устройство для механической обработки изделий сложной пространственной формы

Формула изобретения

1. Устройство для механической обработки изделий сложной пространственной формы, содержащее основание и размещенные на нем узел для установки обрабатывающего инструмента с приводом вращения инструмента и узел для установки обрабатываемого изделия в виде многозвенного манипулятора, содержащего привод вращательного перемещения обрабатываемого изделия, ведущие и ведомые звенья, шарнирно соединенные между собой и с приводами их вращательного перемещения, отличающееся тем, что ведущие и ведомые звенья образуют плоский механизм, состоящий из двух ведущих звеньев, каждое из которых сопряжено с основанием вращательными парами и с соответствующим ведомым звеном, при этом одно из ведомых звеньев сопряжено вращательной парой с другим ведомым звеном, представляющим собой выходное звено многозвенного манипулятора, многозвенный манипулятор снабжен приводом вращательного перемещения, расположенным на выходном звене, соединенным с приводом вращательного перемещения обрабатываемого изделия, при этом оси приводов расположены перпендикулярно, а узел для установки обрабатывающего инструмента выполнен в виде двухзвенного манипулятора, входное звено которого закреплено на основании и содержит привод, сопряженный с выходным звеном, на котором размещены два привода вращения инструмента, причем оси приводов расположены перпендикулярно.

2. Устройство по п,1, отличающееся тем, что в многозвенном манипуляторе угол между ведомыми звеньями и углы между ведущими звеньями и сопряженными с ними ведомыми звеньями равны 90^o при среднем положении в зоне перемещения ведомого звена, представляющего собой выходное звено многозвенного манипулятора.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что многозвенный манипулятор снабжен механизмом снижения гравитационной нагрузки на звенья манипулятора.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что механизм снижения гравитационной нагрузки выполнен в виде пневмоцилиндра, одно из рабочих звеньев которого соединено с ведомым звеном манипулятора, а другое рабочее звено соединено с основанием устройства.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам для механической обработки изделий сложной пространственной формы, и может быть использовано для шлифования, полирования, фрезерования, например, лопаток турбин авиационных двигателей, компрессоров и других изделий сложной пространственной формы.

Известно устройство для механической обработки изделий сложной пространственной формы, содержащее основание и расположенные на нем узел для установки обрабатывающего инструмента с приводом его вращения и перемещения и узел для установки обрабатываемого изделия с возможностью его перемещения (Европейский патент 0142072 по кл. В 24 В 12/20 от 20.10.1984 г.).

Недостатками данного устройства являются сложность устройства, большая металлоемкость и относительно низкая точность обработки сложных изделий, обусловленные большим количеством звеньев в узлах для перемещения и вращения обрабатывающего инструмента и для перемещения обрабатываемого изделия.

Известно также устройство для механической обработки лопаток турбин, содержащее основание и размещенные на нем узел для перемещения обрабатываемого изделия по шести координатам, узел для вращения и поступательного перемещения обрабатывающего инструмента (Европейский патент 0325495 по кл. В 24 В 19/14 от 23.01.1989 г.).

Недостатками данного устройства являются большая металлоемкость и относительно низкая надежность его работы, обусловленные тем, что звенья в узлах для перемещения обрабатываемого изделия и обрабатывающего инструмента связаны поступательными кинематическими парами, требующими высокой точности их изготовления для исключения перекосов и заклинивания.

Наиболее близким техническим решением по отношению к предложенному нами устройству по совокупности существенных признаков является устройство для механической обработки изделий сложной пространственной формы, содержащее основание и размещенные на нем узел для установки обрабатывающего инструмента, снабженный корпусом привода вращения инструмента, узел установки обрабатываемого изделия, выполненный в виде многозвенного манипулятора, содержащего ведущие и ведомые звенья, шарнирно соединенные между собой и с приводами их вращательного перемещения (патент РФ 2063329 по кл. В 25 J 9/00 от 10.07.1996 г.).

Причинами, препятствующими достижению требуемого технического результата, является сложность конструкции, обусловленная наличием большого числа звеньев в манипуляторах, а также расположением звеньев, не обеспечивающим малые углы давления в кинематических парах, что снижает надежность устройства и точность обработки изделий сложной пространственной формы.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении надежности устройства в работе, повышении точности обработки изделий и снижении металлоемкости конструкции.

Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для механической обработки изделий сложной пространственной формы, содержащем основание и размещенные на нем узел для установки обрабатывающего инструмента с приводом вращения инструмента, узел для установки обрабатываемого изделия, выполненный в виде многозвенного манипулятора, содержащего ведущие и ведомые звенья, шарнирно соединенные между собой и с приводами их вращательного перемещения, многозвенный манипулятор выполнен в виде привода вращательного и перемещения обрабатываемого изделия и плоского механизма с двумя ведущими звеньями, каждое из которых сопряжено с основанием вращательными парами и с соответствующим ведомым звеном, при этом одно из ведомых звеньев сопряжено вращательной парой с другим ведомым звеном, являющимся выходным звеном многозвенного манипулятора, многозвенный манипулятор снабжен приводом вращательного перемещения, расположенным на выходном звене, соединенном с приводом вращательного перемещения обрабатываемого изделия, при этом оси приводов расположены перпендикулярно, а узел для установки обрабатывающего инструмента выполнен в виде двухзвенного манипулятора, входное звено которого закреплено в основании и снабжено приводом, сопряженным с выходным звеном, на котором размещены два привода вращения инструмента, оси которых расположены перпендикулярно, причем в многозвенном манипуляторе угол между ведомыми звеньями и углы между ведущими звеньями и сопряженными с ними ведомыми звеньями равны 90^o при среднем положении в зоне перемещения ведомого звена, представляющего собой выходное звено многозвенного манипулятора, многозвенный манипулятор снабжен механизмом снижения гравитационный нагрузки на звенья манипулятора, выполненного в виде пневмоцилиндра, одно из рабочих звеньев которого соединено с ведомым звеном манипулятора, а другое рабочее звено соединено с основанием устройства.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

На чертеже представлен общий вид устройства для механической обработки изделий сложной пространственной формы.

Устройство содержит основание 1, на котором размещен узел установки обрабатывающего инструмента, выполненный в виде двухзвенного манипулятора с входным звеном 2 и с выходным звеном 3, на котором размещен привод 4 вращательного перемещения корпуса привода 5, выполняющего вращение инструмента 6, при этом ось привода 5 перпендикулярна оси привода 4, а на корпусе привода 5 закреплен привод 7 рабочего вращения инструмента.

Устройство содержит также узел для установки обрабатываемого изделия, выполненный в виде многозвенного механизма, который содержит привод 8 вращательного перемещения обрабатываемого изделия 9 и плоский механизм с ведущими звеньями 10 и 11, сопряженными с основанием 1 и ведомыми звеньями 12 и 13. Звено 13, являющееся выходным звеном многозвенного манипулятора, соединено с приводом 14 вращательного перемещения корпуса 15, при этом ось привода 14 перпендикулярна оси привода 8, а ведущие звенья 10 и 11 сопряжены соответственно с приводами 16 и 17.

Устройство снабжено механизмом снижения гравитационной нагрузки 18, выполненным в виде пневмоцилиндра, одно из рабочих звеньев которого соединено с ведомым звеном 12, а другое рабочее звено соединено с основанием устройства.

Относительное размещение ведущих и ведомых звеньев между собой выполнено таким образом, что при среднем положении в зоне перемещения ведомого звена, представляющего собой выходное звено многозвенного манипулятора (как показано на чертеже), углы ₁, ₂, ₃ равны 90^o. Это позволяет снизить углы давления в сочленениях звеньев и соответственно повысить точность позиционирования и увеличить КПД. Управление устройством осуществляется по программе при помощи блока управления, снабженного пультом 19.

Устройство работает следующим образом. После закрепления инструмента 6 на валу привода 7, после закрепления обрабатываемого изделия 9, на валу привода 8 и запуска устройства с пульта 19, происходит обработка изделия по программе, которая определяется заданной формой изделия, при этом линейные перемещения обрабатываемого изделия осуществляются посредством приводов 16 и 17, движения которых передаются соответственно через звенья 10, 12 и 11 и суммируются на звене 13. Вращения корпуса 5 вместе с обрабатываемым изделием 9 вокруг взаимно перпендикулярных осей осуществляются посредством приводов 8 и 14.

Одновременно с указанными перемещениями заготовки осуществляется перемещение обрабатывающего инструмента 6, при этом перемещение инструмента осуществляется при помощи входного звена 2 и выходного звена 3, вращательное перемещение корпуса привода инструмента осуществляется при помощи привода 4, а вращение инструмента при помощи привода 7.

Предложенная конструкция устройства позволяет повысить надежность устройства в работе за счет использования более простого решения узла установки инструмента и многозвенного манипулятора, на выходном звене которого два привода вращательного перемещения обрабатываемого изделия, за счет относительного расположения звеньев, при котором обеспечиваются малые углы давления, а также за счет механизма снижения гравитационной нагрузки на звенья манипулятора.