Устройство для зажима обрабатываемой детали

 

Изобретение относится к области обработки деталей на металлорежущих станках. Устройство содержит зажимной патрон, смонтированный в рабочей зоне станка, и держатель обрабатываемой детали, надетый и прижатый к зажимному патрону. Первые и вторые элементы установки в заданное положение, выполненные, соответственно, на зажимном патроне и на держателе обрабатываемой детали, взаимодействуют таким образом, чтобы определить положение держателя обрабатываемой детали по трем осям координат и относительно угловой ориентации. Зажимной механизм закрепляет держатель обрабатываемой детали к зажимному патрону в определенном положении. Первые элементы установки в заданное положение образованы коническими центрирующими штифтами, а вторые - выемками в форме двухступенчатой канавки, имеющей два буртика. Кромки буртиков, выступающие по направлению к внутренней стороне канавки, имеют взаимное расстояние меньше, чем ширина конических центрирующих штифтов, измеренная в положении их касания кромок буртиков, в момент прижима держателя обрабатываемой детали к зажимному патрону. Изобретение позволяет увеличить сопротивление опрокидывающим и крутящим моментам, возникающим во время механической обработки обрабатываемой детали. 13 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к устройству для зажима обрабатываемой детали в определенном положении внутри рабочей зоны станка, содержащему зажимной патрон, приспособленный для закрепления внутри рабочей зоны станка, держатель обрабатываемой детали, приспособленный для крепления к зажимному патрону и прижатия к нему, и прижимной механизм для прижатия держателя обрабатываемой детали к зажимному патрону.

Такое устройство, хорошо известное на данном уровне техники, в первую очередь служит для зажима обрабатываемой детали, подвергаемой механической обработке, в рабочей зоне станка с очень большой точностью. Особенно важно, чтобы обеспечивалось также повторение точности. Другими словами, обрабатываемая деталь, помещенная на держатель обрабатываемой детали, должна быть зажата последовательно много раз в зажимном патроне, приспособленном к держателю обрабатываемой детали, и таким образом всегда будет иметь точно определенное положение по направлению оси X, по направлению оси Y, по направлению оси Z и также относительно угловой ориентации вокруг оси Z, например, в обстоятельствах, если держатель обрабатываемой детали, несущий обрабатываемую деталь, подвергаемую механической обработке, должен быть зажат в различных станках, в которых последовательно выполняют различные операции по механической обработке и каждый из которых оборудован идентичным зажимным патроном, или также на измерительных и испытательных станциях, оборудованных такими же зажимными патронами.

Такое устройство описано, например, в Европейском патенте №0255042. Это устройство содержит две пары устанавливающих в заданное положение регулировочных планок, которые выступают над поверхностью зажимного патрона, оборудованных контактными поверхностями для ориентации держателя обрабатываемой детали по направлениям осей Х и Y. Более того, предусмотрены четыре штифта, которые также выступают над поверхностью зажимного патрона. Эти штифты обеспечивают определение положения держателя обрабатываемой детали по оси Z. Держатель для подгонки обрабатываемой детали включает плоскую поверхность, приспособленную для опоры на вышеуказанные штифты, выполненные на зажимном патроне. Более того, на поверхности обрабатываемой детали выполнены две пары канавок, расположение которых соответствует одной из устанавливающих в заданное положение регулировочных планок. Канавки снабжены упругими ребрами, предназначенными для опоры на контактные поверхности регулировочных планок зажимного патрона. Держатель обрабатываемой детали имеет центральное отверстие, в которое заходит работающий на растяжение болт, посредством которого передается усилие прижатия, требуемое для поддержания определенного расположения между держателем обрабатываемой детали и зажимным патроном. Таким образом, зажимной патрон содержит центрально расположенный механизм шарового затвора, взаимодействующий с болтом, работающим на растяжение.

Недостаток вышеописанного известного устройства состоит в том, что оно является относительно нестабильным, в особенности если большие или более тяжелые, соответственно, обрабатываемые детали должны быть подвергнуты механической обработке. Таким образом, оно не может оказывать сопротивление высоким опрокидывающим моментам или крутящим силам, которые могут возникнуть, в частности, в случаях операций резания. Увеличение размера устройства, которое повысит стабильность, является нежелательным в ряде случаев в связи с ограниченным располагаемым пространством.

Таким образом, техническим результатом настоящего изобретения является создание устройства для зажима обрабатываемой детали в определенном положении внутри рабочей зоны станка, в котором держатель обрабатываемой детали прижат к зажимному патрону, и таким образом обрабатываемая деталь, подвергаемая механической обработке, имеет значительно повышенное сопротивление опрокидывающим моментам и крутящим силам, одновременно предотвращается опасность перемещения держателя обрабатываемой детали и обрабатываемой детали относительно зажимного патрона благодаря поддержанию желаемых небольших размеров и очень высокой точности расположения держателя обрабатываемой детали относительно зажимного патрона, в особенности также в случаях повторения зажимов, как было объяснено выше.

Этот технический результат достигается тем, что устройство для зажима обрабатываемой детали в определенном положении в рабочей зоне станка содержит зажимной патрон, приспособленный для закрепления в рабочей зоне станка, держатель обрабатываемой детали, приспособленный для закрепления к зажимному патрону и прижатия к нему, и прижимной механизм для прижатия держателя обрабатываемой детали к зажимному патрону, приспособленный для перевода из положения высвобождения в положение зажима, и, наоборот, причем указанный зажимной патрон содержит первые элементы установки в заданное положение, а держатель обрабатываемой детали содержит вторые элементы установки в заданное положение, при этом первые и вторые элементы установки в заданное положение приспособлены для взаимодействия таким образом, чтобы определять положение держателя обрабатываемой детали относительно зажимного патрона по трем осям координат, каждая из которых проходит перпендикулярно остальным, а также относительно угловой ориентации, и причем зажимной механизм способен закреплять держатель обрабатываемой детали к зажимному патрону, когда он переведен в положение зажима для сохранения определенного положения. Согласно изобретению первые элементы установки в заданное положение содержат конические центрирующие штифты, вторые элементы установки в заданное положение содержат выемки в форме двухступенчатой канавки, имеющей два буртика, кромки которых выступают по направлению к внутренней стороне канавки и имеют взаимное расстояние, которое несколько меньше, чем ширина конических центрирующих штифтов, измеренная между их положениями, которые касаются кромок, когда держатель обрабатываемой детали прижат к зажимному патрону.

Для дополнительного увеличения требуемого высокого сопротивления непредвиденным изменениям положения, вызываемым опрокидывающими и крутящими моментами, возникающими под действием тяжелой нагрузки, в предпочтительном варианте выполнения устройства предусмотрено, что центрирующие штифты равномерно распределены вдоль кромки верхней поверхности зажимного патрона, причем, по меньшей мере, периферические расположенные напротив боковые поверхности центрирующих штифтов наклонены по отношению к оси Z устройства.

Угол наклона боковых поверхностей центрирующих штифтов находится в пределах между 3 и 9°.

Первые элементы установки в заданное положение могут дополнительно содержать приподнятые части поверхности, расположенные на верхней поверхности зажимного патрона и проходящие вплоть до его кромки.

Зажимной патрон может иметь, по существу, цилиндрическую форму, и держатель обрабатываемой детали может иметь, по существу, форму полого цилиндра, закрытого на одном торце пластиной, по существу, кольцевой формы, так что зажимной патрон заключен в держатель обрабатываемой детали, когда устройство находится в положении зажима.

Дополнительное увеличение сопротивления большим крутящим силам может быть достигнуто, если выемки подвергнуты механической обработке для образования буртиков, которыми снабжена верхняя часть держателя обрабатываемой детали, причем буртики выступают по направлению к внутренней стороне полого цилиндрического держателя обрабатываемой детали, а положение выемок соответствует положению центрирующих штифтов, выполненных на зажимном патроне.

Вторые элементы установки в заданное положение дополнительно могут содержать плоские подвергнутые механической обработке части поверхностей буртиков, выполненных на держателе обрабатываемой детали, причем части поверхностей приспособлены для опоры на приподнятые части поверхностей, которыми снабжена верхняя поверхность зажимного патрона.

Зажимной патрон и держатель обрабатываемой детали могут иметь центральное отверстие для приема удлиненных обрабатываемых деталей.

Прижимной механизм может содержать действующее по периферии прижимное средство со множеством прижимных шариков, равномерно распределенных вдоль периферии зажимного патрона, и держатель обрабатываемой детали содержит круговую канавку, расположенную на его внутренней цилиндрической поверхности, причем прижимные шарики приспособлены для взаимодействия с круговой канавкой. При этом зажимной патрон может содержать круговую камеру и зажимной механизм содержит круговую гильзу, смещаемую пружинами и смонтированную с возможностью осевого перемещения в круговой камере, причем прижимные шарики опираются на круговую гильзу, которая приспособлена для вдавливания зажимных шариков в круговую канавку, выполненную в держателе обрабатываемой детали, когда круговая гильза перемещается в осевом направлении.

Прижимные шарики могут быть размещены в радиально проходящих отверстиях, выполненных в зажимном патроне и равномерно распределенных вдоль его периферии.

Прижимное средство может содержать двенадцать прижимных шариков.

Круговая канавка, выполненная в держателе обрабатываемой детали, может иметь в сечении, по существу, форму буквы V.

Осевое положение круговой канавки, выполненной в держателе обрабатываемой детали, может определяться таким образом, что прижимные шарики могут заходить в круговую канавку, выполненную в держателе обрабатываемой детали, когда держатель обрабатываемой детали свободно лежит на зажимном патроне, причем плоскость симметрии круговой канавки, выполненной в держателе обрабатываемой детали, расположена немного выше центров прижимных шариков, вставленных в радиально проходящие отверстия.

Далее конструктивное исполнение устройства в соответствии с изобретением будет описано со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 изображает перспективный вид зажимного патрона;

фиг.2 - вид сверху зажимного патрона, показанного на фиг.1;

фиг.3 - перспективный вид держателя обрабатываемой детали;

фиг.4 - вид снизу держателя обрабатываемой детали, показанной на фиг.3;

фиг.5 - вид в сечении держателя обрабатываемой детали по линии V-V на фиг.4;

фиг.6 - схематический частичный вид в разрезе центрального отверстия и центрального штифта в увеличенном масштабе;

фиг.7 - вид в сечении зажимного патрона по фиг.1 по линии VII-VII на фиг.2;

фиг.8 - вид в сечении зажимного патрона по линии VIII-VIII на фиг.2;

фиг.9 - вид в сечении зажимного патрона по линии IХ-IХ на фиг.2.

Устройство для зажима обрабатываемой детали в определенном положении внутри рабочей зоны станка содержит, с одной стороны, зажимной патрон 1, показанный на фиг.1, 2 и 7-9, и, с другой стороны, держатель 25 обрабатываемой детали, показанный на фиг.3-5. В то время, как зажимной патрон, по существу, приспособлен для закрепления в рабочей зоне станка (не показано на чертежах), держатель обрабатываемой детали 25 служит для того, чтобы в него вставлялась и удерживалась обрабатываемая деталь, подлежащая механической обработке. Применяемое в данном описании выражение "обрабатываемая деталь" необходимо понимать в общем смысле, в частности, обрабатываемая деталь может представлять собой инструмент, подлежащий механической обработке, например, электрод для устройства электроэрозионной обработки.

Как можно увидеть, в частности, на фиг.7-9, зажимной патрон 1 в основном содержит три части, то есть основную часть или основной элемент 2, промежуточную часть 3 и головную часть 4. В варианте выполнения устройства, показанном на чертежах, основной элемент 2 имеет форму круглого диска или плоской детали, в которой выполнено центральное отверстие 5, которое будет дополнительно объяснено далее. Промежуточная часть 3 снабжена центральным отверстием 6, имеющим тот же диаметр, что и отверстие 5, и имеющим форму цилиндрического или трубчатого элемента. Она соединена с основным элементом 2 посредством винтов 7. Головная часть 4 также имеет центральное отверстие 8, того же диаметра, что и отверстия 5, 6. Она имеет, по существу, форму горшка или шляпы, внутренний диаметр которого больше, чем наружный диаметр промежуточной части 3. Головная часть 4, с одной стороны, соединена с основным элементом 2 посредством винтов 9 и, с другой стороны, соединена с промежуточной частью 3 посредством винтов 10. В конце концов, головная часть 4 снабжена наружным периферическим буртиком 20. В верхнюю поверхность этого буртика 20 вставлен уплотнительный элемент 21.

Посредством вышеописанной конструкции крайне жесткий и устойчивый на изгиб корпус зажимного патрона выполнен так, что, кроме того, он может быть легко разобран, например, с целью ремонта.

Верхняя поверхность 24 головной части 4 снабжена четырьмя выступающими центрирующими штифтами 22, которые имеют, по существу, призматическую форму и расположены равномерно распределенными вдоль участка кромки верхней поверхности 24 головной части 4. Два расположенных напротив центрирующих штифта 22 определяют удлинение по оси X, в то время как остальные два расположенных напротив центрирующих штифта 22 определяют удлинение по оси Y, проходящей перпендикулярно оси X. Точка пересечения оси Х и оси Y определяет ось Z (фиг.7-9), проходящую перпендикулярно к оси Х и к оси Y. Как будет дополнительно объяснено позже, по меньшей мере, две периферические расположенные напротив боковые поверхности центрирующих штифтов 22 слегка наклонены по отношению к оси Z.

Более того, верхняя поверхность 24 головной части 4 снабжена четырьмя плоскими частями 23 поверхности, каждая из которых проходит в данном варианте исполнения радиально между двумя примыкающими центрирующими штифтами 22. Части 23 поверхности слегка выступают над верхней поверхностью 24 головной части 4. Эти части 23 поверхности служат осями координат Z, как будет дополнительно объяснено ниже.

Конструкция держателя обрабатываемой детали 25 показана на фиг.3-5. Как можно увидеть в особенности на фиг.3 и 5, сплошной держатель 25 обрабатываемой детали содержит периферическую часть 26, имеющую, по существу, цилиндрическую или трубчатую форму, а также верхнюю часть 27 в форме кольца. Внутренний диаметр периферической части 26, по существу, соответствует наружному диаметру головной части 4 зажимного патрона 1, конечно, с небольшим зазором, так что держатель обрабатываемой детали 25 может быть надет на зажимной патрон 1.

Во внутренней стенке периферической части 26 держателя 25 обрабатываемой детали выполнена круговая канавка 28, причем две боковые стенки круговой канавки 28 проходят конически одна от другой, если смотреть по направлению к внутренней стороне периферической части 26. Другими словами, круговая канавка 28 имеет, по существу, поперечное сечение в форме буквы V. Цель и задача этой круговой канавки 28 будут дополнительно описаны ниже.

Верхняя часть 27 держателя 25 обрабатываемой детали снабжена буртиком 29 в форме кольца, выступающим по направлению к внутренней стороне периферической части 26. Таким образом, средний диаметр буртика 29, по существу, соответствует диаметру круга, вдоль которого расположены четыре центрирующих штифта 22, выполненные на головной части 4 зажимного патрона 1. Передняя поверхность этого буртика 29, который выступает по направлению к внутренней стороне периферической части 26 держателя 25 обрабатываемой детали, слегка отшлифована как плоскость и служит осью координат Z держателя 25 обрабатываемой детали. Она приспособлена для взаимодействия с вышеуказанными частями 23 плоской поверхности, выполненными на верхней поверхности 24 головной части 4 зажимного патрона 1. Более того, вышеуказанная передняя поверхность снабжена четырьмя выемками 30, равномерно распределенными вдоль периферии этой передней поверхности. Точная конструкция этих выемок будет дополнительно описана ниже. В любом случае эти четыре выемки 30 приспособлены для взаимодействия с четырьмя центрирующими штифтами 22, выполненными на верхней поверхности 24 головной части 4 зажимного патрона 1.

Хотя четыре центрирующих штифта 22 и четыре выемки 30, взаимодействующие между собой, показаны и описаны в настоящем варианте, понятно, что возможно также выполнить три, шесть, восемь или большее число, входящее в математическое подмножество зацепления Хирта центрирующих штифтов 22 и выемок 30 с целью обеспечения установки в заданное положение держателя 25 обрабатываемой детали по отношению к зажимному патрону 1 по направлению осей Х и Y, так же как относительно угловой ориентации.

На фиг.6 показан схематический частичный вид в разрезе центрирующей выемки 30 и центрирующего штифта 22 в увеличенном масштабе. Выемка 30 выполнена как двухступенчатая канавка и содержит два буртика 31а, 31b. Как отмечено ранее, центрирующие штифты 22 являются слегка коническими вследствие того, что, по меньшей мере, две периферические расположенные напротив боковые поверхности центрирующих штифтов 22 слегка наклонены по отношению к оси Z. На практике угол наклона может находиться в пределах между 3 и 9°. Кромки 32а, 32b соответственно буртиков 31а, 31b, выступающие по направлению к внутренней стороне канавки 30, предназначены для определения положения держателя 25 обрабатываемой детали по отношению к зажимному патрону 1 по направлению осей Х и Y, так же как относительно угловой ориентации. Таким образом, расстояние между кромками 32а, 32b несколько меньше, чем ширина конического центрирующего штифта 22, входящего в зацепление с выемкой 30, измеренная между точками или линиями контакта двух расположенных напротив боковых поверхностей штифта 22, когда обрабатываемая деталь крепко зажата в зажимном патроне 1.

Взаимные размеры держателя 25 обрабатываемой детали и зажимного патрона 1 выбираются так, чтобы привести к следующему результату.

Если держатель 25 обрабатываемой детали свободно лежит на зажимном патроне 1, центрирующие штифты 22 входят в зацепление с соответствующими центрирующими выемками 30, посредством чего боковые поверхности 22а центрирующих штифтов 22 вступают в линейный контакт с кромками 32а, 32b, соответственно, буртиков 31а, 31b, соответственно. При этих условиях плоская шлифованная торцевая поверхность буртика 29 держателя 25 обрабатываемой детали, служащая осью координат Z держателя 25, еще не примыкает к частям плоской поверхности 23, которыми снабжена головная часть 4 зажимного патрона 1, выступающим несколько выше его верхней поверхности и служащим осью координат Z зажимного патрона 1.

В этом положении возникает небольшой зазор между торцевой поверхностью буртика 29 и поверхностью частей 23 с шириной в несколько сотых миллиметра. С другой стороны, особое значение имеет тот факт, что положение держателя 25 обрабатываемой детали по отношению к зажимному патрону 1 в направлениях осей Х и Y, так же как относительно угловой ориентации, окончательно определено.

Когда держатель 25 обрабатываемой детали свободно лежит на зажимном патроне 1 и окончательно установлен в заданное положение по отношению к направлениям осей Х и Y, так же как относительно угловой ориентации, зажимной механизм, который будет описан ниже, действует так, что держатель 25 обрабатываемой детали прижимается к зажимному патрону 1, на практике с силой в диапазоне между 2000 и 3000 Н. Под действием этой прижимающей силы, действующей в направлении оси Z, буртики 31а и 31b, соответственно, упруго деформируются на участке их кромок 32а и 32b, соответственно, в особенности до такого значения, что торцевая поверхность буртика 29 держателя 25 обрабатываемой детали примыкает к слегка приподнятым частям поверхности 23 головной части 4 зажимного патрона 1. Результатом этого является то, что держатель обрабатываемой детали 25 точно установлен в заданное положение по отношению к зажимному патрону 1, так же как в направлении оси Z.

Прижимающая сила, требуемая для прижатия держателя обрабатываемой детали 25 к зажимному патрону 1, создается в данном варианте исполнения следующим образом:

Благодаря уже упомянутому факту, что внутренний диаметр головной части 4 больше, чем наружный диаметр промежуточной части 3, создается круговая камера 11 между этими двумя частями 3, 4. Круговую камеру 11 уплотняют посредством подходящих уплотнительных элементов, показанных на чертежах (фиг.7-9), но не имеющих подробных ссылок. Внутрь этой круговой камеры 11 вставляют круговую гильзу 12 таким образом, что она может перемещаться вдоль центральной оси Z зажимного патрона 1. Круговая гильза 12 снабжена множеством глухих отверстий 13, которые равномерно распределены вдоль ее периферии и каждое из которых приспособлено для приема растягивающей или зажимающей пружины 14. Пружины 14 опираются на нижнюю поверхность головной части 4 и смещают круговую гильзу 12 вниз. Более того, круговая гильза 12 снабжена наружной периферической канавкой 15. Нижняя боковая стенка этой канавки 15 наклонена наружу вниз. Эта канавка 15 служит для того, чтобы в нее частично заходило множество прижимных шариков 18.

Под круговой гильзой 12 расположена полая круговая камера 16, соединяющаяся с соединительным отверстием 17, выполненным в основном элементе 2. Посредством этого соединительного отверстия 17 круговая камера 16 может быть заполнена сжатым воздухом, действующим на круговую гильзу 12 и двигающим последнюю вверх против давления пружин 14.

Головная часть 4 снабжена множеством радиально проходящих отверстий 19, имеющих диаметр, который по существу соответствует диаметру прижимных шариков 18, и служащих для того, чтобы в них заходили эти прижимные шарики 18. Уровень высоты этих отверстий 19 и уровень высоты периферической канавки 15 находится в таком соотношении, что зажимные шарики 18, вставленные в отверстия 19, могут входить в периферическую канавку 15, если круговая гильза 12 под действием сжатого воздуха в круговой камере 16 и против усилия пружин 14 перемещается в ее самое верхнее положение. Таким образом, прижимные шарики 18 могут заходить в периферическую канавку 15 до такой степени, что прижимные шарики не выступают выше наружной периферии головной части 4.

Осевое положение круговой канавки 28, т.е. уровень высоты по отношению к оси Z, определяется тем, что прижимные шарики 18, схематически обозначенные на фиг.5, могут заходить в канавку 28, если держатель 25 обрабатываемой детали свободно лежит на зажимном патроне 1. В этом положении прижимные шарики 18 несколько смещены вниз в осевом направлении по отношению к проходящей в осевом направлении плоскости симметрии S-S круговой канавки 28. Другими словами, если держатель 25 обрабатываемой детали свободно лежит на зажимном патроне 1, вышеуказанная плоскость симметрии S-S круговой канавки 28 расположена несколько выше центра шариков 18, вставленных в отверстия 19 промежуточной части 3 зажимного патрона 1.

Осевое положение круговой канавки 28 в держателе обрабатываемой детали 25 определяется таким образом, что прижимные шарики 18 зажимного патрона 1 могут заходить в канавку 28, если держатель 25 обрабатываемой детали свободно лежит на зажимном патроне 1, причем плоскость симметрии S-S круговой канавки 28 расположена немного выше центров прижимных шариков 18, вставленных в радиально проходящие отверстия 19 промежуточной части 3 зажимного патрона 1. С другой стороны, для того, чтобы обеспечить, чтобы держатель 25 обрабатываемой детали свободно лежал на зажимном патроне 1, прижимные шарики 18 зажимного патрона 1 должны находиться во втянутом положении. Это достигается (фиг.7-9) путем подачи сжатого воздуха в круговую камеру 16 под круговой гильзой 12, в результате чего круговая гильза 12 вынуждена совершать движение вверх против давления пружин 14. Таким образом, периферическая канавка 15, выполненная в круговой гильзе 12, передвигается в положение, когда она находится на одной линии с прижимными шариками 18, так что последние могут заходить в канавку 15 и не выступают над поверхностью промежуточной части 3 зажимного патрона 1.

После того как держатель 25 обрабатываемой детали будет помещен на зажимной патрон 1 и установлен в заданное положение по направлениям осей Х и Y, так же как относительно его угловой ориентации, избыточное давление в круговой камере 16 прекращается, результатом чего является то, что круговая гильза 12 движется вниз под влиянием силы давления пружин 14. Таким образом, зажимные шарики 18 вдавливаются в круговую канавку 28 держателя 25 обрабатываемой детали. В связи с вышеуказанным слегка асимметричным опорным положением между зажимными шариками 18 и круговой канавкой 28 и благодаря тому, что круговая канавка 28 имеет V-образную конструкцию, как видно на чертеже в поперечном сечении, держатель 25 обрабатываемой детали прижимается к зажимному патрону 1 так, что, как уже было указано, торцевая поверхность буртика 29 держателя обрабатываемой детали 25 примыкает к слегка поднятым частям поверхности 23 головной части 4 зажимного патрона 1. Результатом этого является то, что держатель обрабатываемой детали 25 точно устанавливается в заданное положение по отношению к зажимному патрону 1 также в направлении оси Z, и операция зажима заканчивается.

Из этих объяснений очевидно, что прижимающая сила, действующая параллельно направлению оси Z, передается посредством прижимных шариков 18 держателю обрабатываемой детали 25 для того, чтобы прижать последний к зажимному патрону 1, в частности, в данном варианте выполнения по двенадцати местам, равномерно распределенным вдоль периферии промежуточной части 3 зажимного патрона 1. Другими словами, вся прижимающая сила, действующая на держатель обрабатываемой детали 25, представляет собой сумму двенадцати индивидуальных компонентов прижимающей силы, каждый из которых передается одним из двенадцати прижимных шариков 18. Таким образом, линии воздействия этих компонентов прижимающей силы расположены на цилиндрической поверхности MF (фиг.2, 5 и 7-9), которая проходит, в зависимости от выбранного размера зажимного патрона 1 и держателя обрабатываемой детали 25, а также в зависимости от точного расположения центрирующих штифтов 22, выемок 30 и торцевой поверхности буртика 29 через эти элементы 22, 30 и 29, т.е. пересекает эти элементы или проходит непосредственно рядом с этими элементами, предпочтительно слегка наружу от них. Таким образом, обеспечивается, что прижимающая сила действует точно в тех местах, где она действительно требуется и, следовательно, изгибающие усилия, присутствующие в держателях обрабатываемой детали, по известному уровню техники, сильно уменьшаются и полностью предотвращаются, соответственно. Более того, опрокидывающие моменты, возникающие во время механической обработки обрабатываемой детали, значительно больше амортизируются, чем в случае держателя обрабатываемой детали по известному уровню техники с центральным зажимным устройством.

Понятно, что круговая гильза 12 может приводиться в действие вместо сжатого воздуха также гидравлически.

Окончательная форма выемок 30 держателя обрабатываемой детали 25 предпочтительно выполняется путем пластической деформации, например, путем штампования. Таким образом, очень высокая точность может быть достигнута даже при серийном производстве. Массивные центрирующие штифты 22, имеющие слегка наклоненные боковые поверхности, обеспечивают во взаимодействии с выемками 30 передачу даже больших крутящих моментов.

В стабильность и жесткость системы зажимной патрон/держатель обрабатываемой детали в положении зажима вносит свой вклад также то обстоятельство, что держатель обрабатываемой детали, включающий его центрирующие элементы в направлениях осей X, Y и Z, и угловой ориентации представляет собой одну сплошную конструкцию. Посредством формы держателя 25 обрабатываемой детали, по существу, в виде горшка или шляпы, существенные части и элементы зажимного патрона 1 охватываются тогда, когда система находится в работе, посредством чего конкретно центрирующие элементы 22, 23 и 30 хорошо защищены от загрязнения. Такая защита улучшается путем наличия уплотнительного элемента 21 (фиг.7-9), расположенного на верхней стороне буртика 20, на котором лежит нижняя торцевая поверхность периферической части 26 держателя 25 обрабатываемой детали.

Наличие центральных отверстий 5, 6 и 8, соответственно, в основном элементе 2, в промежуточной части 3 и в головной части 4, соответственно, в связи с конструкцией, по существу, кольцевой формы держателя 25 обрабатываемой детали обеспечивает также зажим и механическую обработку удлиненных механических деталей. Например, лопасти турбин или роторы турбин могут быть помещены в вышеуказанные отверстия для механической обработки так называемого "пихтового дерева" лопастей турбин.

Если можно обойтись без вышеуказанных центральных отверстий зажимной системы в соответствии с настоящим изобретением, возможно предусмотреть дополнительный центральный зажимной механизм для того, чтобы дополнительно увеличить прижимающую силу, оказывающую давление на держатель обрабатываемой детали, или обеспечить дополнительную независимую зажимную систему, известную по данному уровню техники, например, для того, чтобы зажимать маленькие обрабатываемые детали.

Формула изобретения

1. Устройство для зажима обрабатываемой детали в определенном положении в рабочей зоне станка, содержащее зажимной патрон, выполненный с возможностью закрепления в рабочей зоне станка, держатель обрабатываемой детали, выполненный с возможностью крепления и прижатия к зажимному патрону, и прижимной механизм для прижатия держателя обрабатываемой детали к зажимному патрону, выполненный с возможностью перевода из положения высвобождения в положение зажима и наоборот, при этом указанный прижимной механизм в положении зажима служит для крепления держателя обрабатываемой детали к зажимному патрону для сохранения определенного положения, а зажимной патрон и держатель обрабатываемой детали содержат первые и вторые элементы установки в заданное положение, соответственно, служащие для определения положения держателя обрабатываемой детали относительно зажимного патрона по трем осям X, Y, Z координат, каждая из которых проходит перпендикулярно остальным, а также относительно угловой ориентации, отличающееся тем, что первые элементы установки в заданное положение содержат конические центрирующие штифты, вторые элементы установки в заданное положение содержат выемки в форме двухступенчатой канавки, имеющей два буртика, кромки которых выступают по направлению к внутренней стороне канавки и имеют ширину меньше, чем ширина каждого из конических центрирующих штифтов, измеренная между точками или линиями контакта кромок с коническим центрирующим штифтом в положении прижатия держателя обрабатываемой детали к зажимному патрону.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что конические центрирующие штифты равномерно распределены вдоль кромки верхней поверхности зажимного патрона, причем, по меньшей мере, периферические расположенные напротив боковые поверхности каждого из конических центрирующих штифтов наклонены по отношению к оси Z устройства.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что угол наклона боковых поверхностей центрирующих штифтов находится в пределах между 3 и 9°.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первые элементы установки в заданное положение дополнительно содержат выступающие части поверхности, радиально расположенные на верхней поверхности зажимного патрона.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что зажимной патрон выполнен цилиндрическим, а держатель обрабатываемой детали в форме полого цилиндра, закрытого на одном торце кольцевой пластиной из условия заключения зажимного патрона в держатель обрабатываемой детали при нахождении устройства в положении зажима.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что буртики вторых элементов установки образованы путем механической обработки выемок и выступают по направлению к внутренней стороне полого цилиндрического держателя обрабатываемой детали, а положение выемок соответствует положению центрирующих штифтов, выполненных на зажимном патроне.

7. Устройство по п.4, отличающееся тем, что вторые элементы установки в заданное положение дополнительно содержат образованные механической обработкой плоские буртики, выполненные на держателе обрабатываемой детали и служащие для опоры на выступающие части поверхностей, которыми снабжена верхняя поверхность зажимного патрона.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в зажимном патроне и держателе обрабатываемой детали выполнено центральное отверстие для приема удлиненных обрабатываемых деталей.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что прижимной механизм содержит действующее по периферии прижимное средство в виде множества прижимных шариков, равномерно распределенных вдоль периферии зажимного патрона, а в держателе обрабатываемой детали выполнена круговая канавка, расположенная на его внутренней цилиндрической поверхности и служащая для взаимодействия с прижимными шариками.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что зажимной патрон содержит круговую камеру, а прижимной механизм содержит круговую гильзу, смонтированную с возможностью осевого перемещения посредством пружин в круговой камере, причем прижимные шарики оперты на круговую гильзу, выполненную с возможностью их вдавливания в упомянутую круговую канавку при перемещении круговой гильзы в осевом направлении.

11. Устройство по п.9, отличающееся тем, что прижимные шарики размещены в отверстиях, радиально выполненных в зажимном патроне и равномерно распределенных вдоль его периферии.

12. Устройство по одному из пп.9-11, отличающееся тем, что количество прижимных шариков составляет двенадцать.

13. Устройство по п.9, отличающееся тем, что круговая канавка выполнена в сечении V-образной.

14. Устройство по одному из пп.9-13, отличающееся тем, что осевое положение круговой канавки определено из условия захождения в нее прижимных шариков, когда держатель обрабатываемой детали свободно лежит на зажимном патроне, причем плоскость симметрии круговой канавки расположена выше центров прижимных шариков, размещенных в радиально выполненных отверстиях.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9