Трехкулачковый самоцентрирующий токарный патрон для скоростной обработки деталей

 

Изобретение используют в металлорежущих станках для закрепления деталей. В корпусе патрона размещены в контакте друг с другом три центрирующих элемента, на каждом из которых закреплены зажимные кулачки. Изобретение позволяет обеспечить зажим любых деталей во всех диапазонах усилий зажима. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области станкостроения и металлообработки, в частности к устройствам, используемых в металлорежущих и токарных станках для закрепления деталей.

Предшествующий уровень техники.

Известен трехкулачковый самоцентрирующий патрон, в котором зажимные кулачки, выполненные в виде трех клиновидных элементов с направляющими и рабочими гранями, расположены в трехгранном углублении корпуса и сопряжены так, что их направляющие грани всегда образуют равносторонний треугольник при любом перемещении кулачков с помощью привода, выполненного в виде установленной в корпусе патрона червячной передачи, состоящей из трубы с червяком на одном конце и червячного колеса, расположенного на оси винта, размещенного в тангенсально расположенном отверстии корпуса зажимного устройства и связанного гайкой с одним кулачком для его перемещения, а второй конец трубы снабжен подпружиненной кулачковой муфтой, тормозящей червяк в процессе сближения кулачков, расположенных в трехгранном углублении корпуса патрона (см. авт. св. РФ 503642, М. Кл.⁶ В 23 В 31/10).

Это устройство имеет ограниченные технологические возможности, так как увеличивается трение между приводом кулачков и корпусом патрона при увеличении усилия зажима детали, что значительно увеличивает усилие, приложенное к приводу.

Для устранения указанных недостатков и для получения технического результата, заключающегося в создании трехкулачкового самоцентрирующего патрона с приводом, обеспечивающим зажим любых деталей во всех допустимых диапазонах усилий зажима, предлагается в трехкулачковый самоцентрирующий патрон, содержащий конус Морзе с внутренней поверхностью, корпус с углублением, образованным расположенными по углом 60^o тремя боковыми направляющими гранями, между которыми, с возможностью взаимного перемещения, расположены три центрирующих элемента с закрепленными на них зажимными кулачками, каждый из центрирующих элементов имеет направляющую грань, взаимодействующую с боковой направляющей гранью углубления корпуса, и грани, расположенные под углом 30^o к направляющей грани и контактирующие с соседними центрирующими элементами, один из которых связан с гайкой, расположенной на оси винта, размещенного в тангенсально расположенном отверстии корпуса, внутри конуса Морзе по центральной оси патрона проходит труба, выполненная с возможностью прохождения внутри шпинделя, и на одном ее конце установлена подпружиненная муфта, а на втором - выполнена винтовая резьба, входящая в зацепление с червячным колесом, закрепленным на винте, ввести две гайки и две подпружиненные друг относительно друга втулки с упорами, на внутренней поверхности конуса Морзе и на трубе выполнены выступы, одна из гаек закреплена на трубе, вторая - на внутренней поверхности конуса Морзе, а втулки установлены в контакте с гайками, при этом втулка, контактирующая с гайкой, закрепленной на внутренней трубе, уперта в выступ на внутренней поверхности конуса Морзе, а втулка, контактирующая с гайкой, закрепленной на внутренней поверхности конуса Морзе, уперта в выступ на внутренней трубе.

Кроме того, для снижения усилия перемещения центрирующих элементов по направляющим граням корпуса между направляющими гранями центрирующих элементов и боковыми направляющими гранями корпуса размещены улучшающие скольжение материалы или элементы.

Усилие перемещения центрирующих элементов также можно уменьшить, если улучшающие скольжение материалы или элементы расположить между взаимодействующими гранями центрирующих элементов.

С целью использования патрона на стандартных установочных местах внутренняя труба имеет сочленение, а внешний торец тангенсально расположенного винта выполнен под стандартный четырехгранный ключ.

Совокупность указанных признаков обеспечивает заявленный технический результат.

Краткое описание фигур чертежей.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства; на фиг.2 вид устройства по сечению А-А; на фиг.3 - вариант исполнения механизма подпружинивания.

Вариант осуществления изобретения.

Ниже приводится вариант выполнения устройства по изобретению, который наиболее полно отображает существо и преимущества изобретения, но не ограничивает возможности использования этого изобретения.

Трехкулачковый самоцентрирующий патрон содержит корпус 1, в котором расположено углубление, образованное расположенными под углом 60^o направляющими гранями 2. В углублении между гранями 2 расположены три центрирующих элемента 3. У каждого центрирующего элемента 3 имеется направляющая грань 4, расположенная в той же плоскости, что направляющая грань 2. Под углом 30^o к направляющей грани 4 центрирующего элемента 3 расположены две контактирующие грани 5 и 6, контактирующие соответственно с контактирующей гранью 6 предыдущего центрирующего элемента 3 и с контактирующей гранью 5 последующего центрирующего элемента. К центрирующим элементам 3 крепятся зажимные кулачки 7 (на фиг. 1 не показаны). Один центрирующий элемент 3 жестко связан с гайкой 8, расположенной на резьбе 9 тангенсально расположенного винта 10. На оси винта 10 находится червячное колесо 11, входящее в зацепление с винтовой резьбой 12, расположенной на одном конце внутренней трубы 13, проходящей вдоль оси патрона внутри конуса 14 Морзе. На выступающий за шпиндель 15 второй конец внутренней трубы надет упорный подшипник 16, касающийся заднего конца шпинделя. С другой стороны подшипника 16 касается пакет тарельчатых пружин 17, поджатых обоймой 18. Между обоймой 18 и элементом привода станка 19 находится муфта 20. К внутренней трубе 13 прикреплена гайка 21, со стороны корпуса патрона в нее упирается втулка 22 с упором 23, поджатая пружиной 24. Другой стороной пружина 24 упирается во втулку 25, которая зафиксирована от выпадания гайкой 26, закрепленной с внутренней стороны конуса Морзе. Для снижения усилия перемещения центрирующих элементов по направляющим граням корпуса между направляющими гранями центрирующих элементов и направляющими гранями корпуса, а также между взаимодействующими гранями центрирующих элементов размещены соответственно сепараторы 27 и 28, преобразующие трение скольжения в трение качения. Для использования патрона на стандартных установочных местах внутренняя труба 13 имеет сочленение 29, а торец тангенсально расположенного винта 10 выполнен в виде четырехгранника 30 под стандартный четырехгранный ключ.

Устройство работает следующим образом.

Перед зажимом детали кулачки 7 разведены. Пружина 24 распирает втулки 22 и 25. Ход втулки 22 ограничен выступом с внутренней стороны конуса Морзе, в который упирается упор 23 втулки 22. Ход втулки 25 ограничен гайкой 26. Внутренняя труба 13 находится в "подвешенном" состоянии, переместиться в сторону муфты 20 она самостоятельно не может, так как не позволяет упор 31 втулки 25, и переместиться по оси в сторону корпуса патрона не дает гайка 21, упирающаяся в муфту 22.

Для зажима детали необходимо придать вращательное движение по часовой стрелке относительно корпуса 1 патрона внутренней трубе 13 (или корпусу патрона против часовой стрелки относительно внутренней трубы) с помощью элемента привода станка 19 через муфту 20. Винт 12, вращаясь вместе с трубой 13, начинает вращать червячное колесо 11 и вместе с ним винт 10. Поскольку винт 10 зафиксирован в корпусе 1, то при его вращении начинает перемещаться по резьбе 9 гайка 8, которая в свою очередь перемещает один центрирующий элемент 3 с закрепленным на нем зажимным кулачком 7 по направляющей грани 2. Своей контактирующей гранью 5 этот центрирующий элемент 3 давит на контактирующую грань 6 следующего центрирующего элемента 3, контактирующая грань 5 которого в свою очередь давит на контактирующую грань 6 следующего центрирующего элемента 3. Происходит равномерное перемещение всех центрирующих элементов и закрепленных на них зажимных кулачков 7 по радиусу к центру патрона. При соприкосновении зажимных кулачков 7 с деталью центрирующие элементы 3 и гайка 8 перестают перемещаться, винт 10 перестает вращаться. Винт 12, входящий в зацепление с червячным колесом 11, начинает вкручиваться, перемещая внутреннюю трубу 13 вдоль оси патрона в сторону корпуса. При этом обойма 18 перемещается вместе с внутренней трубой, сжимая тарельчатые пружины 17. Гайка 21, закрепленная на трубе 13, начинает давить на втулку 22, которая в свою очередь сжимает пружину 24. Усилие зажима детали определяется усилием сжатия пакета тарельчатых пружин 17 и пружины 24. При определенном перемещении трубы 13 в продольном направлении муфта 20 выводит из зацепления трубу 13 и элемент привода станка 19, при этом скорость вращения корпуса патрона и внутренней трубы одинаковая. Чтобы освободить деталь, необходимо трубе 13 прижать вращение против часовой стрелки относительно корпуса патрона.

Для использования патрона в качестве оправки необходимо внутренней трубе 13 с помощью элемента привода станка 19 через муфту 20 придать вращение против часовой стрелки. Когда кулачки 7 достигнут детали, винт 12 начнет выкручивать трубу 13, которая начинает перемещаться в сторону муфты 20. Выступом 32 труба 13 давит на упор 31 втулки 25, которая в свою очередь сжимает пружину 24. При определенном перемещении трубы 13 в продольном направлении муфта 20 выводит из зацепления трубу 13 и элемент привода станка 19, при этом скорость вращения корпуса патрона и внутренней трубы одинаковая.

При использовании патрона в качестве универсального на стандартных посадочных местах станков внутренняя труба 13 не выступает за пределы конуса Морзе, при этом с помощью стандартного четырехгранного ключа можно зажимать детали в ручном режиме.

Сепараторы 27 и 28 снижают усилие на привод при перемещении центрирующих элементов.

Промышленная применимость.

Приведенные особенности выполнения трехкулачкового самоцентрирующего патрона по изобретению, а также проведенные испытания показали надежность и преимущества предложенного патрона.

Формула изобретения

1. Трехкулачковый самоцентрирующий патрон, содержащий конус Морзе с внутренней поверхностью, корпус с углублением, образованным расположенными под углом 60^o тремя боковыми направляющими гранями, между которыми с возможностью взаимного перемещения расположены три центрирующих элемента с закрепленными на них зажимными кулачками, каждый из центрирующих элементов имеет направляющую грань, взаимодействующую с боковой направляющей гранью углубления корпуса, и грани, расположенные под углом 30^o к направляющей грани и контактирующие с соседними центрирующими элементами, один из которых связан с гайкой, расположенной на оси винта, размещенного в тангенциально расположенном отверстии корпуса, внутри конуса Морзе по центральной оси патрона проходит труба, выполненная с возможностью прохождения внутри шпинделя, и на одном ее конце установлена подпружиненная муфта, а на втором выполнена винтовая резьба, входящая в зацепление с червячным колесом, закрепленным на винте, отличающийся тем, что он содержит две гайки и две подпружиненные относительно друг друга втулки с упорами, на внутренней поверхности конуса Морзе и на трубе выполнены выступы, одна из гаек закреплена на трубе, вторая на внутренней поверхности конуса Морзе, а втулки установлены в контакте с гайками, при этом втулка, контактирующая с гайкой, закрепленной на внутренней трубе, уперта в выступ на внутренней поверхности конуса Морзе, а втулка, контактирующая с гайкой, закрепленной на внутренней поверхности конуса Морзе, уперта в выступ на внутренней трубе.

2. Патрон по п.1, отличающийся тем, что между направляющими гранями центрирующих элементов и боковыми направляющими гранями корпуса размещены улучшающие скольжение материалы или элементы.

3. Патрон по п.1, отличающийся тем, что между взаимодействующими гранями центрирующих элементов размещены улучшающие скольжение материалы или элементы.

4. Патрон по п.1, отличающийся тем, что труба состоит из двух сопрягаемых частей.

5. Патрон по п.1, отличающийся тем, что внешний торец винта выполнен в виде четырехгранника под стандартный четырехгранный ключ.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3