УСТРОЙСТВО СОЕДИНЕНИЯ ВТУЛОК Российский патент 1997 года по МПК B23Q3/155 B23B31/02 

Изобретение относится к металлообработке, преимущественно к устройствам соединения модулей инструментальных систем гибких производств, обрабатывающих центров и станков с ЧПУ.

В известных устройствах соединения инструментальных модулей с помощью осевого механизма зажима для ориентации режущей кромки закрепляемого инструмента и восприятия крутящего момента от усилия резания используются различные поводковые элементы. Принципиально их можно разделить на две группы:
a) устройства с поводковыми элементами, механически закрепленными на одном из модулей соединения;
б) устройства, в которых поводковые элементы выполнены заодно с, по меньшей мере, одним соединяемым инструментальным модулем.

Так, в системе "fartim-flex" соединения модулей: см. Маслов А.Р. Новые способы крепления инструмента на металлорежущих станках. М. 1991, Машиностроит. пр-во. Сер. Инструментальное, технолог. и метролог. оснащение металлообрабат. пр-ва: Обзор. информ. /ВНИИТЭМР. Вып.2/, с.21 (3-я строка снизу), с.22, рис. 21, модули базируются при соединении по конической и торцовой поверхности. Крутящий момент передается посредством призматической шпонки, закрепленной на присоединяемом модуле и входящей в шпоночный паз на торцовой поверхности основного модуля.

Необходимость выполнения точных шпоночных пазов на основном и присоединяемом модулях, а также необходимость изготовления винта крепления шпонки, отверстия под винт и самой шпонки, как отдельной детали, усложняет это устройство. Кроме того, механически закрепленные шпонки могут при работе самопроизвольно раскрепляться, что снижает надежность их работы. Шпоночные пазы в рассматриваемой системе выходят на базовые поверхности и прерывают их, что усложняет высокоточную обработку и неблагоприятно сказывается на точности позиционирования присоединяемых инструментальных модулей.

По этому же источнику информации: Маслов А.Р. Новые способы крепления инструмента на металлорежущих станках. М. 1991, Машиностроит. пр-во. Сер. Инструментальное, технолог. и метролог. оснащение металлообраб. пр-ва: Обзор. информ. /ВНИИТЭМР. Вып.2/, с.14, рис.13 известно "Унифициpованное соединение" конструкции ВТШ г.Аахена (Германия). Инструмент с коническим хвостовиком фиксируется в коническом посадочном отверстии шпинделя и закрепляется с помощью механизма зажима, содержащего осевую тягу, нажимную втулку и кулачки. Крутящий момент передается через шпоночные пазы на торце хвостовика инструмента встроенным, в основании посадочного отверстия, шпонкам. Шпонки, выполненные не на базирующей конической или торцовой поверхностях, как это имеет место в соединении "fartim-flex", не ухудшают обработку высокоточного конического соединения. Однако этому соединению присущи и недостатки ранее рассмотренной системы: конструктивная сложность и недостаточная надежность, связанные с механическим креплением поводковых элементов.

К устройствам, в которых поводковые элементы выполнены заодно с соединяемыми инструментальными модулями, следует отнести систему "Coromant-Capto" фирмы Sandvik-Coromant см. Маслов А.Р. Новые способы крепления инструмента на металлорежущих станках. М. 1991, Машиностроит. пр-во, Сер. Инструментальное, технолог. и метролог. оснащение металлообраб. пр-ва: Обзор. информ. /ВНИИТЭМР. Вып. 2/, с.6, рис.3. В этой системе коническое соединение и три дуговые поверхности контакта обеспечивают самоцентрирование и одинаковую жесткость в обоих направлениях вращения.

При кажущейся конструктивной простоте обработка сложного РК-профильного соединения является сложной и трудоемкой технологической задачей, т.к. для обеспечения высокой точности позиционирования закрепляемых резцовых головок необходимо обработать не круглые поверхности соединения с высокой точностью, обеспечив жесткие требования к отклонению их формы и взаимного расположения.

В этом же источнике информации: Маслов А.Р. Новые способы крепления инструмента на металлорежущих станках. М. 1991 (Машиностроит. пр-во. Сер. Инструментальное, технолог. и метролог. оснащение металлообраб. пр-ва: Обзор. информ. /ВНИИТЭМР. Вып.2/, с.18, рис.1, тип 1 представлена система инструмента для станков с ЧПУ типа "Novex Nc" фирмы Walter (Германия).

Система построена на основе узла крепления, в котором один из элементов соединения выполнен с коническим отверстием, ограниченным внутренним тоpцем и открытым на наружный, базирующий торец и содеpжит стяжной винт, а другой элемент соединения имеет конический хвостовик с резьбовым отверстием и плоский торец, этот хвостовик обрамляющий.

Элементы соединения, или, пользуясь принятой в этом источнике информации, модули представляют собой тела вращения с центральным отверстием, т.е. втулки.

Это соединение является наиболее близким к заявляемому по технической сущности.

Необходимость выполнения точных шпоночных пазов на обоих соединяемых втулках, а также необходимость изготовления винта крепления шпонки, отверстия под винт и самой шпонки, как отдельной детали, усложняет это соединение. Кроме того, механически закрепленные шпонки могут при работе самопроизвольно раскрепляться, что снижает надежность соединения.

Целью изобретения является упрощение конструкции устройства соединения втулок и повышение его надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве соединения втулок, одна из которых выполнена с коническим посадочным отверстием, ограниченным внутренним торцем и открытым на наружный базирующий торец, и содержит установленный в ней стяжной винт, а другая втулка имеет конический хвостовик с резьбовым отверстием и плоский торец, этот хвостовик - обрамляющий, в цилиндрическом отверстии втулки с коническим посадочным отверстием выполнены два сквозных диаметрально противолежащих паза, плоские поверхности которых расположены в общей плоскости, параллельной оси соединения, а один из двух участков внутреннего торца, разделенного пазами, выполнен параллельно смещенным от посадочного отверстия относительно внутреннего торца на расстояние, равное длине плоских поверхностей пазов, при этом в коническом хвостовике выполнено, соосно резьбовому, цилиндрическое отверстие, а в пересечении хвостовика с двумя взаимно перпендикулярными плоскостями образованы поверхности, две из которых расположены в одной плоскости с плоскими поверхностями пазов, другая поверхность выполнена смещенной от конца хвостовика не более чем на глубину отверстия в нем и установлена с зазором относительно внутреннего торца, перед которым в посадочном отверстии выполнена кольцевая канавка.

На фиг.1 изображен общий вид устройства, продольный разрез.

На фиг.2 изображен разрез А-А на фиг.1.

На фиг.3 изображено посадочное отверстие втулки.

На фиг.4 изображен хвостовик втулки.

Втулка 1 (см. фиг.1) выполнена с коническим посадочным отверстием 2, ограниченным внутренним торцем 3 и открытым на наружный базирующий торец 4. В центральном цилиндрическом отверстии 5 втулки 1 установлен на полукольцах 6 стяжной винт 7, в котором имеется углубление 8 для ключа и канал 9 для протока СОЖ. Присоединяемая втулка 10 имеет конический хвостовик 11 с резьбовым отверстием 12 и плоский торец 13. В цилиндрическом отверстии 5 втулки 1 (см. фиг.3 и 2) выполнены два сквозных диаметрально противолежащих паза 14 и 14', плоские поверхности 15, 15' которых расположены в общей плоскости, параллельной оси 16 соединения. Участок 17 внутреннего торца 3, разделенного пазами 14 и 14', выполнен параллельно смещенным от конического посадочного отверстия 2, относительно внутреннего торца 3, на расстояние l₁, равное длине плоских поверхностей 15, 15' пазов 14 и 14'. В хвостовике 11 присоединяемой втулки 10 (см. фиг.4), соосно резьбовому отверстию 12, выполнено цилиндрическое отверстие 18, а в пересечении хвостовика 11 с двумя взаимно перпендикулярными плоскостями образованы две поверхности 19 и 19', расположенные в одной плоскости с плоскими поверхностями 15, 15' пазов 14 и 14', и одна поверхность 20, выполненная смещенной от конца 21 хвостовика 11 не более чем на глубину l₂ цилиндрического отверстия 18. Поверхность 20 установлена с зазором σ относительно внутреннего торца 3, а перед ним в посадочном отверстии 2 выполнена кольцевая канавка 21. Стяжной винт 7 установлен в центральном отверстии 5 с уплотнительным резиновым кольцом 22.

Закрепление и раскрепление соединения осуществляется с помощью ключа (на чертеже не показан), вставленного в углубление для ключа 8 в стяжном винте 7, при вращении которого конический хвостовик 11 присоединяемой втулки 10 втягивается в коническое посадочное отверстие 2 втулки 1, а поверхности 19 и 19' хвостовика 11 сопрягаются с соответствующими плоскими поверхностями 15, 15' пазов 14 и 14' во втулке 1. При затяжке стяжного винта 7 соединяемые втулки 1 и 10 сопрягаются без зазора как по своим коническим поверхностям (хвостовик 11 посадочное отверстие 2), так и по плоским торцам 4 и 13.

Раскрепление соединения осуществляется при вращении стяжного винта 7 в другую сторону.

В устройство соединения втулок поводковые элементы, предусмотренные для ориентации присоединяемой втулки и восприятия крутящего момента, выполнены заодно со втулками, что упрощает конструкцию устройства по сравнению с известными устройствами, в которых поводковые элементы механически закрепляются на одной из втулок.

Отсутствие ненадежного механического крепления поводковых элементов повышает надежность соединения втулок.

Посадочные поверхности соединения, как конические, так и плоские торцовые, представляют собой непрерывные поверхности, точная обработка которых не является сложной технологической задачей.

Использование: в металлообработке, преимущественно в устройствах соединения модулей инструментальных систем гибких производств, обрабатывающих центров и станков с ЧПУ. Сущность изобретения: втулка 1 соединения выполнена с коническим посадочным отверстием 2, ограниченным внутренним торцом 3 и открытым на наружный базирующий торец 4, и содержит расположенный в центральном отверстии 5 стяжной винт 7. Другая втулка 10 имеет конический хвостовик 11, выступающий на плоском торце 12. В отверстии 5 выполнены два сквозных диаметрально противолежащих паза 14 и 14', плоские поверхности 15, 15' которых лежат в плоскости, параллельной оси 16 соединения. Участок 17 торца 3 выполнен параллельно смещенным от него на длину плоских поверхностей 15 и 15' пазов 14, 14'. В пересечении хвостовика 11 с двумя взаимно перпендикулярными плоскостями образованы плоские поверхности 19 и 19', расположенные в одной плоскости с плоскими поверхностями 15 и 15' пазов 14 и 14'. Соединение втулок 1 и 10 осуществляется при вращении стяжного винта 7, при этом осуществляется сопряжение по коническим, торцовым поверхностям, а также плоских поверхностей 19 и 19' хвостовика 11 с соответствующими плоскими поверхностями 15 и 15' пазов 14 и 14' во втулке 1. 3 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Устройство соединения втулок, одна из которых выполнена с коническим посадочным отверстием, открытым на наружный базирующий торец и ограниченным внутренним торцом, и содержит установленный в ее центральном цилиндрическом отверстии стяжной винт, а вторая втулка имеет плоский торец и выступающий на нем конический хвостик, выполненный с центральным резьбовым отверстием, отличающееся тем, что в первой втулке в продолжении конического посадочного отверстия выполнена полость, имеющая цилиндрическую поверхность, ограниченную плоскостью, образующей в пересечении с центральным цилиндрическим отверстием две плоские поверхности, параллельные оси устройства, при этом в коническом хвостовике второй втулки соосно с резьбовым отверстием выполнено цилиндрическое отверстие, в пересечении которого с двумя взаимно перпендикулярными плоскостями образованы две лыски, расположенные в одной плоскости с плоскими поверхностями полости первой втулки и предназначенные для взаимодействия с ними, и уступ, который выполнен от конца хвостовика не более чем на глубину цилиндрического отверстия, при этом между внутренним торцом конического посадочного отверстия и уступом хвостовика предусмотрен гарантированный зазор. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в стенках корпуса, ограничивающих полость первой втулки, выполнены два диаметрально противолежащих паза, ограниченных плоскими параллельными поверхностями, причем две плоские поверхности паза расположены в общей плоскости с двумя плоскими поверхностями полости и совпадают с ними в осевом направлении. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что наибольший диаметр конического посадочного отверстия первой втулки не превышает диаметр конического хвостовика второй втулки. 4. Устройство по пп. 1 3, отличающееся тем, что в коническом посадочном отверстии первой втулки перед его внутренним торцом выполнена кольцевая канавка.