Зажимной патрон

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 23 В 31/28

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4839918/08 (22) 15.06,90 (46) 07,01,93. Бюл; М 1 (71) .Научно-производственный центр при

Николаевском кораблестроительном институте (72) П.К,Луций и В.П,Луций (73) П.КЛуций и В.П,Луций (56) Авторское свидетел ьство СССР

N1127699,,кл. В 23 В 31/16, 1982.,, Ы„„1787072 АЗ

2 .(54) ЗАЖИМНОЙ ПАТРОН (57) Использование: в станкостроении, в ча-стности в зажимных устройствах для крепления заготовок на станках токарной группы; в том числе на станках с ЧПУ и роботизированных комплексах. Сущность изобретения. механизм высокой редукции выполнен в виде планетарного редуктора, водило 11 которого связано с тремя шестернями 9, взаимодействующими с зубьями ко1787072

3 леса 5, расположенного в выточке планшайбы 4, в радиальном отверстии которой расположен подвижный упор 8, перемещаемый посредством пальцев 6 при повороте фиксатора 7 на угол а и стопорящий от вращения колесо 5. Водило выполнено в корпусе спирального диска 10, В ручном режиме фикса-. тор 7 устанавливается в положение Р, при котором ролик. кольца 6 выводит упор 8 из зацепления.с колесом 5, тем самым обеспечивая свободное его вращение. Механический зажим осуществляется следующим образом. Фиксатор 7 поворачивается на угол а из положения Р в положение А, при этом палец 6 перемещается и вводит подвижный упор 8 в одно иэ отверстий колеса 5, исключая возможность его вращения относительно корпуса патрона, в этом случае неподвижным звеном становится колесо 5. 3 ил .

10 кулачков ключом

20 ключом

35

45

Изобретение относится к станкостроению, а именно к зажимным устройствам для крепления заготовок на станках токарной группы.

В промышленности известны зажимные патроны, применяемые на станках различного исполнения. На универсальных станках применяется стандартный патрон, например, типа П вЂ” 250 с ручным приводом

На станках с ЧПУ, например, типа

16К20ФЗС5, 16К20ФЗСЗ2 и др, применяются в основном патроны специального исполнения с электроприводом на базе электромеханической головки типа ЭМГ50, ЭМà — 52 и др. Специальные патроны находят ограниченное применение, в основном для крепления калиброванных заготовок, обрабатываемых большими партиями, в виде ограниченного хода кулачков и сложности их переналадки при переходе с одной детали на другую, На практике в боль- шинстве случаев их заменяют стандартными патронами с ручным приводом кулачков

Известны также специальные зажимные патроны, например, с механическим перемещением кулачков и с ручным.и механическим перемещением кулачков, В известном патроне перемещейие кулачков обеспечивается как ат ручного привода ключом, так и от электромеханического привода без применения ручного ключа по общей кинематическай цепи вращения спирального диска, разрыв которой происходит при расположении .трех конических шестерен ручного привода в выемках, выполненных равномерно на венце конической шестерни промежуточного механизма, В этом положении вращение спирального диска и перемещение контактирующих с ним кулачков выполняются путам вращения одной из трех шестерен ручника привода ключом, При вращении конической шестерни промежуточного механизма от электропривода кони ческие шестерни ручного привода выходят из выемок, входят в зацепление с зубьями венца этой шестерйи и выполняют функции паразитных шестерен в кинематической цепи вращения спирального диска.

Известный патрон находит ограниченное применение на станках с ЧПУ и роботизированных комплексах и не применяется на универсальных станках токарной группы. вследствие его недостатков.

Технология крепления заготовок в кулачках патронов на Универсальных станках токарной группы выполняется по схеме: предварительный зажим, центровка и дозажим до требуемого усилия, Такая технология в известном патроне невыполнима, так как при зажатой в кулачках заготовке три конические шестерни ручного привода находятся. в зацеплении с зубьями шестерни промежуточного механизма и венца спирального диска, являясь жестким звеном кинематической цепи между электроприводом и спиральным диском, и повернуть любую из них ключом невозможна. В случае крепления сложных заготовок:после литья, ковки, штамповки и т.п. с некаблированной поверхностью для надежного-удерживания иногда требуется создание усилия; большего развиваемого электромеханическим приводом. Обеспечить дополнительное усилие зажима заготовке ключом по указанной причине невозможно. Рабочий ход кулачков

Н ограничен рабочей зоной зубьев на венце конического колеса промежуточного механизма, расположенной между коническими шестернями ручного привода, и не может как регулироваться, так и изменяться в сторону увеличения в зависимости ат состоя- ния поверхности исходной заготовки.

Поэтому типаж закрепленных заготовок ограничен, не обеспечивается также выбор оптимального хода кулачков.

Указанных недостатков лишен предлагаемый зажимной патрон, В корпусе патрона расположены кулачки со спирально-реечным механизмом их перемещения, спиральный диск которого связан с ручным приводом, 1787072 содержащим коническую передачу, и электромеханическим приводом с механизмом высокой редукции.

Отличительной особенностью предлагаемого патрона является снабжение его стопором и применение механизма высокой редукции в виде планетарного редуктора с сателлитами, водилом и центральным колесом внутреннего зацепления, причем водило связано со спиральным диском, центральное колесо внутреннего зацепления установлено в корпусе патрона с возможностью вращения, а стопор установлен в корпусе с возможностью радиального перемещения и предназначен для взаимодействия с отверстиями, выполненными на периферии центрального колеса.

В предлагаемом патроне зажим-разжим деталей в кулачках возможен как автономным применением ручного или .электромеханического привода, так и совместной их работой в любой последовательности, При этом ручной режим аналогичен, как и в стандартном зажимном патроне, что сохраняет в предлагаемом патроне все его технические возможности, В режиме зажима-разжима деталей от электромеханического привода обеспечивается регулировка и выбор оптимального хода кулачков в зависимости от состояния поверхности исходной заготовки.

Предлагаемый патрон отличается от известных, обеспечивает зажим-разжим в кулачках всего типажа деталей, обрабатываемых на станках с ЧПУ, роботизирован-. ных комплексах.

Целевым назначением предлагаемого патрона является повышение производительности труда станочников путем сокращения времени цикла зажима-разжима деталей.

Цель достигается автоматизацией процесса зажима-раэжима и снижением уровня ручного труда станочников. Процесс зажима-.разжима в патроне выполняется в двух режимах: ручном и автоматизированном.

Ручной режим является вспомогательным и выполняется путем вращения спирального диска ключом. В этом режиме время цикла зажима-разжима определяется станочником аналогично. как и стандартном зажимном патроне со спирально-реечным механизмом перемещения кулачков. Автоматизированный режим является основным и выполняется вращением спирального диска от электропривода путем нажатия станочником кнопки системы управления на универсальных станках и по программе на станках с ЧПУ, роботизированных комплексах, В этом режиме процесс зажима-разжимэ выполняется автоматически без применения ручного труда станочника, а время цикла определяется скоростью перемещения кулачков, величина которой зависит от . 5 редукции электропривода, Выходным звеном кинематической цепи передачи вращения спиральному диску от электродвигателя является встроенный в корпус патрона планетарный редуктор, выбором редукции ко10 торого и обеспечивается получение заданной скорости перемещения кулачков, а следовательно, и обеспечение оптимального времени длительности цикла зажимаразжима. По сравнению с ручным в этом

15 режиме время процесса зажиима-разжима уменьшается в среднем на 30%.

Повышение производительности труда станочника обеспечивается в резул ьтате выбора оптимальной скорости перемещения

20 кулачков, сокращения длительности цикла зажима-разжима деталей, исключения необходимости. применения ручного труда, а следовательно, снижения усталости и утомляемости станочников в течение смены.

25 На фиг.1 показан осевой разрез патро. на; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1; на фиг,3 — кинематическая схема привода перемещения кулачков, Патрон содержит электропривод 1, ме30 ханизм 2 привода, полую штангу 3, планшайбу 4, коренное колесо 5, палец 6 упора, фиксатор 7, подвижный упор 8, три конических шестерйи 9, спиральный диск 10, три шестерни водила 11, солнечное колесо 12, 35 кулачки 13 и 14, Полая штанга 3 связана шлицевым соединением с механизмом 2 привода и расположена внутри шпинделя станка. На переднем конце штанги 3, расположенном в корпусе. патрона, закреплено

40 солнечное колесо 12 планетарного редуктора, зубчатый венец которого находится в зацеплении с тремя шестернями водила 11, равномерно расположенными по окружности в его корпусе, Зубья шестерен водила 11

45 входят в зацепление с зубьями коренного колеса 5, расположенного и вращающегося в выточке планшайбы 4. В радиальном отверстии планшайбы 4 расположен подвижный упор 8, который перемещается

50 посредством пальцев.,6 при повороте фиксатора 7 на угол а и стопорит от вращения коренное колесо 5 планетарного редуктора. Водило планетарного редуктора выполнено в корпусе спирального диска 10, 55 На боковой поверхности корпуса спирального диска выполнено коническое колесо,зубья которого входят в зацепление с тремя коническими шестернями 9 ручного привода. каждая из которых вращается автономно ключом 14, 1787072 лежащая зажиму деталь 15 вставляется в кулачки 13 и выполняется ее зажим путем включения электропривода 1, который через механизм 2 привода передает вращение

5 по часовой стрелке полой штанге 3, расположенной внутри шпинделя станка. В результате получает вращение солнечное колесо 12 планетарного редуктора, закрепленное на переднем конце полой штанги 3, расположенном в корпусе патрона. Солнечное колесо через свой зубчатый венец. передает вращение трем. шестерням 11, равномерно расположенным по окружности в корпусе водила планетарного редуктора и .входящим в зацепление с зубьями неподвижного коренного колеса 5; При этом. вра. щение передается водилу, а следовательно, и спиральному диску 10, так как водило вы полнено в его корпусе, В результате враще-. ния спирального диска контактирующие с. ним кулачки. 13 перемещаются в радиальных пазах корпуса патрона на размер Н до зажима детали 15. По достижении заданного усилия зажима привод 1 вращенйя автоматически останавливается. Так как при механическом зажиме обеспечивается жес ткая связь между электроприводом 1 и кулачками 13, то зажим детали 15 происходит аналогично. выполнению этой операции путем вращения ключом 14 одной из трех.конических шестерен 9 без применения привода вращения, кото>рйе в этом режиме не используются и вращаются вхолостую.

При необходимости, например, контрольной проверки усилия зажима йеремещение кулачков 13 возможно выполнить путем вращения ключом 14 одной из трех конических шестерен-9 при зажатой детали

15. Для этого фиксатор 7 поворачивается на угол а из положения А в положение Р, т.е. используется ручной режим зажима и освобождения детали, описанной выше. В ре10 зажима-разжима выполняется аналогично, как и в стандартном патроне с ручным при- 15 водом вращения спирального диска ключом. Подлежащая зажиму деталь 15 вставляется в кулачки 13 патрона. Ключом

14 обеспечивается вращение по часовой стрелке одной из трех конических шестерен 20

35 кулачки 13 перемещаются на размер Н в обратном направлении и освобождают де- 40

Патрон работает следующим образом.

В зависимости от качества поверхности исходной заготовки и метода ее изготовления (из прутка, паковки, штамповки, литья и т.ri.) выбирается ручной или механический режим в процессе зажима-разжима. В ручном режиме фиксатор 7 устанавливается в положение Р. При этом ролик пальца 6, перемещаясь в пазу фиксатора 7 из радиуса R> на радиус И2, вводит упор 8 из зацепления с коренным колесом 5 планетарного редуктора и тем самым обеспечивается свободное его вращение. В этом режиме процесс

9, которая через коническую шестерню на спиральном диске 10 передает ему вращение. а следовательно, и перемещение контактирующих с ним кулачков 13 на размер Н в радиальных пазах корпуса патрона до зажима детали 15. При этом водило плайетарного редуктора, выполненное в корпусе спирального диска 10, вращается вхолостую, так как коренное колесо 5 свободно вращается в выточке планшайбы 4, а три конические шестерни 11 обкатываются по венцу неподвижного солнечного колеса 12, связанного с механизированным приводом, не передавая ему вращения.

Для. снятия детали обеспечивается вращение ключом 14 одной из трех конических шестерен 9 против часовой стрелки, В результате по той же кинематической цепи таль. Водило планетарного редуктора при этом вращается вхолостую в обратном направлении, как и в режиме зажима детали вместе со спиральным диском, Механический зажим и освобождение детали выполняется в следующей последовательности. Фиксатор 7 поворачивается на угол а из положения Р в положение А. При этом палец.6 упора перемещается в пазу фиксатора.7 из радиуса Rz на радиус R> и вводит подвижный упор 8 в одно из отверстий коренного колеса 5, выполненных на

его периферии, исключая возможность его вращения относительно. корпуса патрона.

Следовательно, в планетарном реду«торе неподвижным звеном становится коренное колесо 5.

В приводе 1 вращения по шкале (не показана) устанавливается требуемое усилие зажима детали в кулачках патрона, Подзультате обеспечиваются. регулировка и ". выбор оптимального усилия зажима, например, тонкостенных деталей, возможность в случае необходимости создания усилия зажима, большего развиваемого приводом 1 вращения; например, применения рычага на ручном ключе 14. Совместное применение ручного и электромеханического приводов обеспечивает зажим-разжим в патроне сложных деталей, в том числе, например, операции центровки, Предварительный за>ким и переустановка детали выполняются при центровке с применением электромеханического привода; а окончательный зажим после центровки производится ручным приводом. !

Для снятия детали привод 1 вращения включается в обратном направлении.

1787072

В результате полая штанга 3 вращается против часовой стрелки и через солнечное колесо 12 передает вращение трем шестерням

11 и водилу планетарного редуктора, а следовательно, и спиральному диску 10. При 5 этом кулачки 13 перемещаются в противоположном направлении на ход Н и освобождают деталь 15.

Ход кулачков Н определяется углом поворота выходного звена механизма 2 вращения 10 и может регулироваться в зависимости от качества поверхности исходной заготовки детали, например, поковка, штамповка, калиброванный прокат и т.п. Установленный оптимальный ход кулачков Н в процессе за- 15 жима-разжима деталей остается постоянным и обеспечивается автоматически системой управления электроприводом 1 (не показано).

Перемещение кулачков на любой раз- 20 мер зажима деталей в пределах рабочего хода Нма с производится"путем включения электродвигателя привода 1 в требуемом направлении или вращения ключом 14 одной из трех конических шестерен.9. 25

Наличие свободного пространства в корпусе патрона и сквозного отверстия по всей длине шпинделя позволяет зажимать прутки и детали с хвостовиками, При выходе из строя электропривода 30 или механизма вращения включается про-. стой станка ввиду возможности производить зажим-разжим деталей ключом вручную.

Применение в приводе 1 асинхронного 35 электродвигателя трехфазного тока позволяет использовать патроны на станках токарной группы без дополнительного подвода другой энергии.

Воэможность зажима прутков и деталей 40 с хвостовиками, а также выполнение опера- ций центровки расширяют область применения предлагаемого патрона по сравнению с известными как на станках

ЧПУ и роботизированных комплексах, так и 45 на универсальных токарных станках общего назначения. Испытание опытного образца предлагаемого образца предлагаемого патрона на универсальном станке токарной группы типа tK 62 подтверждает на практике возможность зажима-разжима всей номенклатуры деталей аналогично, как и с применением стандартного зажимного патрона типа П-250.со спирально-реечным. меха-. низмом перемещения кулачков ключом. С применением патрона обеспечивается механизация ручного труда станочников, сокращаются циклы зажима и освобождения деталей на 25 — 30, снижается утомляемость и усталость станочников, повышается производительность труда, увеличивается выпуск продукции на каждом станке до

3 — 5, В результате применения электропривода создается возможность автоматизации процесса зажима-разжима деталей и прутков, выполнять автоматическую на стройку кулачков патрона на заданный диаметр обрабатываемой детали по управляющей программе, а следовательно, встраивать станкй в автоматические линии или гибкие производственные системы, исключая ручную переналадку.

Ф о р м у л а и э о б р е т е.н и я

Зажимной патрон, в корпусе которого . расположены зажимные кулачки со спирально-реечным механизмом их перемещения, спиральный диск которого связан с ручным приводом, содержащим коническую передачу, и электромеханическим приводом с механизмом высокой редукции, о т л ич а ю щ и.й с я тем, что, с целью повышения производительности за счет сокращения времени процесса зажима-разжима, патрон снабжен стопором, а механизм высокой редукции выполнен в виде планетарного редуктора с сателлитами. водило связано со спиральным диском, центральное колесо внутреннего зацепления установлено в корпусе патрона с возможностью вращения, а упомянутый стопор установлен в корпусе с возможностью перемещения и предназначен для взаимодействия с отверстиями, выполненными на периферии упомянутого центрального колеса.

1787072 т, Составитель П.Луций

Т х е M,Mo r нтал.

Корректор

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент"; г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 ерд ре

Заказ 263 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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