RU125909U1

RU125909U1 - CROSS TABLE

Info

Publication number: RU125909U1
Application number: RU2012139152/02U
Authority: RU
Inventors: Александр Геннадиевич Андреев; Павел Борисович Колов; Вячеслав Иванович Юдин; Сергей Радомирович Васильев
Priority date: 2012-09-13
Filing date: 2012-09-13
Publication date: 2013-03-20

Abstract

Крестовый стол, содержащий модули продольного и поперечного перемещений, каждый из которых выполнен в виде основания, направляющих каретки и привода подач, отличающийся тем, что направляющие каретки модулей продольного и поперечного перемещений выполнены в виде моноблока, причем моноблок направляющих каретки продольного модуля выполнен в поперечном сечении в виде тавра, полки которого образуют плиту, а короткая стойка - шип, на полках расположены оппозитно тандемом поверхности граней направляющих, образующих горизонтальную базовую плоскость, а ортогонально на боковых сторонах шипа оппозитно расположены грани поверхностей направляющих, образующих направление траектории координатного движения модуля продольного перемещения, причем моноблок направляющих каретки поперечного модуля выполнен в поперечном сечении в виде креста, образованного брусом прямоугольного сечения, на периферии которого ортогонально расположены три выступа-шипа в виде стержневых параллелепипедов прямоугольного профиля, причем на выступах-шипах с противоположных сторон бруса в горизонтальном направлении оппозитно тандемом образованы грани поверхностей направляющих, образующих базовую плоскость, а на оставшихся участках вышеупомянутых сторон бруса ортогонально образован выступ-шип с оппозитно расположенными гранями поверхностей направляющих, образующих направление траектории координатного движения модуля поперечного перемещения, внутренние связи направляющих моноблоков-кареток с основаниями модулей образуют масляный зазор гидростатической смазки, основание модуля поперечного перемещения зафиксировано с моноблокA cross table containing longitudinal and lateral displacement modules, each of which is made in the form of a base, guide carriages and a feed drive, characterized in that the guide carriages of the longitudinal and transverse displacement modules are made in the form of a monoblock, moreover, the monoblock of the longitudinal module carriage guides is made in cross section in the form of a brand, the shelves of which form a plate, and the short stand - a spike, on the shelves are located opposite the tandem of the surface of the faces of the guides forming a horizontal base plate a sharpness, and orthogonally on the lateral sides of the tenon the opposite sides of the surfaces of the guides are formed, forming the direction of the coordinate path of the longitudinal movement module, and the monoblock of the guides of the carriage of the transverse module is made in cross section in the form of a cross formed by a rectangular beam, on the periphery of which three protrusions are orthogonally located a thorn in the form of rod parallelepipeds of a rectangular profile, moreover, on the ledges-spikes on opposite sides of the beam in horizontal in the opposite direction, in tandem, faces of the surfaces of the guides forming the base plane are formed, and on the remaining sections of the aforementioned sides of the beam, a tongue-thorn is formed orthogonally with opposed faces of the surfaces of the guides forming the direction of the coordinate path of the transverse movement module, internal connections of the monoblock carriage guides with the bases of the modules form an oil gap of hydrostatic lubricant, the base of the transverse displacement module is fixed with a monoblock

Description

Полезная модель относится к области обработки материалов лезвийным инструментом методом ультрапрецизионного микрорезания асферических поверхностей оптических элементов наукоемких машин и приборов, в которых отражательная способность обрабатываемой поверхности существенно определяется средней квадратической величиной шероховатости (величина не более 5 нм), а именно крестовым столам, обеспечивающим траекторию координатного движения в процессе формообразования обрабатываемой поверхности, и может быть использована при токарной обработке.The utility model relates to the field of processing materials with a blade tool using ultra-precision micro-cutting of aspherical surfaces of optical elements of high technology machines and devices in which the reflectivity of the processed surface is substantially determined by the mean square roughness value (no more than 5 nm), namely cross tables providing a trajectory of coordinate movement in the process of shaping the machined surface, and can be used for turning abotke.

Из уровня техники известен крестовый стол токарного станка, установленный на направляющие станины, содержащий поперечные салазки, установленные на направляющих продольных салазок. Прилегание граней направляющих внутренних связей, оформленных в виде отдельных сопряжений с внешними охватывающими и внутренними охватываемыми профилями различной формы от ассиметричного треугольного профиля на направляющих станка до симметричного профиля ласточкина хвоста на направляющих продольного суппорта, образованных непосредственно на базовых корпусных деталях станины и продольных салазок. Система поверхностей направляющих по замкнутому контуру поперечного сечения конструктивных форм базовых деталей имеет пространственное расположение, которое образует избыточность связей в конструкции крестового стола и станины и обуславливает явление статической неопределенности (Свидетельство на полезную модель RU №2947, 1996 г, В23В 7/00, В23В 9/00).In the prior art, a cross table of a lathe mounted on a guide bed containing a transverse slide mounted on a guide of a longitudinal slide is known. The fit of the faces of the guides of the internal ties, designed as separate mates with the external covering and internal covered profiles of various shapes from an asymmetric triangular profile on the guides of the machine to the symmetrical profile of the dovetail on the guides of the longitudinal support, formed directly on the base body parts of the bed and the longitudinal slide. The system of surfaces of guides along a closed cross-sectional contour of the structural forms of the base parts has a spatial arrangement that forms a redundancy of bonds in the design of the cross table and bed and causes the phenomenon of static uncertainty (Utility Model Certificate RU No. 2947, 1996, B23B 7/00, B23B 9 / 00).

Указанная система внутренних связей для средних и легких станков обеспечивает ограничение по точности и производительности механической обработки лезвийным инструментом методом точения из-за ограниченной виброустойчивости по критерию динамической податливости, связанной с меньшими плечами силы резания относительно центров жесткости узлов, определяющих траектории координатного движения режущей кромки инструмента в процессе формообразования обрабатываемых поверхностей деталей тел вращения.The specified system of internal connections for medium and light machine tools provides a limitation on the accuracy and productivity of machining with a blade tool by the turning method due to the limited vibration resistance according to the criterion of dynamic flexibility associated with smaller shoulders of the cutting force relative to the centers of rigidity of the nodes that determine the trajectories of the coordinate movement of the cutting edge of the tool in the process of shaping the machined surfaces of parts of bodies of revolution.

Наиболее близким к заявленному техническому решению по совокупности признаков технической сути и достигаемому результату является крестовый стол, содержащий модули продольного и поперечного перемещения, каждый из которых выполнен в виде основания с направляющими, каретки, размещенной на направляющих привода каретки, причем каретки модулей продольного и поперечного перемещения скреплены между собой (Патент на изобретение РФ №2242348, В23Q 1/26, 2009 г).The closest to the claimed technical solution for the totality of the technical essence and the achieved result is a cross table containing longitudinal and lateral displacement modules, each of which is made in the form of a base with guides, a carriage placed on the carriage drive guides, and the carriage of longitudinal and transverse displacement modules bonded to each other (Patent for the invention of the Russian Federation No. 2242348, B23Q 1/26, 2009).

Обоснование выбора прототипа по классической схеме крестового стола определено совокупностью признаков эффекта по производительности точности и процессу формообразования методом ультропрецизионного микрорезания асферических поверхностей оптических элементов на деталях класса дисков, при обработке торцевых поверхностей лезвийным инструментом с округлостью режущей кромки десятки нанометров, характеризующимся целевым критерием расположения взаимосвязей степеней подвижности конструкторско-компоновочного решения внутренних связей формообразующих координатных движений продольного и поперечного модулей, определяющих устойчивость механики процесса резания по критерию динамической податливости.The rationale for choosing a prototype according to the classical scheme of the cross table is determined by a set of signs of the effect on accuracy performance and the process of forming by the method of ultra-precision micro cutting of the aspherical surfaces of optical elements on disk class parts, when processing end surfaces with a blade tool with a cutting edge roundness of tens of nanometers, characterized by a target criterion for the location of interconnections of degrees of mobility design and layout solutions for internal communications zay formative coordinate movements of the longitudinal and transverse modules, which determine the stability of the mechanics of the cutting process by the criterion of dynamic compliance.

Конструктивно-компоновочное решение внутренних связей базовых корпусных деталей основания с кареткой-столом представлено в виде перемещающихся относительно друг друга по прямолинейным призматическим рельсовым направляющим, конструктивно оформленным в виде отдельных самостоятельных сопряжений, разнесенных относительно друг друга на базовые расстояния с внешними охватывающими профилями, причем четыре каретки имеют внутренний охватывающих профиль. Элементы поверхностей и конструктивных форм направляющих внутренних связей воплощены в виде самостоятельных деталей (рельсовые направляющие, каретки) со своими привалочными базовыми поверхностями, которыми они сопрягаются с базовыми корпусными деталями (основанием, столом) и образуют неподвижное винтовое соединение.The structural and layout solution of the internal connections of the basic body parts of the base with the table carriage is presented in the form of moving relative to each other along rectilinear prismatic rail guides, structurally designed as separate independent mates spaced relative to each other at basic distances with external covering profiles, with four carriages have an internal covering profile. Elements of the surfaces and structural forms of the guides of internal connections are embodied in the form of independent parts (rail guides, carriages) with their mating base surfaces, with which they mate with the basic body parts (base, table) and form a fixed screw connection.

Система поверхностей рельсовых направляющих, кареток, базовых деталей, образующих в поперечном сечении замкнутый контур, конструктивная форма которого имеет пространственное расположение, допускающее лишь одну степень свободы движения.The system of surfaces of rail guides, carriages, basic parts, forming a closed loop in cross section, the structural form of which has a spatial arrangement that allows only one degree of freedom of movement.

Конструктивная сложность системы пространственного расположения контура поверхностей направляющих крестового стола, а следовательно, и размерно-метрологические требования к точности их исполнения влекут за собой ограничение возможностей достижения прецизионности даже при наличии высокой производственной культуры и компетенции в знаниях при достижении прецизионности с соответствующим владением принципами Ноу-Хау. Кроме того, сложность и трудоемкость маршрутно-операционных процессов управления наследственностью физических явлений по достижению геометрической точности взаимного расположения, формы, шероховатости поверхностей, а также физико-механический свойств поверхностного слоя значительно увеличивает трудоемкость и финансовые расходы на организационно-технические мероприятия научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы.The structural complexity of the spatial arrangement of the contour surfaces of the guides of the cross table, and consequently the dimensional and metrological requirements for the accuracy of their execution, entails the limitation of the possibility of achieving precision even with a high industrial culture and competence in knowledge when achieving precision with appropriate knowledge of the Know-How principles . In addition, the complexity and complexity of the route-operational processes of managing the heredity of physical phenomena to achieve geometric accuracy of the relative position, shape, roughness of the surfaces, as well as the physical and mechanical properties of the surface layer significantly increase the complexity and financial costs of organizational and technical measures, research and experimental design work.

Для достижения требуемой точности обработки асферических поверхностей оптических элементов методом ультропрецизионного микрорезания лезвийным инструментом необходима взаимосвязь траекторий координатных движений крестового стола (поперечного и продольного модулей), точность исполнения которой необходимо выполнить с величиной, отклонения от прямого угла составляет одну угловую секунду.To achieve the required accuracy of processing the aspherical surfaces of optical elements by ultra-precision micro cutting with a blade tool, it is necessary to interconnect the trajectories of the coordinate movements of the cross table (transverse and longitudinal modules), the accuracy of which must be performed with a value, the deviation from the right angle is one angular second.

Технологочиское обеспечение столь высокой точности расположения траекторий движения вызывает большие трудности при изготовлении при эксплуатации крестового стола. Поэтому жесткое крепление крестовых столов недопустимо и следовательно необходима регулировка их взаимного расположения.Technological support for such a high accuracy of the location of the motion paths causes great difficulties in the manufacture of the operation of the cross table. Therefore, the rigid fastening of the cross tables is unacceptable and therefore it is necessary to adjust their relative position.

Точность траекторий координатного движения в процессе контурного формообразования двух степеней подвижности внутренних связей крестового стола определяется степенью несовершенства их кинематических пар обусловленных явлениями статической неопределяемости избыточных связей и не управляется системой ЧПУ станка из-за не охвата их обратными связями контура системы управления.The accuracy of the coordinate motion trajectories during the contour shaping of two degrees of mobility of the internal connections of the cross table is determined by the degree of imperfection of their kinematic pairs due to the phenomena of static indeterminability of excess connections and is not controlled by the CNC system of the machine due to the non-coverage of the control system loop with their feedbacks.

Несовершенство кинематической цепи внутренних связей: из-за ограниченной геометрическим, конструктивным фактором жесткости; из-за существенного влияния в балансе точности жескостно-диссинативных процессов в неподвижных стыках привалочных поверхностей и подвижных соединений из-за инерционо-массогабаритных характеристик несущей системы станка и, кроме того, существенно зависит от геометрической точности размеров, форм и шероховатостей взаимодействующих поверхностей сопряжений. Значительное влияние на точность траекторий координатных перемещений крестового стола оказывают монтажно-сборочные погрешности станков при соединении привалочных поверхностей в стыкисборных направляющих из-за ослабления затяжки резьбовых соединения в процессе эксплуатации.Imperfection of the kinematic chain of internal relations: due to the limited geometric, constructive stiffness factor; due to the significant influence in the balance of the accuracy of the rigidity-dissipative processes in the fixed joints of the bonding surfaces and movable joints due to the inertial-mass-dimensional characteristics of the machine's bearing system and, in addition, it substantially depends on the geometric accuracy of the sizes, shapes and roughnesses of the interacting mating surfaces. A significant impact on the accuracy of the trajectories of the coordinate movements of the cross table is exerted by the assembly and assembly errors of the machines when connecting the mating surfaces in the joint rails due to the weakening of the tightening of the threaded joints during operation.

Техническим результатом заявленного технического решения является повышение производительности и обеспечение заданной точности процессов формообразования по критерию механики резания ультропрецизионного микрорезания асферических поверхностей оптических элементов лезвийным инструментом.The technical result of the claimed technical solution is to increase productivity and ensure the specified accuracy of the shaping processes according to the criterion of cutting mechanics of ultra-precision micro-cutting of aspherical surfaces of optical elements with a blade tool.

Крестовый стол имеет направляющие каретки модулей продольного и поперечного перемещения, выполненные в виде моноблока, причем моноблок направляющих каретки продольного модуля выполнен в поперечном сечении в виде тавра, полки которого образуют плиту, а короткая стойка - щипа, на полках расположены оппозитно тандемом поверхности граней направляющих, образующих горизонтальную базовую плоскость, а ортогонально на боковых сторонах щипа оппозитно расположены грани поверхностей направляющих, образующих направление траектории координатного движения модуля продольного перемещения, а моноблок направляющих каретки поперечного модуля выполнен в поперечном сечение в виде креста, образованного брусом прямоугольного сечения, на периферии которого ортогонально расположены три выступа-щипа в виде стержневых параллелепипедов прямоугольного профиля, причем на выступах-щипах с противоположных сторонах бруса в горизонтальном направлении оппозитно тандемом образованны грани поверхностей направляющих, образующих базовую плоскость, а на оставшихся участках вышеупомянутых сторон бруса ортогонально образован выступ-щип оппозитно расположенными гранями поверхностей направляющих, образующих направление траектории координатного движения модуля поперечного перемещения, внутренние связи грани поверхностей направляющих моноблоков кареток с основаниями модулей образуют масляный зазор гидростатической смазки, основание модуля поперечного перемещения зафиксировано с моноблоком направляющих модулей продольного перемещения винтовым соединением прихватами в виде планок, установленных в пазы основания с внешней стороны тандемом, а основание модуля продольного перемещения имеет пазы, расположенные тандемом с внешней стороны, функционально обеспечивающие фиксацию крестового стола на станину станка.The cross table has guide carriages of the longitudinal and lateral movement modules, made in the form of a monoblock, moreover, the monoblock of the guides of the carriage of the longitudinal module is made in cross section in the form of a tee, the shelves of which form a plate, and a short stand - a pin, on the shelves are located opposite the tandem of the surface of the guides faces, forming a horizontal base plane, and orthogonally on the lateral sides of the pin, the faces of the surfaces of the guides are oppositely located, forming the direction of the trajectory coordinate about the movement of the longitudinal displacement module, and the monoblock of the guides of the carriage of the transverse module is made in cross section in the form of a cross formed by a rectangular beam, on the periphery of which there are three protrusions-nipples in the form of rectangular parallelepipeds, moreover, on the protrusions-nipples on opposite sides of the timber in the horizontal direction, in opposite tandem, faces of the surfaces of the guides forming the base plane are formed, and in the remaining sections of the aforementioned sides a protrusion-pin is formed orthogonally on the bar, the opposite faces of the surfaces of the guides forming the direction of the coordinate path of the transverse movement module, the internal bonds of the surfaces of the guides of the monoblock carriages with the bases of the modules form an oil gap of hydrostatic lubricant, the base of the transverse movement module is fixed with a monoblock of the guides of the longitudinal movement modules screw connection of tacks in the form of strips installed in the grooves of the base with an external sides with a tandem, and the base of the longitudinal displacement module has grooves located on the outside in tandem, which functionally fixes the cross table on the machine bed.

Обработка деталей на металлорежущих станках происходит в соответствии с управляющей программой, преобразуемой интерполятором системы управления приводов подач в траектории координатных перемещений модулей продольного и поперечного перемещения крестового стола. Точность траектории координатного движения двух степеней подвижности внутренних связей крестового стола не зависит от приводов подач системы ЧПУ из-за не охвата их обратными связями контура системы управления, а определяется совершенством выбора компоновочного решения, рационального конструктивно-технологического проектирования компонентов формообразующей координатной структуры, определяющей качество траекторий по технологической и эксплуатационной надежности.Processing of parts on metal-cutting machines takes place in accordance with the control program, which is converted by the interpolator of the feed drive control system to the coordinate paths of the longitudinal and transverse cross table movement modules. The accuracy of the coordinate motion trajectory of two degrees of mobility of the internal connections of the cross table does not depend on the feed drives of the CNC system because it does not cover the control system contour with their feedback, but is determined by the perfection of the choice of the layout solution, the rational structural and technological design of the components of the forming coordinate structure that determines the quality of the trajectories on technological and operational reliability.

Совершенство конструктивной схемы моноблочного типа предусматривает сокращение количества звеньев, рационального упрощения формы профиля поперечного сечения в целях компактности и технологичности конструкции, понижении степени избыточных связей статической неопределенности силовой схемы за счет управления компенсацией погрешностями изготовления и упругими деформациями диагональных и поперечных связей путем комплексного рационально-компоновочного решения в расположении граней поверхностей направляющих.The perfection of the monoblock type design scheme involves reducing the number of links, rational simplification of the cross-sectional profile shape for compactness and manufacturability of the structure, reducing the degree of excess connections of the static uncertainty of the power circuit by controlling the compensation of manufacturing errors and elastic deformations of the diagonal and transverse connections by a complex rational-layout solution in the arrangement of the faces of the surfaces of the guides.

Сочетание и учет взаимовлияния компараторных погрешностей конструктивной и технологической наследственности основных и направляющих баз при компоновочном конструировании форм профиля моноблока обеспечивает резерв повышения точности траектории координатного перемещения крестового стола по геометрической точности взаимного расположения, форме, шероховатости и качеству физикомеханических свойств поверхностного слоя.The combination and consideration of the mutual influence of the comparator errors of the structural and technological heredity of the main and guide bases during the layout design of the monoblock profile forms provides a reserve for increasing the accuracy of the trajectory of the coordinate movement of the cross table according to the geometric accuracy of the relative position, shape, roughness and quality of the physicomechanical properties of the surface layer.

Сложность и трудоемкость достижения прецизионности базовых деталей по показателям качества поверхности вследствии наследственных явлений технологического вида при трансформации физико-химических свойств сырья по технологическим переделам получения заготовок и последующей их термомеханической, термической и механической обработки также накладывает существенные требования к простоте и симметричности конфигурации формы профиля. Кроме того форма профиля направляющих в связи с высокими требованиями к жесткости, обусловленными динамической устойчивостью механики резания ультрапрецизионного точения с сечениями стружки в десять нанометров, определяет геометрический характер сечения деформируемого тела и влияет через момент инерции сечения на коэффициент пролетной жесткости на изгибе. Переход, в связи с простотой конструкции и ее компактности, от использования материалов для корпусных базовых деталей каретки и основания вместо серых чугунов к сталям позволяет увеличить пролетную жесткость конструкции в 2,5 раза.The complexity and laboriousness of achieving precision of basic parts in terms of surface quality indicators due to hereditary technological phenomena during the transformation of the physicochemical properties of raw materials according to the technological stages of preparation of blanks and their subsequent thermomechanical, thermal and mechanical processing also imposes significant requirements on the simplicity and symmetry of the profile shape configuration. In addition, the profile profile of the guides, due to the high demands on stiffness due to the dynamic stability of the mechanics of cutting of ultra-precision turning with chip sections of ten nanometers, determines the geometric nature of the cross section of the deformable body and, through the moment of inertia of the cross section, affects the span stiffness coefficient in bending. The transition, due to the simplicity of the design and its compactness, from the use of materials for hull basic parts of the carriage and base instead of gray cast irons to steels allows to increase the span stiffness of the structure by 2.5 times.

Кроме того устранение указанных недостатков прототипа обеспечивает получение динамической устойчивости и плавности движения по траекториям координатного перемещения на «ползучих» скоростях при соответствующем увеличении производительности и точности формообразования за счет компоновочного решения повышения качества траекторий координатного движения лезвия режущей кромки инструмента при помощи крестового стола, за счет увеличения собственной частоты, демпфирующей способности, компоновки несущей системы и масляного зазора гидростатической смазки во внутренних связях степеней подвижности конструкции крестового стола, быстродействия, динамической жесткости, коэффициента полезного действия и качества воспроизводства законов управления траекториями координатного перемещения.In addition, the elimination of these disadvantages of the prototype provides dynamic stability and smoothness of movement along the trajectories of coordinate movement at "creeping" speeds with a corresponding increase in productivity and accuracy of shaping due to the layout solution to improve the quality of the trajectories of the coordinate movement of the blade of the cutting edge of the tool using a cross table, by increasing natural frequency, damping ability, layout of the carrier system and hydraulic oil gap residual lubrication in the internal relationships of the degrees of mobility of the design of the cross table, speed, dynamic stiffness, efficiency and quality of reproduction of the laws of control of the trajectories of coordinate movement.

Механизм процесса ультрапрецизионного резания определяет характер «ползучих» скоростей подач, величина которых составляет несколько единиц мм/мин.The mechanism of the ultra-precision cutting process determines the nature of the “creeping” feed speeds, the value of which is several units mm / min.

Переход от состояния покоя в состояние движения с «ползучими» скоростями сопровождается скачкообразным неравномерным перемещением, обусловленным фрикционными автоколебаниями, природа которых молекулярно-механические процессы пограничного взаимодействия поверхностей трения граней направляющих по площадкам фактического контакта, величина которого зависит от макрогеометрии рельефа поверхности, волнистости, структуры и физико-химических свойств поверхностного слоя, Кроме того молекулярно-механические процессы сопровождаются адгезией соприкасающихся поверхностей и их износом.The transition from the rest state to the state of motion with “creeping” speeds is accompanied by jump-like non-uniform motion due to frictional self-oscillations, the nature of which is the molecular-mechanical processes of the boundary interaction of the friction surfaces of the faces guiding along the areas of actual contact, the magnitude of which depends on the macrogeometry of the surface relief, waviness, structure and physico-chemical properties of the surface layer, in addition, molecular-mechanical processes are accompanied by Zia contacting surfaces and their wear.

Обеспечение устойчивости и плавности координатных движений на «ползучих» скоростях подач, комплексная стабилизация качественных показателей поверхностей граней внутренних связей степеней подвижностей направляющих крестового стола требует разделения поверхностей трения масляным зазором гидростатической смазки.Ensuring stability and smoothness of coordinate movements at “creeping” feed speeds, comprehensive stabilization of the quality indicators of the surfaces of the faces of the internal connections of the degrees of mobility of the guides of the cross table requires the separation of the friction surfaces with an oil gap of hydrostatic lubricant.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное устройство, является создание компоновочно-конструкторского инженерного замысла в форме и взаимосвязи совокупности проектно-конструкторских решений функционального исполнения конструкций базовых деталей крестового стола, конфигурации профилей поперечных сечений направляющих модулей продольного и поперечного перемещения, пространственного расположения системы базовых и направляющих поверхностей граней направляющих моноблоков кареток с образованием их внутренних связей с основаниями модулей в виде масляного зазора гидростатической смазки. Исключение контактирования граней направляющих при прилегании реальных негладких шероховатых поверхностей способствует увеличению производительности, точности формы за счет компоновочного решения повышения качества траекторий координатного движения модулей крестового стола, увеличения собственной частоты, демпфирующей способности, быстродействия, динамической жесткости, коэффициента полезного действия и качества воспроизводства законов управления траекториями координатного перемещения. Осуществление возможности управления действиями по повышению технологической и эксплуатационной надежности качества ортогональной взаимосвязи траекторий координатного перемещения крестового стола с точностью одна угловая секунда.The technical problem to be solved by the claimed device is the creation of a design concept in the form and interconnection of a set of design solutions for the functional design of the basic parts of the cross table, the configuration of the cross-sectional profiles of the guide modules for longitudinal and transverse movement, the spatial arrangement of the base and the guiding surfaces of the faces of the monoblock guides of the carriages with the formation of their inner ides with the bases of modules in the form of an oil gap of hydrostatic greasing. The exception of contacting the faces of the guides when adjoining real non-smooth rough surfaces contributes to an increase in productivity, shape accuracy due to the layout solution to improve the quality of the coordinate paths of the modules of the cross table, increase the natural frequency, damping ability, speed, dynamic stiffness, efficiency and quality of reproduction of the laws of path management coordinate displacement. Implementation of the ability to control actions to improve the technological and operational reliability of the quality of the orthogonal relationship of the coordinate trajectories of the cross table with an accuracy of one arc second.

Технический результат, соответствующий решаемой технической задачи достигается за счет того, что в крестовом столе, содержащем модули продольного и поперечного перемещения, каждый из которых выполнен в виде основания, направляющих, каретки и привода подач, согласно полезной модели, направляющие каретки модулей продольного и поперечного перемещения выполнены в виде моноблока, причем моноблок направляющих каретки продольного модуля выполнен в поперечном сечении в виде тавра, полки которого образуют плиту, а короткая стойка - шип, на полках расположены оппозитно тандемом поверхности граней направляющих, образующих горизонтальную базовую плоскость, а ортогонально на боковых сторонах шипа оппозитно расположены грани поверхностей направляющих, образующих направление траектории координатного движения модуля продольного перемещения, а моноблок направляющих каретки поперечного модуля выполнен в поперечном сечении в виде креста, образованного брусом прямоугольного сечения, на периферии которого ортогонально расположены три выступа-шипа в виде стержневых параллелепипедов прямоугольного профиля, причем на выступах-шипах с противоположных сторон бруса в горизонтальном направлении оппозитно тандемом образованы грани поверхностей направляющих, образующих базовую плоскость, а на оставшихся участках вышеупомянутых сторон бруса ортогонально образован выступ-шип с оппозитно расположенными гранями поверхностей направляющих, образующих направление траектории координатного движения модуля поперечного перемещения, внутренние связи направляющих моноблоков-кареток с основаниями модулей образуют масляный зазор гидростатической смазки, основание модуля поперечного перемещения зафиксировано с моноблоком направляющих модуля продольного перемещения винтовым соединением прихватами в виде планок, установленных в пазы основания, с внешней стороны тандемом, а основание модуля продольного перемещения имеет пазы, расположенные тандемом, с внешней стороны, функционально обеспечивающие фиксацию крестового стола на станину станка.The technical result corresponding to the technical problem being solved is achieved due to the fact that in the cross table containing the modules of longitudinal and transverse movement, each of which is made in the form of a base, guides, carriage and feed drive, according to the utility model, the guide carriages of the longitudinal and transverse modules made in the form of a monoblock, moreover, the monoblock of the guides of the carriage of the longitudinal module is made in cross section in the form of a tee, the shelves of which form a plate, and the short stand is a spike, per shelf axes are located opposite the tandem of the surface of the faces of the guides forming a horizontal base plane, and orthogonally on the lateral sides of the spike are opposite the faces of the surfaces of the guides forming the direction of the coordinate path of the longitudinal movement module, and the monoblock of the guides of the transverse module carriage is made in cross section in the form of a cross formed by a beam rectangular cross section, on the periphery of which are three orthogonal spikes in the form of rod parallelepipes of rectangular profile, moreover, on the ledges-spikes on opposite sides of the beam in the horizontal direction, opposite the tandem, the faces of the surfaces of the guides forming the base plane are formed, and on the remaining sections of the above-mentioned sides of the beam, the tongue-and-groove is formed orthogonally with the opposite faces of the surfaces of the guides forming the direction of the coordinate path movements of the transverse movement module, the internal connections of the monoblock guide carriages with the bases of the modules form hydrostatic lubricant clearance, the base of the transverse displacement module is fixed with a monoblock of guides of the longitudinal displacement module by screw clamps in the form of strips installed in the grooves of the base, on the outside with a tandem, and the base of the longitudinal displacement module has grooves located in tandem, from the outside, functionally providing fixing the cross table on the bed of the machine.

Заявленный крестовой стол поясняется графическими иллюстрациями, гдеThe claimed cross table is illustrated by graphic illustrations, where

- на фиг.1 представлена общая компоновочная схема крестового стола, вид спереди;- figure 1 presents the General layout diagram of the cross table, front view;

- на фиг.2 представлена общая компоновочная схема крестового стола с изображением направлений Вида А модуля продольного перемещения, Вида Б модуля поперечного перемещения, вид сверху;- figure 2 presents the General layout diagram of the cross table with the image of the directions of View A of the longitudinal movement module, View B of the transverse movement module, top view;

- на фиг.3 представлен вид А модуля продольного перемещения крестового стола с местным разрезом, вид слева;- figure 3 presents a view And the module for the longitudinal movement of the cross table with a local cut, left view;

- на фиг.4 представлен вид Б модуля поперечного перемещения крестового стола с местным разрезом, вид сзади.- figure 4 presents a view of the module transverse movement of the cross table with a local cut, rear view.

- на фиг.5 представлен увеличенный местный разрез направляющей 5 каретки 7 продольного модуля 1 крестового стола с указанием мест масляного зазора гидростатической смазки Н во внутренних связях каретки 7 с основанием 3;- figure 5 presents an enlarged local section of the guide 5 of the carriage 7 of the longitudinal module 1 of the cross table indicating the places of the oil gap of the hydrostatic lubricant H in the internal connections of the carriage 7 with the base 3;

- на фиг.6 представлен увеличенный местный разрез направляющей 6 каретки 8 поперечного модуля 2 крестового стола с указанием мест масляного зазора гидростатической смазки Н во внутренних горизонтальных связях каретки 8 с основанием 4;- Fig.6 shows an enlarged local section of the guide 6 of the carriage 8 of the transverse module 2 of the cross table indicating the places of the oil gap of the hydrostatic lubricant H in the internal horizontal connections of the carriage 8 with the base 4;

- на фиг 7 представлен увеличенный местный разрез направляющей 5 каретки 7 продольного модуля 1 крестового стола с указанием мест масляного зазора гидростатической смазки h во внутренних вертикальных связях каретки 7 с основанием 3;- Fig. 7 shows an enlarged local section of the guide 5 of the carriage 7 of the longitudinal module 1 of the cross table indicating the places of the oil gap of the hydrostatic lubricant h in the internal vertical connections of the carriage 7 with the base 3;

- на фиг.8 представлен увеличенный местный разрез направляющей 6 каретки 8 поперечного модуля 2 крестового стола с указанием мест масляного зазора гидростатической смазки h во внутренних вертикальных связях каретки 8 с основанием 4.- Fig.8 shows an enlarged local section of the guide 6 of the carriage 8 of the transverse module 2 of the cross table indicating the places of the oil gap of the hydrostatic lubricant h in the internal vertical connections of the carriage 8 with the base 4.

На фигурах не показаны системы питания гидростатической смазки и винтовых соединений планок 9, 10.The figures do not show the power system of hydrostatic lubrication and screw connections of the strips 9, 10.

Крестовый стол (фиг.1, 2, 3, 4) состоит из модуля 1 продольного и модуля 2 поперечного перемещения, каждый из которых выполнен в виде основания 3, 4, направляющих 5, 6, каретки 7, 8 и привода подач (на фигуре не представлен).The cross table (figures 1, 2, 3, 4) consists of a module 1 longitudinal and module 2 lateral movement, each of which is made in the form of a base 3, 4, guides 5, 6, carriage 7, 8 and feed drive (figure not submitted).

Траектории координатных движений модулей продольного и поперечного перемещения образуются во взаимосвязи базовых горизонтальных граней направляющих 5, 6 с вертикальными гранями направляющих 5, 6 моноблоков-кареток 7, 8 в результате относительного движения прилежащих граней направляющих 5, 6, по степеням подвижности ортогонального направления во внутренних связях между модулями, образующих масляный зазор гидростатической смазки.The trajectories of the coordinate movements of the modules of longitudinal and transverse movement are formed in the relationship of the base horizontal faces of the guides 5, 6 with the vertical faces of the guides 5, 6 of the monoblock carriages 7, 8 as a result of the relative movement of the adjacent faces of the guides 5, 6, according to the degrees of mobility of the orthogonal direction in the internal connections between the modules forming the oil gap of hydrostatic lubricant.

Кроме этого крестовый стол имеет возможности регулировки ортогональных направлений положения траекторий координатных движений модулей продольного и поперечного перемещений с последующей их фиксацией винтовым соединением прихватами в виде планок 10, установленные в пазы основания поперечного модуля с внешней стороны тандемом, и фиксацию крестового стола на станину станка (на фиг. не показано) функционально обеспечивать прихватами в виде планок 9 установленные в пазы основания модуля продольного перемещения с внешней стороны тандемом.In addition, the cross table has the ability to adjust the orthogonal directions of the position of the coordinate paths of the modules of longitudinal and lateral movements, followed by their fixation with screw clamps in the form of strips 10, installed in the grooves of the base of the transverse module on the outside of the tandem, and fixing the cross table on the machine bed (on Fig. not shown) functionally provide tacks in the form of strips 9 installed in the grooves of the base of the longitudinal movement module from the outside with a tandem.

Крестовый стол фиг.1,2,3,4 работает следующим образом. Исходное управление асферической поверхности преобразуется в уравнение плоской кривой, в результате абстрагирования методом секущих плоскостей, при рассечении ее диаметральной плоскостью, на ней образуется след плоской кривой, характеризующей образующую тела вращения. Уравнение плоской кривой преобразуется математическим обеспечением ЧПУ в программу, представленную в виде цифрового кода. Полученная в этом виде программа в формате двоичного кода поступает наинтерполятор, который распределяет координатные движения по модулям продольного и поперечного перемещения в ортогональных направлениях крестового стола на котором (на фиг. не представлено) в инструментальной головке установлен и закреплен алмазный токарный резец, режущей кромке которого сообщается формообразующее движение по образующей детали тела вращения. Таким образом, получение образующей, а следовательно и поверхность тела вращения при токарной обработке алмазным резцом. Качество обрабатываемой поверхности по геометрической точности, взаимному расположению, форме и шероховатости, физико-химико механическим свойствам поверхностного слоя в сочетании с производительностью ультралрецизионного процесса обработки обеспечивается динамичной устойчивостью механизма резания в нанометровом диапазоне режимов обработки на «ползучих» скоростях подачи.The cross table of FIGS. 1,2,3,4 works as follows. The initial control of the aspherical surface is transformed into the equation of a plane curve, as a result of abstraction by the method of secant planes, when cut by its diametrical plane, a trace of a plane curve is formed on it that characterizes the generatrix of the rotation body. The equation of a flat curve is converted by the CNC software into a program presented in the form of a digital code. The program obtained in this form in binary format is fed by an interpolator, which distributes the coordinate movements along the modules of longitudinal and transverse movement in the orthogonal directions of the cross table on which a diamond turning tool is installed and fixed in the tool head, the cutting edge of which is communicated formative movement along the generatrix of the body of revolution. Thus, obtaining a generatrix, and hence the surface of the body of revolution during turning with a diamond cutter. The quality of the treated surface in terms of geometric accuracy, relative position, shape and roughness, physico-chemical and mechanical properties of the surface layer in combination with the performance of the ultra-precision processing process is ensured by the dynamic stability of the cutting mechanism in the nanometer range of processing modes at “creeping” feed speeds.

Таким образом, заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле полезной модели, позволяет обеспечить повышение производительности и достижения точности ультропрецизионного точения асферических поверхностей оптических элементов за счет динамической устойчивости технологической и эксплуатационной надежности механики ультрапрецизионного микрорезания, кинематики формообразования траекторий координатного движения модулей продольного и поперечного перемещения крестового стола, качество которого определяется величиной и постоянством сечения стружки, измеряемое десятками и сотнями нанометров, степенью виброактивности возмущения по амплитуде и частоте процесса стружкообразования лезвийной обработки, запаздыванием деформации от силы резания в цикле механики стружкообразования и кинематическими параметрами траектории перемещения режущей кромки алмазного резца по образующей детали тела вращения в диаметральной плоскости, зависящей от постоянства и величины подачи (подачи на оборот детали) на «ползучих» скоростях, т.е плавности движения по траекториям координатных перемещений модулей в их функциональной взаимосвязи через масляный зазор гидростатической смазки направляющихThus, the claimed combination of essential features set forth in the utility model formula allows to increase productivity and achieve accuracy of ultra-precision turning of the aspherical surfaces of optical elements due to the dynamic stability of the technological and operational reliability of ultra-precision micro-cutting mechanics, kinematics of shaping of the coordinate paths of the longitudinal and transverse cross movement modules a table whose quality is determined the value and constancy of the chip cross section, measured in tens and hundreds of nanometers, the degree of disturbance vibroactivity in amplitude and frequency of the chip formation process of the blade processing, the deformation delay from the cutting force in the chip formation mechanics cycle, and the kinematic parameters of the path of the diamond cutting tool cutting edge along the forming part of the body of revolution in the diametric plane depending on the constancy and value of the feed (feed per part revolution) at “creeping” speeds, ie smooth movement along the trajectories of the coordinate movements of the modules in their functional relationship through the oil gap of the hydrostatic lubrication of the guides

Описанные выше технические результаты позволяют в своей совокупности использовать заявленное устройство-крестовый стол для токарных станков с ЧПУ особо точного класса, реализующих ультрапрецизационную алмазную обработку асферических поверхностей оптических элементов наукоемких машин и приборов.The technical results described above make it possible to use the claimed cross table device for especially precise class CNC lathes that realize ultra-precision diamond processing of aspherical surfaces of optical elements of high-tech machines and devices.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.The analysis of the claimed technical solution for compliance with the conditions of patentability showed that the characteristics indicated in the independent claim are interrelated with each other with the formation of a stable set of necessary attributes unknown at the priority date from the prior art sufficient to obtain the required synergistic (over-total) technical result.

Свойства, регламентированные в заявленном устройстве отдельными признаками, не описанными в материалах заявки, общеизвестны из уровня техники и не требует дополнительных пояснений.The properties regulated in the claimed device by individual features not described in the application materials are well known in the art and require no further explanation.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed technical solution:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для особо точных станков с ЧПУ для токарной обработки материалов методом ультрапрецизионного микрорезания асферических поверхностей оптических элементов наукоемких машин и приборов.- an object embodying the claimed technical solution, when it is implemented, it is intended for especially precise CNC machines for turning materials by ultra-precision micro-cutting of aspherical surfaces of optical elements of high-tech machines and devices.

- 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- for the claimed object in the form described in the independent clause of the utility model formula, the possibility of its implementation using the means and methods known from the prior art on the priority date as described in the application materials is confirmed

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении, способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата, описанного в материалах заявки.- the object embodying the claimed technical solution, when implemented, is able to ensure the achievement of the technical result perceived by the applicant, as described in the application materials.

Исходя из изложенного, заявленный объект, по мнению заявителя, соответствует требованиям условий патентоспособности: «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.Based on the foregoing, the claimed object, according to the applicant, meets the requirements of patentability conditions: “novelty” and “industrial applicability” under applicable law.

Claims

A cross table containing longitudinal and lateral displacement modules, each of which is made in the form of a base, guide carriages and a feed drive, characterized in that the guide carriages of the longitudinal and transverse displacement modules are made in the form of a monoblock, moreover, the monoblock of the longitudinal module carriage guides is made in cross section in the form of a brand, the shelves of which form a plate, and the short stand - a spike, on the shelves are located opposite the tandem of the surface of the faces of the guides forming a horizontal base plate a sharpness, and orthogonally on the lateral sides of the tenon the opposite sides of the surfaces of the guides are formed, forming the direction of the coordinate path of the longitudinal movement module, and the monoblock of the guides of the carriage of the transverse module is made in cross section in the form of a cross formed by a rectangular beam, on the periphery of which three protrusions are orthogonally located a thorn in the form of rod parallelepipeds of a rectangular profile, moreover, on the ledges-spikes on opposite sides of the beam in horizontal in the opposite direction, in tandem, faces of the surfaces of the guides forming the base plane are formed, and on the remaining sections of the aforementioned sides of the beam, a tongue-thorn is formed orthogonally with opposed faces of the surfaces of the guides forming the direction of the coordinate path of the transverse movement module, internal connections of the monoblock carriage guides with the bases of the modules form an oil gap of hydrostatic lubricant, the base of the transverse displacement module is fixed with a monoblock Ohm guides of the module of longitudinal movement by screw clamps in the form of strips installed in the grooves of the base, on the outside of the tandem, and the base of the module of longitudinal movement has grooves located in tandem, on the outside, functionally securing the cross table on the machine bed.