ПАТРОН ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ КОНЦЕВОГО РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА Российский патент 1995 года по МПК B23B31/02 

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано для закрепления сверл, концевых фрез с цилиндрическим хвостовиком, метчиков и других инструментов.

Известен патрон для закрепления концевого режущего инструмента с цилиндрическим хвостовиком, содержащий корпус с коническим гнездом и наружной резьбой, цангу, размещенную в коническом гнезде корпуса с возможностью осевого перемещения, установленную на резьбе корпуса накидную гайку с нажимным кольцом, одним концом соединенным с гайкой через установленные в кольцевых канавках гайки и кольца тела качения, а другим с цангой через бурт и кольцевой паз [1] При перемещении гайки по резьбе корпуса нажимноe кольцo без вращения перемещается за гайкой, взаимодействует со свободным концом цанги, перемещая ее в осевом направлении в коническое гнездо корпуса с обжатием хвостовика устанавливаемого инструмента.

Замена трения скольжения на трение качения между торцовыми поверхностями цанги и нажимного кольца накидной гайки позволяет получить значительное усилие зажима и устанавливать инструмент с диаметром хвостовика до 40 мм. Тем не менее практика показывает, что при возрастании диаметра режущего инструмента установка его в известный патрон по гладкому цилиндрическому хвостовику становится менее надежной от поворота, чем при малых диаметрах. Поэтому многие известные зарубежные станкостроительные фирмы создали патроны, в которых для большей надежности крепления инструмента (от проворота и вытягивания из патрона) применена дополнительная фиксация через лапку, наклонную лыску, резьбу на конце хвостовика и др. Однако это усложняет конструкцию патрона, увеличивает продолжительность времени крепления инструмента, а самое главное увеличивает трудоемкость изготовления и себестоимость инструмента по сравнению с инструментом, имеющим чисто цилиндрический хвостовик.

Задача изобретения заключается в разработке такой конструкции патрона для закрепления концевого режущего инструмента с цилиндрическим хвостовиком, которая обеспечивала бы существенное увеличение усилия зажима по сравнению с известными патронами путем дополнительного перемещения цанги с инструментом в направлении вершины конического гнезда корпуса.

Задача решается тем, что в патроне для крепления концевого режущего инструмента, содержащем корпус с коническим гнездом и наружной резьбой, размещенную в коническом гнезде с возможностью осевого перемещения цангу и установленную на резьбе корпуса накидную гайку с нажимным кольцом, связанным с одной стороны с гайкой через установленные в кольцевых канавках гайки и кольца тела качения, а с другой стороны со свободным концом цанги, связь нажимного кольца со свободным концом цанги осуществлена посредством введенных в патрон дополнительных шариков, размещенных в соответствующих кольцевых канавках, выполненных в нажимном кольце и цанге и образованных двумя участками, расположенными в горизонтальных плоскостях со смещением вдоль оси патрона на расстоянии, меньшем шага резьбы корпуса, и связанными между собой наклонными относительно вертикальной оси патрона участками, при этом нажимное кольцо установлено с возможностью независимого от накидной гайки поворота при окончательном зажиме инструмента, а цанга с возможностью независимого от накидной гайки осевого перемещения относительно корпуса.

Такое конструктивное решение зажимного патрона обеспечивает существенное увеличение силы зажима (а значит, и его надежности) по цилиндрической поверхности за счет замены трения скольжения с коэффициентом трения 0,10-0,15 на трение качения с коэффициентом трения 0,001-0,005, так как при окончательной затяжке цанги поворотом нажимного кольца накидная гайка по резьбе не перемещается и, следовательно, трение скольжения в резьбовом соединении исключается, замещаясь трением качения в шариковых соединениях нажимного кольца с накидной гайкой и цангой;
уменьшения угла подъема винтовой линии первого участка кольцевой канавки (беговой дорожки) в соединении нажимного кольца с цангой по сравнению с шагом резьбового соединения накидной гайки с корпусом при наиболее оптимальном их соотношении 0,2-0,3 мм на кольцевой канавке к 1,5-2,5 мм на резьбе корпуса.

На чертеже изображен предлагаемый патрон, общий вид.

Патрон содержит корпус 1, цангу 2, накидную гайку 3 с нажимным кольцом 4 и телами качения 5. Корпус снабжен с одной стороны коническим хвостовиком 6, а с другой коническим гнездом 7 под цангу 2 и имеет также наружную резьбу 8 для гайки 3. Цанга снабжена наружной конической и внутренней цилиндрической поверхностями и может быть как лепестковой с пазами меньше диаметра шарика, так и неразрезной. Нажимное кольцо 4 соединено с гайкой и цангой телами качения 5 (в данном случае шариками), размещенными в полукруглых кольцевых канавках 9 и 10 соответственно. Канавки 9 на накидной гайке и нажимном кольце выполнены чисто кольцевыми, как у подшипника. Канавки 10 на нажимном кольце и свободном конце цанги тоже кольцевые, но образованы двумя участками, из которых первый, основной, расположен в горизонтальной плоскости с постепенным смешением вдоль оси патрона на расстояние К меньше шага резьбы корпуса, а второй, короткий, наклонен относительно оси патрона в противоположную первому сторону и плавно замыкает его. На наружной поверхности накидной гайки и нажимного кольца нанесены рифления 11 и выполнены гнезда 12 под ключ для удобства работы с патроном.

Патрон работает следующим образом. В разжатую цангу вставляют цилиндрический хвостовик инструмента 13 до упора в дно конического гнезда 7 корпуса 1. Затем вращением накидной гайки 3 на резьбе 8 корпуса 1, используя элементы 11 и 12, перемещают нажимное кольцо 4 и цангу 2 вглубь конического гнезда 7, осуществляя зажим цанги. При вращении гайки 3 кольцо 4 и цанга 2 перемещаются поступательно относительно корпуса 1 патрона. На этом завершается этап предварительного зажима инструмента. Окончательный зажим осуществляют при неподвижной гайке 3, поворачивая (в ту же сторону) нажимноe кольцo 4 с помощью элемента 12 на часть оборота. Поскольку кольцо 4 и гайка 3, связанные между собой телами качения 5, не перемещаются относительно патрона в осевом направлении, цанга 2 через тела качения 5, размещенные в канавке 10, получает дополнительное перемещение вглубь патрона в коническое гнездо на величину в пределах величины К, за счет которого сила зажима инструмента, а следовательно, и надежность закрепления его в патроне увеличивается. Удаление инструмента из патрона осуществляют в обратном порядке.

Таким образом благодаря введению в конструкцию дополнительного ряда шариков, установленных в кольцевых канавках нажимного кольца и цанги, осуществлено двухэтапное перемещение цанги на зажим цилиндрического хвостовика инструмента. Появилась возможность исключить при окончательной затяжке цанги вредное влияние трения скольжения в резьбовом соединении накидной гайки с корпусом патрона, заменив его на трение качения. Это обстоятельство позволяет существенно увеличить силу зажима и отказаться от дополнительной фиксации хвостовиков по дополнительному элементу (лыскам, резьбе, лапкам и др.), что помимо прочего упрощает и удешевляет инструмент, а также расширяет номенклатуру зажимаемых диаметров хвостовиков до 60-65 мм.

Использование: металлообработка, а именно средства для крепления сверл, концевых фаз с цилиндрическим хвостовиком, метчиков и других режущих инструментов. Сущность изобретения: при вращении накидной гайки 3 кольцо 4 и цанга 2, в которую вставлен инструмент, перемещаются поступательно относительно корпуса 1 патрона, осуществляя предварительный зажим инструмента. Окончательный зажим осуществляют при неподвижной гайке 3, поворачивая нажимное кольцо 4 с помощью элемента 12 на часть оборота. Поскольку кольцо 4 и гайка 3, связанные между собой телами качения 5, не перемещаются относительно патрона в осевом направлении, цанга 2 через тела качения 5, размещенные в канавке 10, получает дополнительное перемещение вглубь патрона в коническое гнездо на расстояние в пределах величины К, за счет которого сила зажима инструмента, а следовательно, и надежность закрепления его в патроне увеличивается. 1 ил.

ПАТРОН ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ КОНЦЕВОГО РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА, содержащий корпус с коническим гнездом и наружной резьбой, размещенную в коническом гнезде с возможностью осевого перемещения цангу и установленную на резьбе корпуса накидную гайку с нажимным кольцом, связанным с одной стороны с гайкой через установленные в кольцевых канавках гайки и кольца тела качения, а с другой стороны со свободным концом цанги, отличающийся тем, что связь нажимного кольца со свободным концом цанги осуществлена посредством введенных в патрон дополнительных шариков, размещенных в соответствующих кольцевых канавках, выполненных в нажимном кольце и цанге и образованных двумя участками, расположенными в горизонтальных плоскостях со смещением вдоль оси патрона на расстоянии, меньшем шага резьбы корпуса, и связанными между собой наклонными относительно вертикальной оси патрона участками при этом нажимное кольцо установлено с возможностью независимого от накидной гайки поворота при окончательном зажиме инструмента, а цанга с возможностью независимого от накидной гайки осевого перемещения относительно корпуса.