Трехкулачковый самоцентрирующий токарный патрон

 

Союз Соввтскик

Социаяистическик

Ресиубп н

ОП ИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 1984704 (61) Дополнительное к авт. свид-ву 384631 (22) За я влено 1 3, 07. 81 (21) 3317394/25-08 (5I)M. Кл.

В 23 В 31/16 с присоединением заявки J4

9иудэрстеенве квинтет

СССР ао аелаи нзобретеккк к открытки (23) Приоритет (5Ç) УДК621,941, ° 3(088.8) Опубликовано 30,12,82. Бюллетень №48

Дата опубликования описания 30,12.82 (72) Автор. изобретения

Г. С. Ивасышин (71) Заявитель (54) ТРЕХКУЛАЧКОВЫЙ САИОЦЕНТРИРУЮЦИЙ

ТОКАРНЫЙ ПАТРОН

НосТНоН KoH4 HT 4 H *eH cllH рально-реечного механизма, вследствие несоответствия алгоритма изменения шага спирали в спирально-реечном механйзме алгоритму изменения нагрузки между несущими элементами.

g = t-СОИБ б

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в металлорежущих станках токарного, шлифовального (например спиралешлифовальных), à та1сже станках с копировальными механизмами, 5

По основному авт, ср. к" 384631 известен трехкулачковый самоцентрирующий токарный патрон со спирально-реечным механизмом перемещения. кулачков, в котором на посадочной поверхности спирального диска, выполнена кольцевая выточка глубиной больше половины рабочей высоты диска, а между посадочной поверхностью кор пуса патрона и цилиндрической поверхностью спирального диска, ограниченного торцом диска со стороны рабочих витков и торцом выточки, предусмотрен зазор, исключающий контакт 20 этих поверхностей в нагруженном сос-тоянии $ 1).

Недостатком известного патрона является повышение объемной и поверхЦель изобретения.- увеличение надежности и долговечности патрона за счет соответствия алгоритма изменения шага в спирально-реечном механизме алгоритму изменения нагрузки между несущими элементами.

Ф.

С этой целью направляющие канавки спирального диска и рейки кулачка выполнены Ilo эвольвенте с переменной в зависимости от шага спирали эволютой.

Эволюта эвольвенты описывается уравнением

984704 Я где S - номинальный шаг нарезки спи4 рального диска

$0

Q - сила, действующая в зацеплении, f - .проекция боковой поверхности спиральной нарезки на плоскость, перпендикулярную к .оси, q(z), - интенсивность распределения осевых сил в сечении z;

Ф ., - коэффициенты, зависящие от

I упругогеометрических пара> метров нарезки и всего соединения;

Н .- высота спирального диска, Е 5 - модули упругости материала кулачка и диска, высота рассматриваемого сечения, Fg- --площадь поперечного сечения кулачка

-I ч

F =F (z) - площадь поперечного се2. чения диска.

На фиг. 1 представлен предлагаемый патрон, общий вид на фиг. 2 - узел ю

А на фиг. 1 в увеличенном масштабе, .На фиг, 3 - профилирующая кривая, на фиг. 4 - вид Б на фиг, 2 - кулачок.

На втулке 1, напрессованной на ступицу 2 корпуса 3 патрона центрируется спиральный диск 4 с выточкой 5 на посадочной поверхности 6 диска 4.

Глубина выточки 5 h@ в известном изобретении определяется так:

=0,6 Н, где Н - рабочая высота диска 4.

Между цилиндрической поверхностью

7 спирального диска и посадочной по"

1 верхностью 6 втулки 1 выполнен зазор

h, величина которого может быть определена выражением h=0,06 H.

Наличие зазора h выточки 5 обуславливает равномерное распределение .нагрузки между витками при закрепле нии детали 8 за внутреннюю поверхность посредством кулачков 9, в которых со стороны уступов профилируется поднутрение 10, обеспечивающее изменение площади поперечного сечения кулачка по высоте свинчивания.

Ширина S поднутрения определяется выражением S=(---) Ь где Ь - тол5 щина кулачка, Образующая поднутрения может быть очерчена по гиперболическому косинусу или кривой максимального приближения, йапример, по дуге окружности

R=2 Н, где Н - высота кулачка.

Оптимальный характер распределения нагрузки обеспечивается преднамеренным изменением геометрических параметров спирали, например, шага спирали по эвольвенте с переменной .эволютой в соответствии с алгоритмом изменения нагрузки по высоте свинчивания, Текущие координаты точки М(х,у) профилирующей кривой в этом случае зависят от алгоритма изменения радиуса эволюты а, В результате профилирования направляющих канавок спирального диска и рейки по эвольвенте с переменной эволютой, каждой нагрузке в любом сечении спирально-реечного механизма соответствует свое изменение шага.

Переменный натяг по высоте свинчивания благоприятно влияет на распределение нагрузки, тем самым снижает объемную и поверхностную концентрацию напряжений, увеличивает надежность и долговечность патрона, Алгоритм изменения шага коррелирует с алгоритмом изменения нагрузки по высоте нарезки.

Переменное изменение шага по высоте нарезки в соответствии с изменением нагрузки между несущими элементами обеспечивается путем профилирования канавок спирального диска и рейки кулачка по эвольвенте с переменной в .зависимости от шага эволютой.

Необходимо отметить, что эвольвен" та с переменной эволютой не имеет аналогов в теории плоских кривых, Эвольвента с переменной эволютой характеризуется Rgconst 0 г= оо, где

R - радиус неподвижного круга, градиус подвижного круга.

Предлагаемая спираль обладает следующими положительными свойствами;

984704 б выравнивает нагрузку между несущими элементами, увеличивает прочность патрона, повышает несущуют способность патрона, расширяет технологические возможности патрона. . 5

Профилирование спирали по эвольвенте с переменной эволютой автоматически изменяет алгоритм изменения шага по высоте свинчивания в соответствии с фактическими условиями нагружения несущих элементов спирально-реечного механизма. Эту специфику эвольвенты с переменной эволютой необходимо учитывать при создании прецизионных спирально-реечных токарных патронов.

Таким профилированием спирали исключается возникновение дополнительных (расчетом не предусмотренных) нагрузок, и, следовательно, обеспечивается постоянство величины и направления расчетной нагрузки, .Корреляция алгоритма. изменения шага спирали алгоритму изменения нагрузки между несущими элементами rioвышает выносливость спирально-реечного механизма более чем на 304.

Формула изобретения

1, Трехкулачковый самоцентрирующий токарный патрон по авт. св, У 384631, отличающийся тем, что, с целью увеличения надежности и долговечности патрона, направляющие канавки спирального диска и рейки кулачка выполнены по эвольвенте с переменной в зависи.мости от шагф спирали эволютой. 4в

2. Токарнйй патрон по и. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что эволю" та эвольвенты описывается уравнением.

5<

С1= -- — 4ConSt, где „ - номинальный шаг нарезки.спирального диска сила действующая в зацепле( нии, проекция боковой поверхности спиральной нарезки на плоскость, перпендикулярную к оси, интенсивность распределения осевых сил в сечении z, коэффициенты, зависящие от упругогеометрических пара" метров нарезки и всего соединения, высота спи pBIlb ного ди ска у модули упругости материала кулачка и диска, высота рассматриваемого сечения, площадь поперечного сечения кулачка

Г

Н 4,Ea.Z

Р4 7. р =р()=4< ) g z.

F =Гу(7-)" площадь поперечного оече2 ния диска.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР 384631, кл. В 23 В 31/16, 1969 °