RU2353502C2

RU2353502C2 - Spatial irregular-shaped items machining device

Info

Publication number: RU2353502C2
Application number: RU2006104075/02A
Authority: RU
Inventors: Алексей Николаевич Смоленцев (RU); Алексей Николаевич Смоленцев
Original assignee: Алексей Николаевич Смоленцев
Priority date: 2006-02-13
Filing date: 2006-02-13
Publication date: 2009-04-27
Also published as: RU2006104075A

Abstract

FIELD: engineering industry.

SUBSTANCE: invention refers to engineering industry, and can be used for grinding, polishing and milling spatial polysurfaces of details, and namely propeller blades, working part of gas, steam or hydraulic turbine blades. At the device bottom there arranged is the point for installing the machining tool with the tool rotary drive, and the point for installing the machined item in the form of multilink manipulator. There provided are two mechatronic modules of rotary and translational movements - machined item movement module and cutting tool rotary drive movement module. Each module consists of a housing, splined bush, nut and outlet shaft. Stators of two synchronous electric motors are fixed on the housing, rotor of the one synchronous electric motor - on splined bush, and rotor of the other synchronous electric motor - on the nut. Outlet shaft is connected by means of a rectilinear kinematic pair made in the form of a spline connection to splined bush, and by means of a screw pair - to nut. Outlet shaft is hollow. Nut and splined bush are connected to the housing by means of turning pair made in the form of ball bearing or slide bearings. All kinematic pairs of each mechatronic module of rotary and translational movements have a common axis. There provided is at least one kinematic pair with the appropriate drive which is intended for moving the cutting tool rotary drive movement module housing relative to machined item movement module housing.

EFFECT: improving accuracy and efficiency of processing due to decrease of a number of kinematic pairs and movable links, and decrease of mass thereof.

5 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам для механической обработки изделий сложной пространственной формы, и может быть использовано для шлифования, полирования, фрезерования пространственно-сложных поверхностей деталей, в частности лопастей гребных винтов, рабочей части лопаток газовой, паровой или гидротурбины.The invention relates to the field of mechanical engineering, in particular to devices for machining products of complex spatial shapes, and can be used for grinding, polishing, milling spatially complex surfaces of parts, in particular propeller blades, the working part of gas, steam or hydraulic turbine blades.

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. В24В 19/20 от 20.10.1984 г.). Недостатками данного устройства являются относительная сложность устройства, относительно низкая точность обработки изделий, обусловленные большим количеством звеньев в узлах для перемещения и вращения обрабатывающего инструмента и для перемещения обрабатываемого изделия.A device is known for machining products of complex spatial shapes, containing a base and a node located on it for mounting a processing tool with a drive for rotating and moving it and a node for installing a workpiece with the ability to move it (European patent 0142072 according to class B24V 19/20 from 20.10 .1984). The disadvantages of this device are the relative complexity of the device, the relatively low accuracy of processing products, due to the large number of links in the nodes for moving and rotating the processing tool and for moving the workpiece.

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. В24В 19/14 от 23.01.1989 г.). Недостатком данного устройства является большая инерционная масса звеньев механизма, снижающая производительность обработки, обусловленная тем, что звенья в узлах для перемещения обрабатываемого изделия и обрабатывающего инструмента последовательно связаны поступательными кинематическими парами.There is also known a device for machining turbine blades, containing a base and a node placed on it for moving the workpiece in six coordinates, a node for rotating and translating the processing tool (European patent 0325495 according to class B24V 19/14 from 01/23/1989) . The disadvantage of this device is the large inertial mass of the links of the mechanism, which reduces processing performance, due to the fact that the links in the nodes for moving the workpiece and the processing tool are sequentially connected by translational kinematic pairs.

Известно 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 классу B25J 9/00 от 10.07.1996 г.). Недостатками данного устройства являются сложность конструкции, обусловленная наличием большого числа звеньев в манипуляторах, а также неравномерность отношения среднеквадратичной величины приводных скоростей к скорости перемещения инструмента относительно изделия в пределах рабочей зоны (кинематическая анизотропность пространственного механизма).A device is known for machining products of complex spatial shapes, containing a base and an assembly for mounting a processing tool placed on it, equipped with a housing for driving a tool rotation, an installation unit for a workpiece, made in the form of a multi-link manipulator containing leading and driven links articulated to each other and with drives for their rotational movement (RF patent 2063329 in class B25J 9/00 of 07/10/1996). The disadvantages of this device are the design complexity due to the presence of a large number of links in the manipulators, as well as the uneven ratio of the rms values of the drive speeds to the tool moving speed relative to the product within the working area (kinematic anisotropy of the spatial mechanism).

Наиболее близким техническим решением по отношению к предложенному устройству по совокупности существенных признаков является устройство для механической обработки изделий сложной пространственной формы, содержащее основание и размещенные на нем манипулятор перемещения обрабатываемого изделия, состоящий из плоского пятизвенного манипулятора с двумя вращательными приводами, перемещающего еще два вращательных привода (всего имеющий четыре управляемые координаты), и плоский двухзвенный манипулятор перемещения привода вращения режущего инструмента (еще две управляемые координаты)(патент РФ №2202465 от 28.05.2001 г. по классу B25J 9/00, В24В 19/14). Следует отметить также возможность применения привода прямого действия на основе синхронных вращательных электродвигателей с постоянными магнитами, что позволяет исключить редукторы из конструкции, тем самым, упрощая ее и уменьшая погрешность обработки. Наличие шести управляемых координат создает возможность обработки изделия перемещением инструмента относительно изделия в соответствии со способом, описанным в патенте РФ №2198778 от 26.02.2001 г. по классу В24В 19/14, В24В 19/20, В24В 51/00, В23С 3/18. Вместе с тем, механизм содержит большое количество вращательных кинематических пар, каждая из которых вносит свой вклад в погрешность обработки за счет люфта и эксцентриситета. Манипулятор перемещения изделия перемещается в вертикальной плоскости, что вызывает необходимость статической разгрузки манипулятора дополнительными разгрузочными устройствами. Каждая вращательная кинематическая пара пятизвенного механизма вследствие консольного расположения на нем двух вращательных приводов и механизма зажима изделия подвергается воздействию изгибающего момента от силы тяжести и должна иметь достаточный осевой размер, чтобы выдерживать этот изгибающий момент. Это вызывает увеличение массы и габаритов звеньев механизма, повышая динамическую нагрузку на приводы и уменьшая максимальную производительность обработки изделия.The closest technical solution to the proposed device for the combination of essential features is a device for machining products of complex spatial shape, containing a base and a manipulator for moving the workpiece placed on it, consisting of a five-link flat manipulator with two rotary drives, moving two more rotary drives ( having four controlled coordinates), and a flat two-link manipulator for moving the drive of rotation the tool (two more controlled coordinates) (RF patent No. 2202465 of 05.28.2001, class B25J 9/00, B24V 19/14). It should also be noted the possibility of using a direct-acting drive based on synchronous rotary motors with permanent magnets, which eliminates gears from the structure, thereby simplifying it and reducing the processing error. The presence of six controlled coordinates creates the possibility of processing the product by moving the tool relative to the product in accordance with the method described in RF patent No. 2198778 of 02.26.2001, class B24B 19/14, B24B 19/20, B24B 51/00, B23C 3/18 . At the same time, the mechanism contains a large number of rotational kinematic pairs, each of which contributes to the processing error due to backlash and eccentricity. The manipulator moving the product moves in a vertical plane, which necessitates the static unloading of the manipulator with additional unloading devices. Each rotational kinematic pair of a five-link mechanism, due to the cantilever arrangement of two rotary drives on it and the product clamping mechanism, is subjected to bending moment due to gravity and must have a sufficient axial size to withstand this bending moment. This causes an increase in the mass and dimensions of the links of the mechanism, increasing the dynamic load on the drives and reducing the maximum productivity of the product.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении точности обработки изделий за счет уменьшения числа подвижных звеньев и кинематических пар механизма и повышении производительности обработки изделий снижением массы подвижных звеньев механизма.The problem to which the claimed invention is directed, is to increase the accuracy of processing products by reducing the number of moving links and kinematic pairs of the mechanism and increasing the productivity of processing products by reducing the mass of the moving parts of the mechanism.

Поставленная задача решается за счет того, что устройство для механической обработки изделий сложной пространственной формы включает в себя два мехатронных модуля вращательно-поступательных перемещений: модуль перемещения обрабатываемого изделия и модуль перемещения привода вращения режущего инструмента. Каждый упомянутый мехатронный модуль состоит из корпуса, на котором закрепляются статоры двух синхронных электродвигателей, шлицевой втулки с закрепленным на ней ротором одного синхронного электродвигателя, гайки с закрепленным на ней ротором другого синхронного электродвигателя и выходного вала, сопрягающегося шлицевым соединением (поступательной кинематической парой) со шлицевой втулкой и сопрягающегося винтовой кинематической парой с гайкой, упомянутый выходной вал может быть полым для размещения устройства зажима изделия, или для подвода энергии к приводу вращения режущего инструмента, или для подвода смазывающе-охлаждающей жидкости к режущему инструменту, при этом гайка сопрягается с корпусом вращательной кинематической парой на основе подшипников качения или подшипников скольжения, и шлицевая втулка сопрягается с корпусом вращательной кинематической парой на основе подшипников качения или подшипников скольжения, все кинематических пары упомянутого мехатронного модуля вращательно-поступательных перемещений имеют общую ось. Таким образом, устройство имеет четыре управляемые координаты в двух упомянутых мехатронных модулях, тогда как для обработки изделий сложной пространственной формы вращающимся инструментом (фрезой, шлифовальным кругом и т.п.) требуется, по меньшей мере, пять управляемых координат, определяющих положение поверхности вращения (режущей поверхности инструмента) в системе координат обрабатываемого изделия. Поэтому устройство также включает в себя, по меньшей мере, одну кинематическую пару, по которой соответствующим приводом осуществляется перемещение корпуса упомянутого модуля перемещения привода вращения режущего инструмента относительно корпуса упомянутого модуля перемещения обрабатываемого изделия.The problem is solved due to the fact that the device for machining products with complex spatial shapes includes two mechatronic modules of rotational-translational displacements: the displacement module of the workpiece and the displacement drive module of the cutting tool rotation. Each mechatronic module consists of a housing on which the stators of two synchronous electric motors are fixed, a spline sleeve with a rotor of one synchronous electric motor fixed to it, a nut with a rotor of another synchronous electric motor and an output shaft fixed to it, mating with a spline connection (translational kinematic pair) with a spline a sleeve and a mating screw kinematic pair with a nut, said output shaft may be hollow to accommodate the product clamping device, or for supplying energy to the rotational drive of the cutting tool, or for supplying a cutting fluid to the cutting tool, the nut mating with the housing with a rotational kinematic pair based on rolling bearings or sliding bearings, and the spline sleeve mating with the housing with a rotational kinematic pair based on rolling bearings or sliding bearings, all kinematic pairs of the aforementioned mechatronic module of rotational-translational displacements have a common axis. Thus, the device has four controllable coordinates in the two mentioned mechatronic modules, while at least five controllable coordinates determining the position of the surface of revolution are required for processing products of complex spatial shape with a rotating tool (milling cutter, grinding wheel, etc.) tool cutting surface) in the coordinate system of the workpiece. Therefore, the device also includes at least one kinematic pair along which the corresponding drive moves the housing of the said moving module of the rotation drive of the cutting tool relative to the housing of the said moving module of the workpiece.

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.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, made it possible to establish that the applicant has not found an analogue characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.Therefore, the claimed invention meets the requirement of "novelty" under applicable law.

На фиг.1 представлен схематический вид в разрезе устройства для механической обработки изделий сложной пространственной формы. Для обеспечения собираемости некоторые детали, показанные на чертеже, могут состоять из двух и более частей, соединенных вместе разъемным или неразъемным способом. Это влияет только на способ изготовления устройства, но не на его принцип действия.Figure 1 presents a schematic view in section of a device for machining products of complex spatial shapes. To ensure collectability, some of the parts shown in the drawing may consist of two or more parts connected together in a detachable or one-piece way. This affects only the method of manufacturing the device, but not on its principle of operation.

На фиг.2, фиг.3, фиг.4, фиг.5 представлена последовательность работы механизма, перемещающего базирующий элемент для точного позиционирования средства спутника изделия на выходном валу упомянутого модуля перемещения обрабатываемого изделия.Figure 2, figure 3, figure 4, figure 5 shows the sequence of operation of the mechanism that moves the basing element for the exact positioning of the satellite means of the product on the output shaft of the said module for moving the workpiece.

На фиг.6 представлен вид в перспективе устройства для механической обработки изделий сложной пространственной формы.Figure 6 presents a perspective view of a device for machining products of complex spatial shapes.

Устройство в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения (фиг.1) содержит основание 6, на котором размещен узел для установки обрабатываемого изделия в виде многозвенного манипулятора с приводами 1, 2, 3 и узел для установки обрабатывающего инструмента в виде многозвенного манипулятора с приводами 4, 5 и приводом 15 вращения инструмента 16.The device in accordance with the preferred embodiment of the invention (Fig. 1) comprises a base 6 on which a unit for mounting a workpiece in the form of a multi-link manipulator with drives 1, 2, 3 and a node for mounting a processing tool in the form of a multi-link manipulator with drives 4 are placed, 5 and a drive 15 for rotating the tool 16.

Узел для установки обрабатывающего инструмента содержит мехатронный модуль, перемещающий привод вращения режущего инструмента двумя приводами 4 и 5. Каждый привод представляет собой синхронный электродвигатель с обмоткой, например, 5а, и ротором в виде постоянного магнита, например, 5b для привода 5. Ротор электродвигателя 5 закрепляется на гайке 18, которая сопрягается подшипниками 20 с основанием 6 и винтовой кинематической парой с валом 17 модуля перемещения привода вращения режущего инструмента. Ротор электродвигателя 4 закрепляется на шлицевой втулке 19, которая сопрягается подшипниками с основанием 6 и шлицевым соединением с валом 17 модуля перемещения привода вращения режущего инструмента. Вал 17 имеет винтовой участок для сопряжения с гайкой 18 и шлицевой участок для сопряжения со шлицевой втулкой 19, упомянутые участки расположены последовательно на внешней поверхности вала 17. Вал 17 может иметь полость (не показанную) для размещения средств подвода электроэнергии к приводу вращения режущего инструмента и смазывающе-охлаждающей жидкости к инструменту и быть изготовленным из трубы. На изогнутом конце вала 17 устанавливается привод 15 вращения режущего инструмента.The assembly for mounting the processing tool comprises a mechatronic module that moves the rotation drive of the cutting tool with two drives 4 and 5. Each drive is a synchronous motor with a winding, for example, 5a, and a rotor in the form of a permanent magnet, for example, 5b for drive 5. The rotor of the electric motor 5 fixed on a nut 18, which is mated by bearings 20 with the base 6 and a screw kinematic pair with a shaft 17 of the module for moving the drive of rotation of the cutting tool. The rotor of the electric motor 4 is mounted on a spline sleeve 19, which is mated by bearings with a base 6 and a spline connection to the shaft 17 of the moving rotation drive module of the cutting tool. The shaft 17 has a screw portion for interfacing with the nut 18 and a spline portion for interfacing with the spline sleeve 19, said sections are arranged sequentially on the outer surface of the shaft 17. The shaft 17 may have a cavity (not shown) for accommodating means for supplying electric power to the rotational drive of the cutting tool and cutting fluid to the tool and be made of pipe. At the bent end of the shaft 17, a drive 15 for rotating the cutting tool is mounted.

Узел для установки обрабатываемого изделия содержит аналогичный мехатронный модуль для перемещения обрабатываемого изделия с двумя приводами 2 и 3. Каждый привод представляет собой синхронный электродвигатель с ротором в виде постоянного магнита. Ротор электродвигателя 2 закрепляется на гайке 8, которая сопрягается подшипниками с корпусом 12 модуля перемещения обрабатываемого изделия и винтовой кинематической парой с валом 7 модуля перемещения обрабатываемого изделия. Ротор электродвигателя 3 закрепляется на шлицевой втулке 9, которая сопрягается подшипниками с корпусом 12 модуля перемещения обрабатываемого изделия и шлицевым соединением с валом 7 модуля перемещения обрабатываемого изделия. Вал 7 имеет винтовой участок для сопряжения с гайкой 8 и шлицевой участок для сопряжения со шлицевой втулкой 9, упомянутые участки расположены последовательно на внешней поверхности вала 7. Внутри вала 7 может иметься полость для размещения дополнительного привода устройства зажима обрабатываемого изделия, однако предпочтительным является зажим обрабатываемого изделия 11 или средства 10 спутника управляемыми перемещениями приводов 2 и 3, поскольку средство подвода энергоносителя (жидкость, воздух, электричество) к приводу устройства зажима обрабатываемого изделия ограничивает подвижность узла для установки обрабатываемого изделия.The assembly for installing the workpiece contains a similar mechatronic module for moving the workpiece with two drives 2 and 3. Each drive is a synchronous motor with a rotor in the form of a permanent magnet. The rotor of the electric motor 2 is mounted on a nut 8, which is mated by bearings with the housing 12 of the module for moving the workpiece and a screw kinematic pair with the shaft 7 of the module for moving the workpiece. The rotor of the electric motor 3 is fixed on the spline sleeve 9, which is mated by bearings with the housing 12 of the module for moving the workpiece and spline connection with the shaft 7 of the module for moving the workpiece. The shaft 7 has a screw section for interfacing with the nut 8 and a spline section for interfacing with the spline sleeve 9, said sections are arranged sequentially on the outer surface of the shaft 7. Inside the shaft 7, there may be a cavity for accommodating the additional drive of the clamping device of the workpiece, however, the clamp of the workpiece is preferred articles 11 or means 10 of the satellite by controlled movements of the drives 2 and 3, since the means for supplying energy (liquid, air, electricity) to the drive of the device clamp and the workpiece limits the mobility of the assembly for installing the workpiece.

Для предварительного зажима обрабатываемого изделия 11 или средства 10 спутника управляемыми перемещениями приводов 2 и 3 используется резьбовое отверстие 7а вала 7, навинчиваемое на хвостовик обрабатываемого изделия 11 или хвостовик средства спутника 10 и пружинная шайба 7d, прикрепленная к валу 7. Для базирующего точного зажима обрабатываемого изделия 11 или средства 10 спутника управляемыми перемещениями приводов 2 и 3 используется (фиг.1, фиг.2) зубчатый венец 12а в области торца корпуса 12, по меньшей мере один ролик или болт 14 с зубчатой головкой и конусообразной поверхностью на конце, соответствующей конусообразному отверстию 10а в обрабатываемом изделии или средстве спутника, фланец 7b вала 7 с резьбовым отверстием, соответствующим болту 14, и упор 7с.For pre-clamping the workpiece 11 or satellite means 10 by controlled movements of the drives 2 and 3, a threaded hole 7a of the shaft 7 is used, screwed onto the shank of the workpiece 11 or the shank of the satellite means 10 and a spring washer 7d attached to the shaft 7. For a base exact clamping of the workpiece 11 or satellite means 10 by controlled movements of the actuators 2 and 3 is used (Fig. 1, Fig. 2) a ring gear 12a in the region of the end face of the housing 12, at least one roller or bolt 14 with a gear head and a tapered surface on the end corresponding to the tapered bore 10a in the workpiece or satellite means, flange 7b of the shaft 7 with a threaded hole corresponding to the bolt 14 and the stop 7c.

Для защиты поверхностей кинематических пар от попадания стружки и пыли к фланцу 7b и корпусу 12 модуля перемещения обрабатываемого изделия может прикрепляться раздвижной защитный кожух 13.To protect the surfaces of the kinematic pairs from the ingress of chips and dust, a sliding protective casing 13 can be attached to the flange 7b and the housing 12 of the module for moving the workpiece.

Узел для установки обрабатываемого изделия дополнительно содержит привод 1 и кинематическую пару, образованную сопряжением корпуса 12 модуля перемещения обрабатываемого изделия с основанием 6 с применением опорных подшипников. В предпочтительном варианте осуществления это вращательный привод и вращательная кинематическая пара, поскольку она позволяет получить большую скорость перемещений обрабатываемого изделия 11 при той же кинетической энергии модуля перемещения обрабатываемого изделия и том же распределении масс в этом модуле. Однако, исходя из конструктивных соображений, может применяться также поступательный привод и линейная направляющая, а также дополнительный привод может быть включен и в узел для установки привода вращения режущего инструмента дополнительно или вместо привода 1. Приводы 2 и 3, а также корпус 12 модуля перемещения обрабатываемого изделия располагаются относительно оси вращательной кинематической пары привода 1 таким образом, чтобы совместно быть в основном статически уравновешенными по силам тяжести. В этом случае статически неуравновешенным будет только вал 7 вместе с обрабатываемым изделием 11, средством 10 спутника и защитным кожухом 13 вследствие их переменного радиального положения относительно оси вращательной кинематической пары привода 1.The assembly for installing the workpiece further comprises a drive 1 and a kinematic pair formed by interfacing the housing 12 of the workpiece moving module with the base 6 using thrust bearings. In a preferred embodiment, it is a rotary drive and a rotational kinematic pair, since it allows to obtain a high speed of movement of the workpiece 11 with the same kinetic energy of the movement module of the workpiece and the same mass distribution in this module. However, on the basis of structural considerations, a linear drive and linear guide can also be used, as well as an additional drive can be included in the assembly for installing a cutting tool rotation drive additionally or instead of drive 1. Drives 2 and 3, as well as the housing 12 of the machined moving module the articles are arranged relative to the axis of the rotational kinematic pair of the actuator 1 in such a way that together they are basically statically balanced by gravity. In this case, only the shaft 7 will be statically unbalanced together with the workpiece 11, satellite means 10 and the protective casing 13 due to their variable radial position relative to the axis of the rotational kinematic pair of the drive 1.

Каждый привод устройства может оснащаться датчиком перемещений, могут также устанавливаться датчики перемещений вала 7 или 17 на корпусе соответствующего мехатронного модуля со стороны, противоположной соответствующему объекту манипулирования (обрабатываемому изделию или приводу вращения режущего инструмента).Each drive of the device can be equipped with a displacement sensor, displacement sensors of the shaft 7 or 17 can also be installed on the housing of the corresponding mechatronic module from the side opposite to the corresponding object of manipulation (the workpiece or the drive of rotation of the cutting tool).

Подшипники, применяемые во вращательных опорах устройства, например 20, могут быть как подшипниками качения, так и подшипниками скольжения в зависимости от требований к вращательной опоре по точности позиционирования, износостойкости, скорости перемещений и силовой нагрузке.The bearings used in the rotary bearings of the device, for example 20, can be both rolling bearings and sliding bearings, depending on the requirements for the rotary bearing in terms of positioning accuracy, wear resistance, movement speed and power load.

Устройство в соответствии с изобретением может дополнительно содержать магазин 22 (фиг.6) для размещения заготовок 21 и обработанных изделий, которые могут устанавливаться непосредственно в магазин или в соответствующие средства 10, устанавливаемые в магазин. Магазин заготовок и обработанных изделий может также использоваться для размещения средств правки и заточки режущего инструмента. Магазин заготовок и обработанных изделий имеет привод дискретных или непрерывных перемещений и установочные места 22а для размещения заготовок и обработанных изделий.The device in accordance with the invention may further comprise a magazine 22 (FIG. 6) for accommodating blanks 21 and processed products that can be installed directly in the magazine or in appropriate means 10 installed in the magazine. Shop blanks and processed products can also be used to place tools for dressing and sharpening of the cutting tool. The store of blanks and processed products has a drive of discrete or continuous movements and mounting places 22a for placing blanks and processed products.

Устройство в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения работает следующим образом. Мехатронный модуль перемещения обрабатываемого изделия осуществляет его управляемое перемещение по двум независимым координатам: поступательное перемещение вдоль оси модуля (ось вала 7) осуществляется при постоянном значении угла поворота привода 3 вращением гайки 8 от привода 2 и вращательное перемещение вокруг оси модуля осуществляется поворотом гайки 8 от привода 2 и шлицевой втулки 9 от привода 3 на один и тот же угол. Третья управляемая координата узла установки обрабатываемого изделия - это угол поворота привода 1.A device in accordance with a preferred embodiment of the invention operates as follows. The mechatronic moving module of the workpiece carries out its controlled movement in two independent coordinates: translational movement along the module axis (shaft axis 7) is carried out at a constant value of the angle of rotation of the actuator 3 by rotating the nut 8 from the actuator 2 and the rotational movement around the axis of the module is carried out by rotating the nut 8 from the actuator 2 and the spline sleeve 9 from the actuator 3 at the same angle. The third controlled coordinate of the installation site of the workpiece is the angle of rotation of the drive 1.

Мехатронный модуль перемещения привода вращения режущего инструмента осуществляет управляемое перемещение этого привода по двум независимым координатам: поступательное перемещение вдоль оси модуля (ось вала 17) осуществляется при постоянном значении угла поворота привода 4 вращением гайки 18 от привода 5 и вращательное перемещение вокруг оси модуля осуществляется поворотом гайки 18 от привода 5 и шлицевой втулки 19 от привода 4 на один и тот же угол.The mechatronic module for moving the drive of rotation of the cutting tool carries out controlled movement of this drive in two independent coordinates: translational movement along the axis of the module (shaft axis 17) is carried out at a constant value of the angle of rotation of the actuator 4 by rotating the nut 18 from the actuator 5 and the rotational movement around the axis of the module is carried out by turning the nut 18 from the actuator 5 and the spline hub 19 from the actuator 4 at the same angle.

Таким образом, устройство в целом имеет пять независимых управляемых координат, позволяющих осуществлять 5-осевое фрезерование, шлифование или полирование вращающимся режущим инструментом 16 в зависимости от типа режущего инструмента. Для заданной ориентации, определяемой двумя независимыми угловыми координатами, оси инструмента относительно детали и заданного положения центра режущего инструмента относительно детали, определяемого тремя независимыми линейными координатами, пять приводных координат вычисляются путем решения обратной задачи о положении устройства, способ решения определяется кинематической схемой и геометрическими параметрами устройства.Thus, the device as a whole has five independent controlled coordinates, allowing 5-axis milling, grinding or polishing with a rotating cutting tool 16, depending on the type of cutting tool. For a given orientation defined by two independent angular coordinates, the axis of the tool relative to the part and a given position of the center of the cutting tool relative to the part determined by three independent linear coordinates, five drive coordinates are calculated by solving the inverse problem of the position of the device, the method of solution is determined by the kinematic scheme and geometric parameters of the device .

Кроме того, узел установки обрабатываемого изделия может осуществлять транспортную операцию замены обработанного изделия на заготовку 21 из магазина 22 (фиг.6) путем поворота модуля перемещения обрабатываемого изделия на 90° по направлению к магазину, выгрузки обработанного изделия в магазин управляемыми перемещениями приводов 2 и 3, поворотом магазина до совмещения оси хвостовика следующей заготовки с осью модуля, навинчивания резьбового отверстия 7а на хвостовик следующей заготовки до ее предварительной фиксации силой трения, создаваемой усилием пружинной шайбы 7d (фиг.1, фиг.2), поступательного перемещения заготовки приводом 2 до наиболее близкого к оси привода 1 положения, в этом положении зубчатая головка болта 14 входит в зацепление с зубчатым венцом 12а (фиг.3) и поворачивается вокруг оси болта управляемым вращательным перемещением вала 7 относительно зубчатого венца 12а до фиксации конусообразной поверхностью на конце болта соответствующего отверстия 10а заготовки или средства спутника заготовки (фиг.4), затем (фиг.5) осевым перемещением вала 7 болт с зубчатой головкой выходит из зацепления с зубчатым венцом 12а и заготовка может управляемо перемещаться узлом установки обрабатываемого изделия. Выгрузка обработанного изделия в магазин производится в обратной последовательности по отношению к загрузке заготовки. Болт 14 с зубчатой головкой фиксируется от случайных поворотов упором 7с в одном своем крайнем положении и фланцем 7b в другом своем крайнем положении.In addition, the installation site of the processed product can carry out the transport operation of replacing the processed product with the workpiece 21 from the magazine 22 (Fig. 6) by rotating the module for moving the processed product 90 ° towards the magazine, unloading the processed product into the magazine by controlled movements of the drives 2 and 3 , by turning the magazine until the axis of the shank of the next workpiece is aligned with the axis of the module, screwing the threaded hole 7a onto the shank of the next workpiece until it is pre-fixed by friction, we create Oh, the force of the spring washer 7d (Fig. 1, Fig. 2), translational movement of the workpiece by the drive 2 to the position closest to the axis of the drive 1, in this position, the gear head of the bolt 14 engages with the ring gear 12a (Fig. 3) and rotates around the axis of the bolt by controlled rotational movement of the shaft 7 relative to the ring gear 12a until the conical surface at the end of the bolt is fixed to the corresponding hole 10a of the workpiece or means of the workpiece satellite (Fig. 4), then (Fig. 5) by axial movement of the shaft 7, the gear head bolt exits um disengaged from the toothing 12a and the workpiece can be moved controllably node setup workpiece. The processed product is unloaded to the store in the reverse order to the loading of the workpiece. The gear head bolt 14 is secured against accidental rotations by a stop 7c in one of its extreme positions and a flange 7b in its other extreme position.

Изобретение не должно рассматриваться как ограниченное только вариантом осуществления, описанным выше, но могут производиться различные видоизменения и сочетания. Например, порядок расположения шлицевой и винтовой кинематических пар мехатронных модулей по отношению к объектам манипулирования может меняться или вместо болта 14 с зубчатой головкой и зубчатого венца 12а может применяться фрикционная передача. Дополнительно возможны различные варианты подвода электричества к приводам через гибкие элементы проводки или вращающиеся контактные устройства. Вместо резьбового отверстия 7а и хвостовика может альтернативно использоваться резьбовой концевой элемент вала 7 и соответствующее резьбовое отверстие средства спутника. Устройство также может содержать средство числового программного управления и средства управления приводами.The invention should not be construed as limited only by the embodiment described above, but various modifications and combinations may be made. For example, the arrangement of the spline and helical kinematic pairs of mechatronic modules with respect to the objects to be manipulated may change or a friction gear may be used instead of a bolt 14 with a toothed head and a ring gear 12a. Additionally, various options for supplying electricity to the drives through flexible wiring elements or rotating contact devices are possible. Instead of the threaded hole 7a and the shank, the threaded end element of the shaft 7 and the corresponding threaded hole of the satellite means can alternatively be used. The device may also comprise numerical control means and drive controls.

Claims

1. A device for machining products of complex spatial shapes, containing a base and a unit for mounting a processing tool with a rotational drive of the tool and a unit for installing a workpiece in the form of a multi-link manipulator containing a rotational movement drive of the processed product, driving and driven links, articulated interconnected and with drives for their movement, characterized in that it is equipped with two mechatronic modules of rotational-translational translations escheny - module moving the workpiece and the module moving rotary drive cutting tool, each of which consists of a housing on which are fixed, the stators of the two synchronous motors, splined bushing fixed thereto rotor of the synchronous motor, nuts fixed thereto rotor of another synchronous motor and the output shaft, mated by a translational kinematic pair in the form of a spline connection with a spline hub and a helical kinematic pair - with a nut, and the output one shaft is hollow to accommodate the device clamping device or means for supplying energy to the rotational drive of the cutting tool or means for supplying a cutting fluid to the cutting tool, while the nut and splined sleeve are coupled to the housing by a rotational kinematic pair in the form of rolling bearings or sliding bearings, and all kinematic pairs of each mechatronic module of rotational-translational displacements have a common axis, and the device is equipped with at least one kinematic pair corresponding actuator to move the body of the module move the drive rotation of the cutting tool relative to the housing of the module move the workpiece.

2. The device according to claim 1, characterized in that the output shaft of the module for moving the workpiece has a threaded hole and a spring element at the end for positioning and clamping the shank of the workpiece or satellite tool of the workpiece or means for editing or sharpening the cutting tool.

3. The device according to claim 2, characterized in that it further comprises a magazine for blanks and tools for dressing and sharpening of the cutting tool installed in the satellite tool, having a threaded shank, mating with the aforementioned threaded hole of the output shaft of the workpiece moving module included in a unit for installing a workpiece that is configured to load a workpiece or means for dressing and sharpening a cutting tool from said store by screwing x ostovika into the threaded hole of the output shaft and operation of unloading the treated products in store means or straightening and sharpening the cutting tool by screwing the shank of a threaded hole.

4. The device according to claim 2, characterized in that it further comprises a basing element driven by a gear or friction gear generated by contact of at least one roller located on the output shaft of the workpiece moving module with an annular surface in the area of the end face of the housing of the said module in the extreme position of the output shaft, and said transmission mechanism is placed inside the sliding protective casing with the possibility of actuation by rotating I output shaft module moving the workpiece relative to its body.

5. The device according to claim 4, characterized in that said gear mechanism comprises a gear train formed by interfacing the internal gear ring of the body of the workpiece moving module and the gear head of at least one bolt screwed into the end flange of the output shaft of the workpiece moving module from the side opposite the end of the output shaft, and the bolt has a base cone-shaped surface at the end, extended from the end of the output shaft into the corresponding hole of the satellite and when it engages and entering back into the end of the output shaft for screwing the shank satellite means of a threaded output shaft openings or screwing it into the threaded bore of the output shaft.