Токарный самоцентрирующий патрон

 

Изобретение относится к станке-- х;троению, а более конкретно к устройствам для закрепления заготовок на шпинделе токарного станка. Целью изобретения является повьшение точно сти путем регулирования усилия зажима в процессе обработки. В корпусе пат рона на ползунах 2 установлены зажим. ные кулачки 1 ,в которых на оси 9 распо ложены прижимы 8 (параллельно друг другу два прижима). С последни ми взаимодействуют керамические столбики 7 и подпружиненные тарельчатыми пружинами П.винты 10, ввернутые сво ими концайи в прижимы 8. После уста- НОНКИ заготовки 19 кулачки 1 перемещаются к центру и происходит зажим заготовки. При этом датчики регистрируют положение заготовки и через систему ЧПУ подают различное напряжение на столбики 7 каждого кулачка , 5 ил. (Л

СОЮЗ ССВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (11) (5}) 4 В 23 В 31/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2l) 4151421/31-08 (22) 25.11.86 (46) 30.09.88.. Бюл.8- 36 (71) Кировский политехнический институт (72) Л.А.Васильевых, 10.Л.Апатов, Г.Б.Светлаков, В.A.Æóéêîâ и Е.А.Куимов (53) 621.941-229.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 - 917940, кл. В 23 В 31/10, 1982. (54) ТОКАРНЬЙ САИОЦЕНТРИРУ10ЩИИ ПАТРОН (57) Изобретение относится к станко строению, а более конкретно к устройствам для закрепления заготовок на шпинделе токарного станка. Целью изобретения является повышение точно-сти путем регулирования усилия зажима в процессе обработки. В корпусе патрона на ползунах 2 установлены зажимные кулачки 1,в которых на оси 9 расположены прижимы 8 (параллельно друг другу два прюкима). С последни ми взаимодействуют керамические столбики 7 и подпружиненные тарельчатыми пружинами 11 винты 10, ввернутые сво ими концами в прижимы 8. После уста нонки заготовки 19 кулачки 1 перемещаются к центру и происходит зажим заготовки. При этом датчики регист» рируют положение заготовки и через систему ЧПУ подают различное напряжение на столбики 7 каждого кулачка

1. 5 ил. 1426704

Изобретение относится к станкостроению,а более конкретно к устройствам для закрепления заготовок на шпинделе токарного станка.

Целью изобретения является повы5 шение точности путем обеспечения регулирования усилия зажима в процессе обработки.

На фиг.1 схематично показан предлагаемый токарный патрон, частичный осевой разрез; на фиг.2 - разрез А-А иа фиг.1; на фиг.З - вид Б на фиг.1; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.Э; на фиг.5 — геометрические параметры установки детали и механизма подна. стройки.

Устройство содержит зажимные кулачки 1, закрепленные на полэунах 2, установленных .в направляющих пазах корпуса 3 с возможностью радиального перемещения от приводного механизма

4, например пневморычажного тйпа, Кулачки соединены с упомянутыми ползунами посредством рифлений 5 и кре- 25 пежных винтов 6 °

В зажимных кулачках смонтирован механизм автоматической поднастройки положения оси обрабатываемой детали.

Он выполнен в виде двух столбиков, gp набранных из плоских пьезокерамических элементов 7, расположенных в глухих отверстиях кулачков, оси которых направлены от центра патрона к его периферии. При этом свободным концом эти столбики сопряжены с опорными

35 поверхностями прижимо в 8. Прижимы закреплены с воэможностью поворота и параллельно друг другу вдоль оси патрона на оси 9, которая,„в свою очередь, запрессована в тело зажимного кулачка, имеющего соответственно профилю прижимов выемки, где послед ние установлены.

В прижимы ввернуты регулировочные винты 10, проходящие в сквозные от45 верстия, так же выполненные в кулачке в радиальном направлении, причем на расстоянии от оси крепления прижимов, большем, чем расстояние от этой оси до столбиков пьезоэлементов.

С наружной части кулачка регулировочные винты входят в гнездо в кулачке и вэаимодейстууют с ним через тарельчатые пружины 11, жесткость которых подобрана таким образом, что между опорными, контактирующими между собой поверхностями прижимов и кулачка, образуется зазор 12, величина которого определяется линейным размером столбика пьезоэлементов. С противоположной стороны прижимов выполнена рабочая поверхность 13.

На наружной цилиндрической части корпуса патрона закреплены токоподво; дящие кольца 14, соединенные с контакч тами 15, установленными с помощью нажимных винтов 16. Последние закреплены через изолирующую пластину в стакане 17, неподвижно установленном на корпусе шпиндельного узла станка и снабженном защитным уплотнением 18.

Предлагаемый патрон служит для обработки заготовок 19, положение которых при консольном их закреплении контролируется датчиками 20 известных типов. В корпусе патрона закреплены разъемы 21, связанные токопроводами

22 с пьезокерамическими элементами и токоподводящими кольцами.

Расстояние С между столбиками пьезоэлементов прямо пропорционально зависит от количества п пьезоэлементов в столбике и от пьезомодуля элемента.

Патрон работает следующим образом.

Заготовку 19, подаваемую в пространство между зажимными кулачками, закрепляют посредством приводного механизма 4. При этом величина усилия закрепления контролируется пьезокерамическими элементами 7 (частью их) и может быть выведена на регистрирующий прибор (не показан).

Далее по мере роста величины усилия, необходимого для надежного за крепления обрабатываемой детали, возникает перекос кулачков на угол ас вызываемый неравномерным выбором зазоров в направляющих ползунов 2.

Это приводит к неопределенности базирования детали и к возникновению по грешностей обработки. Кроме того, при закреплении обрабатываемой детали, ее ось смещается относительно оси патрона, что вызывается погрешностями самого механизма патрона вследствие износа и неточностей изготовления и монтажа. Эти погрешности непостоянны во времени и имеют тенденцию к увеличению, Поэтому патрону сообщается вращение вначале с малой частотой, задаваемой системой ЧПУ станка. В этот период по мере совершения заготовкой

10 одного полного оборота датчики

20, жестко эакрепленнъ|е на станке, 1426704 производят измерение погрешности положения заготовки в патроне, замеряя величину радиального биения ее образующей.

Датчики 20 выдают на блок управления электрический сигнал, пропорциональ5 ный возникшей погрешности, и соответствующее этому сигналу электрическое напряжение подается на обкладки пьезокерамических элементов 7. Под дейст вием напряжения в результате обратного пьезоэффекта размер по высоте столбика увеличивается, его свободный конец воздействует на прижим 8, поворачивая последний вокруг оси 9 и сжимая при этом пружины 11. В результате заготовка смещается данным прижимом в требуемом направлении до устранения имевшейся погрешности.

При этом возможно одновременное параллельное смещение двух прижимов кулачка 8 на одну и ту же величину, если подаваемые на пьезоэлементы 7 . напряжения одинаковы (U = U ) с компенсацией погрешности несовпадения 25 осей обрабатываемой .детали и патрона.

Такая поднастройка патрона произво-, дится, когда перекос кулачков нахо" дится в заданных пределах,. вследствие нормирования усилия закрепления заготовки.

В случае возникновения перекоса кулачков датчики 20 выдадут информацию о наклоне оси обрабатываемой заготовки по разности биения ее кон цов. Тогда на пьезокерамические эле менты 7 одного кулачка подается раз-. личное напряжение, что приводит ввиду различного воздействия прижимов 8 на заготовку 19 к выравниванию ее оси, т.е. к поднастройке углового положения.

Все указанные действия выполняются автоматически за короткое время, определяемое несколькими оборотами заготовки, когда показания датчиков, сигнализирующие о наличии погрешнос» ти, минимизируются до заданного уровня +

После окончания поднастройки патрону сообщается рабочая частота враще50 ния и производится обработка, в продолжении которой заготовка остается закрепленной прижимами 8. В этот период датчики 20 служат для измерения погрешностей, возникающих непосредственно при точении, например от- жиме консольного конца заготовки под действием усилия резания. В этом случае поднастройка положения оси обрабатьгваемой заготовки производится в описанной последовательности беэ отвода режущего инструмента.

Величина поднастроечных перемещений рабочих поверхностей прижимов 13 возрастает при расположении столбиков пьезоэлементов между винтами 10 и осями 9 их поворота и определяется величиной зазора 12. При этом усилие, развиваемое плоскими пьезокерамическими элементами 7, обеспечивает надежное закрепление заготовок 19 на протяжении всей обработки.

При переходе на обработку заготовок иного типоразмера кулачки 1 закрепляют на ползунах 2 в новом положении посредством винтов 6, а при обработке полых заготовок « поворачио вают на 180 . Связь пьезокерамических элементов с токоподводящими кольцами

l4 осуществляется через разъемы 21 и токопроводы 22. Это позволяет свободно снимать кулачки в случае необходимости, Таким образом, предлагаемый патрон обеспечивает поднастройку положения э аготовки как перед началом обработки,так и в течение ее,благодаря чему возрастает точность изготовления деталей на токарных станках с ЧПУ. Это способствует снижению трудоемкости последу» ющих окончательных операций. Выверка положения заготовок полностью автома тизирована и выполняется в кратчайшее время, не приводя к увеличению рабочего цикла обработки. По расчетным данным применение патрона, выпол- . ненного по предлагаемой схеме, позволит повысить точность обработки на станке нормальной точности на один квалитет. формула изобретения

Токарный самоцентрирующий патрон, содержащий корпус с установленными в нем с возможностью перемещения / зажимными, кулачками, каждый из которых снабжен механизмом подна". стройки положения зажимной поверхности кулачка, отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем регулирования усилия зажима в процессе обработки, каждый кулачок снабжен прижимами с рабочими поверхностями, а механизм поднастройки Bbf. полнен в виде подпружиненных винтов,.

1426704 установленных радиально в кулачках, предназначенных для взаимодействия с прижимами, и пьезокерамических столбиков, также радикально установленных в кулачках и предназначенных .для взаимодействия с прижимами, при этом прижимы установлены в кулачках параллельно друг другу с возможностью по-, 5 ворота относительно оси, параллельной оси патрона °. 1426704

Со с тав ит ель А. Гав рюшин

Техред А. Кравчук Корректор С.Пекмар

Редактор 10.Середа

Заказ 4806/12 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