which is an integral part of the crossbar.

Toto konstrukční uložení křížových saní na boku příčníku má však řadu nevýhod. Nejpodstatnější nevýhodou dosud používaného konstrukčního uspořádání křížových saní na příčníku je nesymetrické uložení křížových saní vůči ose příčníku, což neumožňuje dosáhnout potřebnou stálou statickou ani dynamickou tuhost celé soustavy. Důsledkem tohoto stavu je proměnlivá tuhost celé soustavy při vlastním procesu obrábění projevující se zejména nežádoucími úchylkami kruhovitosti a nesymetričnosti obráběné součásti.However, this design of the cross slide on the side of the crossbar has a number of disadvantages. The most important disadvantage of the cross slide carriage used on the crossbar so far is the unsymmetrical placement of the cross carriage with respect to the crossbar axis, which does not allow to achieve the necessary permanent static or dynamic stiffness of the whole system. The consequence of this state is variable stiffness of the whole system during the actual machining process, manifested especially by undesirable deviations of circularity and asymmetry of the machined part.

Dalším nežádoucím důsledkem nesymetrického uložení křížových saní vůči ose příčníku je nesymetričnost tepelných dilatací u jednotlivých pohyblivých skupin obráběcího centra a tím celé soustavy, což může v konečném důsledku způsobit až ohyb tělesa vřeteníku. V případě konstrukcí kdy křížové saně obepínají příčník jsou teploty přenášeny do celého stroje, přičemž vřeteno a vřeteník nelze efektivně chladit.Another undesirable consequence of the unsymmetrical placement of the cross carriage with respect to the cross-member axis is the asymmetries of the thermal dilatations of the individual movable groups of the machining center and thus of the entire assembly, which may ultimately cause the headstock body to bend. In the case of constructions where the cross slide surrounds the crossbeam, temperatures are transferred to the entire machine, and the spindle and the headstock cannot be effectively cooled.

K odstranění těchto nedostatků jsou používána řešení příčníku jako uzavřeného rámu se svislou průchozí dutinou. Uložením křížových saní nesoucích vřeteník s vřetenem uprostřed příčníku v této svisle průchozí dutině je dosaženo symetrického uložení křížových saní vůči ose příčníku a tím potřebné statické a dynamické tuhosti celého obráběcího centra.To overcome these drawbacks, crossbar solutions are used as a closed frame with a vertical through cavity. By placing the cross carriage carrying the headstock with the spindle in the middle of the crossbar in this vertically through cavity, a symmetrical bearing of the cross carriage with respect to the crossbar axis and thus the necessary static and dynamic stiffness of the entire machining center is achieved.

Nevýhodou uspořádání příčníku jako uzavřeného rámu se svislou průchozí dutinou je jeho vyso45 ká výrobní náročnost daná konstrukční složitostí řešení. Tato skutečnost se pak nepříznivě odráží v ceně stroje ajeho snížené životnosti. Nevýhodné je i to, že dosažená úroveň řešení má praktické využití pouze v oblasti silového obrábění a zejména pak pří obrábění obrobků nadměrných rozměrů.The disadvantage of arranging the cross-member as a closed frame with a vertical through cavity is its high manufacturing demands given by the design complexity of the solution. This fact is adversely reflected in the cost of the machine and its reduced service life. Another disadvantage is that the achieved level of solution has practical use only in the field of force machining and especially in machining of oversized workpieces.

Jsou známá řešení u kterých je vedení křížových saní na příčníku uspořádáno v různé vzdálenosti od smýkadla, přičemž vzdálenost horního vedení od smýkadla je větší než vzdálenost spodního vedení. Toto uspořádání umožňuje robustnější řešení křížových saní, ale neodstraňuje zásadní nedostatek a to skutečnost, že křížové saně obklopují příčník a to ve svém důsledku výrazně zhoršuje tepelnou stabilitu tohoto celku.There are known solutions in which the guide of the cross slide on the cross member is arranged at different distances from the ram, the distance of the upper guide from the ram being greater than the distance of the lower guide. This arrangement allows a more robust solution of the cross slide but does not eliminate the fundamental drawback that the cross slide surrounds the crossmember and, as a consequence, significantly reduces the thermal stability of the assembly.

-1CZ 301470 B6-1GB 301470 B6

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Uvedené nedostatky odstraňuje řešení příčníku obráběcího centra, portálového typu, pohybující5 ho se přímočaře po boěnicích rámu stroje a opatřeného vedením k uložení křížových saní nesoucích smýkadlo s vřetenem, přičemž vodicí lišty vedení k uložení křížových saní jsou na příčníku uspořádané na boční stěně přivrácené ke smýkadlu a v různé vzdálenosti od smýkadla a to tak, že vzdálenost homí vodicí lišty od smýkadla je větší než vzdálenost spodní vodicí lišty od smýkadla, jehož podstata spočívá v tom, že boční stěna příčníku je tvořena buď šikmou plochou, neboje io tvořena dvěma svislými plochami mezi nimiž je uspořádán alespoň jeden schodový stupeň.These drawbacks are eliminated by a machining center crossbeam, a portal type, moving in a straight line along the sides of the machine frame and provided with a guide for receiving a cross slide bearing a spindle with the spindle, the guide rails for receiving the cross slide being arranged on the crossbars at different distances from the ram so that the distance between the upper guide bar and the ram is greater than the distance of the lower guide bar from the ram, which is based on the side wall of the crossbar being either an inclined surface or two vertical surfaces between at least one step is provided.

Pokrok dosažený použitím příčníku obráběcího centra podle vynálezu spočívá v tom, že vytvořením příčníku se stupňovitou nebo šikmou boční stěnou získáme oproti dosud používaným konstrukcím příčníku velmi kompaktní a tuhé těleso jednoduché konstrukce, s velmi vysokou mírou technologiěnosti. Při současném uložení křížových saní nesoucích smýkadlo ve vybrání těchto saní dosáhneme symetrického uložení křížových saní vůči ose příčníku a tím potřebné statické a dynamické tuhosti celého obráběcího centra. Tato skutečnost se příznivě projeví zejména vysokou přesností obrábění a v neposlední radě i symetrickým rozložením teplotních dilatací vznikajících od jednotlivých pohybujících se strojních částí obráběcího centra a zejména pak při vlast20 ním procesu obrábění.The progress achieved with the use of a cross-member of the machining center according to the invention is that by providing a cross-member with a stepped or inclined side wall, a very compact and rigid body of simple construction, with a very high degree of technology, is obtained. Simultaneously placing the cross slide bearing the ram in the recess of the slide, we achieve a symmetrical bearing of the cross slide relative to the cross-member axis and thus the necessary static and dynamic rigidity of the entire machining center. This fact has a positive effect especially on high precision of machining and last but not least on symmetrical distribution of temperature dilatations arising from individual moving machine parts of the machining center and especially during the actual machining process.

Přehled obrázků na výkresechOverview of the drawings

Příčník obráběcího centra podle vynálezu je zobrazen na přiložených výkresech, kde na obrázku 1 je v axonometrickém pohledu zobrazeno uložení příčníku na boěnicích skeletu obráběcího centra, na obrázku 2 je zobrazen bokorys uložení smýkadla v křížových saních, na obr. 3 je zobrazen profil příčníku se stupňovitou boční stěnou a na obr. 4 profil příčníku se šikmou boční stěnou.The cross-member of the machining center according to the invention is shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 is a perspective view of the crossbeam support on the side walls of the machining center, Fig. 2 shows a side view of the crossbeam support; 4 shows a cross-sectional profile with an inclined side wall.

Příkladné provedení vynálezuAn exemplary embodiment of the invention

Příčník obráběcího centra portálové koncepce podle vynálezu, je součástí portálu tvořeného boč35 nicemi i upevněnými na zde neznázoměném základu stroje a na nich uloženém příčníku 2, Obě boěnice 1 jsou na své homí ploše opatřeny vedením 3, Suvný pohyb příčníku 2 po vedení 3 zajišťují servopohony prostřednictvím kuličkových šroubů 4. Na straně uložení křížových saní 5 je v boční stěně příčníku 2 vytvořeno nejméně jedno vybrání tvořící stupeň 21. Takto vzniklá stupňovitá boční stěna příčníku 2 je osazena vodícími lištami 6, 2 křížových saní 5, na kterých jsou prostřednictvím vodicích bloků 8 křížové saně 5 uloženy. Na svislé ploše stupně 21 je pak uspořádán pohon 9 posuvu křížových saní 5. V křížových saních 5 je suvně uložen vřeteník nebo smýkadlo 10 nesoucí zde neznázoměné vřeteno. Uspořádání vodicích lišt 6, 7 křížových saní 5 v různé vzdálenosti od smýkadla 10 lze dosáhnout také zešikmením J_[ boční stěny příčníku 2 na straně uložení křížových saní 5. Výhodné je uspořádat šikmou plochu j_L tak, že širší strana zešikmení je orientována k bočnicím i rámu stroje. Další možnou variantou je uspořádání homí vodící lišty 7 na homí stěně příčníku 2 nebo na boční stěně příčníku 2 odvrácené od uložení smýkadla 10.The girder of the machining center of the portal concept according to the invention is a part of the gantry formed by the lateral supports mounted on the machine base not shown here and the crossbeam 2 mounted thereon. The two sidewalls 1 have a guide 3 on their upper surface. On the bearing side of the cross slide 5, at least one recess constituting the step 21 is formed in the side wall of the crossbeam 2. The stepped side wall of the crossbeam 2 thus formed is fitted with guide rails 6, 2 of the cross slide 5. sledge 5 stored. A cross slide carriage drive 9 is then arranged on the vertical surface of the step 21. In the cross slide 5, a headstock or slide 10 carrying a spindle (not shown) is slidably mounted. The arrangement of the guide rails 6, 7 of the cross slide 5 at different distances from the slide 10 can also be achieved by sloping the side walls of the crossbeam 2 on the side of the cross slide 5. It is advantageous to arrange the inclined surface 11 so that machinery. Another possible variant is the arrangement of the upper guide rail 7 on the upper wall of the crossbar 2 or on the side wall of the crossbar 2 facing away from the bearing of the ram 10.

Funkce příčníku 2 obráběcího centra portálové koncepce určeného zejména pro uložení křížo50 vých saní 5 nesoucích smýkadlo jO s vřetenem podle vynálezu spočívá v tom, že vlastní příčník 2, tvořený monolitickým celkem o vysoké pevnosti a symetrického tvaru, vytváří ideální podmínky pro uložení křížových saní 5. Provedení příčníku 2 se stupněm 21 zabezpečuje maximální možnou rozteč uložení vodicích lišt 6, 7 křížových saní 5. Současně je tak umožněno uspořádání pohonu 9 posuvu křížových saní 5 na svislé ploše stupně 21. Tím je dána možnost uloženíThe function of the crossbeam 2 of the machining center of the gantry concept, intended in particular for the placement of the cross slide 5 carrying the spreader 10 with the spindle according to the invention is that the cross beam 2 formed of a monolithic unit of high strength and symmetrical shape creates ideal conditions for receiving the cross slide 5. The design of the crossbar 2 with the step 21 ensures the maximum possible spacing between the guide rails 6, 7 of the cross slide 5. At the same time, it is possible to arrange the drive 9 of the cross slide 5 on the vertical surface of the step 21.

-2CZ 301470 B6 smýkadla 10 uvnitř křížových saní 5 oproti obvyklému uspořádání na jejich povrchu. Společně s uložením smýkadla 10 ve vybrání křížových saní 5 je tak zabezpečeno minimální vyložení smýkadla JO a vytvoření co nejkompaktnějšího celku této pohyblivé soustavy. Zvolené uspořádání pohonu 9 posuvu křížových saní 5 současně snižuje možnost vzniku klopného momentu při jejich pohybu. Uspořádáním vodicích lišt 6, 7 křížových saní 5 v různých vertikálních rovinách je kompenzován průhyb příčníku 2 v jeho středu, k němuž dochází vlivem jak vlastní hmotnosti příčníku 2, tak vlivem hmotnosti posouvajících se křížových saní 5 se smýkadlem JO. Uspořádáním příčníku 2 podle vynálezu dochází k výraznému zlepšení průběhu intenzity spojitého zatížení. Stejného účinku lze dosáhnout i uspořádáním vodicích lišt 6, 7 uvedeném ve statickém popisu ío příkladu provedení.The slide 10 inside the cross slide 5 as opposed to the conventional arrangement on their surface. Together with the placement of the slide 10 in the recess of the cross slide 5, a minimum unloading of the slide 10 is thus ensured and the most compact assembly of the movable assembly is formed. At the same time, the selected arrangement of the cross slide carriage drive 9 reduces the possibility of tilting moment when they move. By arranging the guide rails 6, 7 of the cross slide 5 in different vertical planes, the deflection of the crossbar 2 at its center is compensated, due to both the weight of the cross beam 2 and the sliding cross slide 5 with the slide. The arrangement of the crossbar 2 according to the invention significantly improves the course of the continuous load intensity. The same effect can be achieved by arranging the guide rails 6, 7 shown in the static description and the exemplary embodiment.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Příčník obráběcího centra podle vynálezu lze využít u všech typů obráběcích center portálového typu pro uložení křížových saní, nesoucích vřeteník s vřetenem, pro dosažení potřebné tuhosti a celkové stability obráběcího centra, včetně potřebné přesnosti obrábění.The cross-member of the machining center according to the invention can be used in all types of portal-type machining centers for the placement of a cross slide carrying a headstock with a spindle, to achieve the required rigidity and overall stability of the machining center, including the required machining accuracy.

Claims

PATENT CLAIMS

25 1. A gantry-type machining center cross member, moving in a straight line on the machine frame side walls (1) and provided with a guide for receiving a cross slide (5) carrying a slide (10) with a spindle, the guide being formed by guide rails on the crossbeam (2) at different distances from the ram (10) such that the distance of the upper guide bar (7) from the ram (10) is greater than the distance of the lower guide bar (6) from the ram (10), 6, 7) are arranged on

A side wall of the cross-member (2) facing the slide (10), characterized in that the side wall of the cross-member (2) is either an inclined surface (11) or consists of two vertical surfaces between which at least one step is arranged. 21).