Токарный самоцентрирующий патрон

 

Изобретение относится к станкостроению , а более конкретно - к устройствам для закрепления заготовок на шпинделе токарного станка преимущественно с ЧПУ. Целью изобретения является повышение точности обработки путем повышения точности базирования заготовки. В корпусе 1 патрона установлены кулачки 5. В каждом кулачке вьшолнен надрез 6, разделяющий его на основную 7 и упругую 8 части. Каждый кулачок охвачен V-образным 7 8 25 элементом 12 и снабжен пьеэокердмическим столбиком 10, расположенным с натягом между элементом 12 и частью 8 кулачка. Посредством монопровода пьезокерамические столбики связаны с системой измерения усилия. После установки заготовки 29 включают механизм перемещения кулачков, который через спиральный диск 4 перемещает кулачки 5 к оси нейтрона, при этом упругая часть 8 воздействует на столбики 10 и возникающий в них ток регистрируется системой измерения силы. По достижении заданного усилия зажима привод выключают. Известно,, что при зажиме кулачки перекашиваются и усилие зажима больше у торца патрона, чем на периферии. Тогда включают рабочее электрическое напряжение в обратной направлении. При этом столбики 10 увеличивают свою длину и кулачки надежно и точно базируют деталь по всей длине грани 9. Этим повышается точность обработки, которая зависит от точности базирования. 5 ил. fffS 3 1921 1 { Ч UcUl jitysy Г в ssssk 5 S 42ib ю GO ) со 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU,„, 14232 (51)4 В 23 В 31 16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 40361 25/31-08 (22) 11 03.86 (46) 15,09.88. Бюл. 11r 34 (71) Кировский политехнический институт (72) Л.А,Васильевых, Ю.Л.Апатов, Г.БаСветлаков и ЕаА.Куимов (53) 621.941.229.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11р 1351722, кл. В 23 В 31/16. 1986.

1 (54) ТОКАРНЫЙ САМОЦЕНТРИРУ10ЩИЙ ПАТРОН (57) Изобретение относится к станкостроению, а более конкретно — к устройствам для закрепления заготовок на шпинделе токарного станка преимущественно с ЧПУ. Целью изобретения является повышение точности обработки путем повышения точности базирования заготовки. В корпусе 1 патрона установлены кулачки 5. В каждом кулачке выполнен надрез 6, разделяющий его на основную 7 и упругую 8 части. . Каждый кулачок охвачен V-образным элементом -12 и снабжен пьеэокерзмическим столбиком 10, расположенным с натягом между элементом 12 и частью

8 кулачка. Посредством монопровода пьезокерамические столбики связаны с системой измерения усилия. После установки заготовки 29 включают механизм перемещения кулачков, который через спиральный диск 4 перемещает кулачки 5 к оси нейтрона, при этом упругая часть 8 воздействует на столбики 10 и возникающий в них ток регистрируется системой измерения силы.

По достижении заданного усилия зажима привод выключают. Известно,, что при зажиме кулачки перекашиваются и

Ю усилие зажима больше у торца патрона, чам íà оарифаритт. Тогда включавт ра- Q) бочее электрическое напряжение в- обратном направлении. При этом столби- . С ки 10 увеличивают свою длину и кулачки надежно и точно базируют деталь 2 по всей длине грани 9. Этим повышает- > ся точи;зсть обработки, которая зависит от точности базирования. 5 ил. ©

@АР

1423294

Изобретение относится к станкостроению, а более конкретно — к устройствам для закрепления заготовок на шпинделе токарного станка преимущественно с ЧПУ, 11елью изобретения является повы шение точности обработки путем повышения точности базирования.

На фиг.l показан предлагаемый пат- 10 рон, осевой разрез; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.l; на фиг.3 — вид Б на фиг.1; на фиг.4 — разрез В-В на фиг. l на фиг.5. - разрез Г-Г на фиг. l.

Токарный самоцентрирующий патрон содержит корпус 1, жестко крепящийся к шпинделю 2 станка посредством флан. ца 3 ° Внутри корпуса расположен приводной механизм любого известного типа, например .с вращающимся спиральным диском 4, который связан через зубчатую спиральную нарузку с зубчатыми резцами, выполненными на зажимных кулачках 5, установленных с возможностью перемещения вдоль радиаль- 25 пых направляющих пазов, имеющихся в корпусе патрона.

В кулачке выполнен узкий надрез 6, проходящий параллельно оси патрона и делящий тело кулачка на основную часть 7 и упруго пружинящую часть 8 с зажимной рабочей гранью 9. В зажим ном кулачке, в его основной части, выполнено отверстие, заканчивающееся

B упомянутом надрезе, с осью, перпен- „ дикулярной. оси патрона, ксторое за35 полнено столбиком пьезокерамических элементов 10, опирающихся в зоне надреза на опорную пластину ll, а с про.тивоположной стороны — на опорную плоскую поверхность крепежного V-образного элемента 12, охватывающего с трех сторон кулачок, T,å. его части, образованные надрезом.

Крепежный U-îáðàçíûé элемент соединен с основной частью зажимного кулачка посредством двух конусов 13 связанных между собой резьбовой тягой

14, имеющих шлицы 15 для обеспечения их вращения с заданным моментом. При этом конуса установлены в сквозные отверстия V-образного элемента и входят в отверстие 16, выполненное в осHQBHoH части зажимного элемента кулачка с некоторья смещением оси от55 носительно упомянутого отверстия и параллельно ему. Кромки отверстия основной части кулачка имеют скошенный профиль под углом, равным углу скоса конусов, Для предотвращения западания конусов в отверстие кулачка, диаметр последнего выполняется несколько меньшим наружного диаметра самоустанавливающихся конусов. Кроме того, крепежный элемент соединен с зажимным кулачком винтами 17, установленными в нем с зазором 18 и ввинченными в основную часть кулачка.

Патрон имеет также электрическую цепь управления, выполненную в виде гибкого соединительного шнура 19, уложенного в отверстие 20 кулачка и отверстие 21 корпуса патрона, соединенного через штепсельный разъем 22, закрепленный на торце шпинделя станка., и проводов 23 с контактньяи кольцами 24, вынесенными за противоположный от патрона конец шпинделя.Контактные кольца смонтированы через изолятор 25 на трубе 26, снабженной пазами для уклацки упомянутых проводов, плотно закрепленной в шпинделе.

Они взаимодействуют с подпружиненными токоподводами 27, которые закреплены на кронштейне 28, выполненном в виде стакана, жестко крепящегося к задней стенке коробки скоростей станка, т.е, к неподвижной его части, В патроне обрабатывается деталь 29.

Токарный самоцентрирующийся пат-, рон работает в следующей последовательнос ти.

П о сле ус та нов ки о б раб à TblH а емой детали 29 в пространстве между зажимными кулачками 5 включают приводной механизм патрона, который через спиральный диск 4 смещает кулачки в направлении на обрабатываемую деталь, что сопровождается ее закреплением, Благодаря упругому выполнению части .8 кулачка с зажимной рабочей гранью 9, механическое воздействие детали на кулачок передается на столбик пьезокерамических элемен- тов 10, часть которых включена в измерительную электрическую схему, т.е. соединена посредством гибкого шнура

19 и штепсельного разъема 22 с контактными кольцами 24, Напряжение, возникающее на обкладках пьезокерамических элементов, снимается токоподводами 27 и фиксируется шкальнья электроизмерительнья прибором (не изображен), По величине усилия зажима детали судят об окончании процесса закрепления ее в патроне и по достижении з 14232 усилием заданного значения приводной механизм отключают. В положении,когда деталь зажата в патроне, кулачки

5 перекашиваются в зоне контакта с

5 витками спирального диска 4 и по на- правляющим пазам корпуса, что приводит к неопределенности базирования и потере точности центрирования обрабатьваемой детали. В этот момент

10 деталь прижимается к рабочим граням

9 кулачков неравномерно — более нагруженными ок азьв аютс я участки „расположенные ближе к торцу корпуса патрона. 15

Поэтому для обеспечения равномерного прижима детали па. всей длине базовой поверхности включают рабочее электрическое напряжение, подаваемое на обкладки пьезокерамических элемен- 20 тов с использованием укаэанной цепи, но в противоположном направлении. Столбик пьезокерамических элементов 10 в этом случае увеличивает свою длину, что обусловлено обратным пьезоэффек- 25 том, воздействует с достаточно большим усилием на упругую часть 8 кулачка, находя1цегося за надрезом б,.через бпорную пластину ll и, отгибая упругую часть 8, осуществляет плотное прижатие рабочей грани 9 и обрабатываемой детали 29 по всей длине базовой поверхности. При этом подтвержде» кием высокого качества базирования и точности центрирования детали в патроне является равенство усилий зажима, снимаемых со всех трех кулачков и фиксируемых прибором. . Далее станок включают. При достижении шпинделем станка заданной (дос- 40 таточно большой) частвты вращения (что,характерно для современных методов обработки) возникает центробежная сила, стремящаяся раздвинуть кулачки и приводящая к уменьшению факти- 45 ческого усилия зажима детали. Это приводит к образованию дополнительной погрешности при механической обработке вследствие отжатия детали под действием силы резания.. Поэтому, учи-. 50 тывая необходимость поддержания усилия зажима и жесткости патрона на заданном уровне в период всей обработки, на пьезокерамические элементы 10 столбиков подают добавочное рабочее напряжение, пропорциональное требуемому приращению эажимного усилия, через токоподводы 27, контактные кольца 24 и гибкие соединительные шнуры 19.Тог94

4 да упругие части 8 кулачков 5, получивших дополнительный перекос от действия центробежной силы, поворачиваются на новый угол, .благодаря чему сохраняется на. прежнем уровне как усилие зажима, так и качество базирования детали в целом.

Ф

Особенностью конструкции кулачков патрона является наличие крепежного

V-образного элемента 12, который при сборке кулачка поджимают с помощью двух пар самоустанавливающихся конусов 13 и резьбовых шпилек к выступающему за. опорные поверхности основной части 7 кулачка столбику пьезокерамических элементов 10. Для этого указанные конусы вращают навстречу друг другу, используя шлицы 15, прорезанные в них. Необходимый рабочий натяг на пьезокерамических элементах создается благодаря взаимодействию указанных конусов со скошенными кромками отверстия 16 кулачка.

Кроме того, крепежный элемент 1 2, соединенный с кулачком дополнительно винтами 17 через зазоры 18, охватывающий упруго подпружиненную часть.8, соединяет кулачок в единое целое, придавая ему необходимую жесткость и дополнительно передает крутящий момент на обрабатываемую деталь 29.

Перемещение зажимных кулачков 5, связанное с переналадкой патрона на закрепление очередной детали с другим диаметром возможно благодаря запасу гибкого шнура 19, находящемуся в отверстиях 20 и 21, съем патрона . со станка сопровождается размыканием цепи по штепсельным разъемам 22.Электрическая цель предохраняется трубой

2б, практически не изменяющей про-. ходное отверстие в шпинделе станка, что позволяет вести обработку деталей из прутковых заготовок, Кронштейн 28, выполненный в виде стакана, закрьвает узел токосъемника, вынесенного за пределы рабочей зоны, создавая необходимые условия для его работы. Токоподводы 27 поджимаются к контактным кольцам 24 с небольшим по величине усилием, так как вследствие большого времени разрядки обкладок пьезокерамичесних элементов, образующих электрическую емкость, кратковременное прерывание контакта между ними не сказывается на работе патрона, но в то же время эначитель!

423294

?б но повышается долговечность этого узла.

Формула и з о б р е т е н и я

Токарный самоцентрирующий патрон, 1 содержащий корпус, в котором с возможностью радиального. перемещения установлены зажимные кулачки с размещенными в них пьезокерамическими ,элементами, связанными с электронHok измерительной системой, и меха низм натяга в виде конусов, соединенных с резьбовой тягой, о т л ич а ю щ н и с я тем, что, с целью повьппения точности базирования,патрон снабжен V-образными элементами, установленными на нижней ступени кулачка, в которой выполнена прорезь, образующая опорную плоскость, причем

1О пьезокерамические элементы размещены между внутренней поверхностью V-образных элементов и опорной плоскостью прорези.

1423294

l7

Составитель А. Гаврюшин

Техред Л.Сердюкова Корректор Н.Король

Редактор Т.Парфенова

М, . Заказ 447,2/15

Тираж 880 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4