САМОЦЕНТРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1997 года по МПК B23B31/40 

Изобретение относится к машиностроению, в частности для центрирования профильных тел вращения и обеспечения их обработки по наружной поверхности.

В известном устройстве для зажима содержится конусная оправка с базовыми поверхностями, стержень, штифт, зажимной элемент, резьбовая втулка-муфта, тяга привода и цанга.

При перемещении цанги ее внутренняя коническая поверхность вступает в контакт с конусом на конце стержня. Лепестки цанги расходятся и далее взаимодействуют с поверхностью обрабатываемой детали (а. с. СССР N 850314, кл. B 23 B 31/02, 1979).

Однако жесткость этой конструкции недостаточна при использовании ее для расточки глубоких отверстий, а в ряде случаев затруднительна миниатюризация. Поэтому при обработке сравнительно больших отверстий для повышения точности геометрической формы приходится прибегать к ручной доводке.

Известен также cамоцентрирующий патрон, содержащий корпус, в нем расположены взаимодействующие со спиральными дисками ползуны, каждый из которых связан с парой зажимных кулачков. Кулачки установлены с возможностью радиального перемещения через коромысла. Концы коромысел размещены в пазах кулачков. Стенки пазов кулачков, предназначенные для взаимодействия с коромыслами, выполнены постоянного радиуса.(а.с. СССР N 1537542, кл. B 23 B 31/00, 1987).

Недостатком данного устройства является ограниченная возможность его использования: при обработке деталей сложного профиля, выполненных из легкодеформируемых материалов. Для обработки ступенчатых втулок применяется дополнительное специализированное приспособление. Точность центрирования детали при этом невысока, и конструкция патрона достаточно сложна.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков может быть названо приспособление для зажима детали, имеющее внутренние выступающие участки.

Его используют совместно с кулачковым патроном обычного типа.

Приспособление содержит корпус, цилиндрическую часть которого закрепляют в кулачках зажимного патрона. В корпусе приспособления равномерно по окружности установлены коленчатые рычаги, действующие как крыльчатка, торцы малых плеч коленчатых рычагов расположены под углом к оси приспособления. В корпусе приспособления имеется центральное отверстие, в котором скользит тяга, перемещаются с помощью коленчатых рычагов, имеющих первый торец, который предназначен для взаимодействия с выступающей частью тяги, и второй - приводной торец, открытый с боковой стороны. Приспособление кроме тяги содержит цангу, имеющую первую продольную направляющую, которая сопрягается со второй направляющей, выполненной на корпусе, несколько кулачков, закрепленных на цанге, а также пробку, размещенную между смежными торцами кулачков и тягой. При перемещении коленчатых рычагов, действующих как крыльчатка, пробка раздвигает наружу торцы кулачков, которые входят в контакт с выступающими участками детали и зажимают ее (патент США N 4.511.153, кл. B 23 B 31/40, 1982). Данное зажимное приспособление выбрано за прототип.

К недостаткам прототипа можно отнести сложность конструкции, а следовательно, накопление радиальной и тангенциальной погрешности центрирования детали.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение точности центрирования детали.

Заявляется самоцентрирующее устройство, в корпусе которого равномерно по окружности установлены Г-образные рычаги, торцы малых плеч которых расположены под углом к оси устройства, и центрально расположена тяга, внутренняя часть которой предназначена для взаимодействия с этими рычагами. В отличие от прототипа верхние внутренние участки малых Г-образных рычагов расположены из условия их контакта с выступающей внутренней поверхностью детали и осевого ее перемещения, при этом вершины Г-образных рычагов предназначены для взаимодействия с тягой.

На фиг.1 представлен общий вид устройства с деталью; на фиг.2 разрез по А-А на фиг.1; на фиг.3 местный вынос I по фиг.1 при свободном состоянии центрируемой детали (увеличено); на фиг.4 местный вынос II при поджатом состоянии центрируемой детали (увеличено); на фиг.5 взаимодействие элементов зажатой детали с каждым из Г-образных рычагов, представленных в изометрии; на фиг.6 силовая схема.

Расположение верхних участков малых плеч Г-образных рычагов из условия их контакта с выступающей внутренней поверхностью детали и осевого ее перемещения, а также вершин Г-образных рычагов с возможностью взаимодействия с тягой позволяет уменьшить тангенциальную и радиальную погрешность центрирования детали. Кроме того, равномерная по окружности установка Г-образных рычагов и выполнение на торцах их малых плеч скосов дает возможность, как и в прототипе, надежно фиксировать деталь. Наличие же непосредственного контакта детали с тягой и Г-образными рычагами обеспечивает по сравнению с прототипом значительное упрощение конструкции, а следовательно, и выигрывание времени на монтаж и демонтаж устройства. Устройство содержит тягу 1 (фиг.1) в виде оправки с резьбовым хвостовиком, снабженным гайкой 2, корпус 3 с пазами 4, расположенными под углом 120^o в плоскости сечения, как показано на фиг. 2. В пазах 4 корпуса установлены три Г-образных рычага 5. На торце малого плеча каждого рычага 5 сделан скос 6, образующий угол γ с нормальной торцевой поверхностью 7 тяги 1 (фиг.3). При этом торцы малых плеч Г-образных рычагов расположены под углом к оси устройства. Г-образные рычаги 5 удерживаются на тяге 1 пружинными кольцами 8 и на них расположена центрирующая деталь 9.

Малые плечи каждого Г-образного рычага 5 (фиг.2) выступают над периферийной поверхностью корпуса 3 на величину d.

В свободной состоянии 1 (фиг.3) центрируемая деталь 9 под действием собственного веса взаимодействует с тягой 1 в точке О и с одним или двумя Г-образными рычагами 5 в точке m в зависимости от углового положения. Центрируемая деталь 9 при этом располагается с некоторым перекосом оси, тангенциальным и радиальным, относительно центральной оси тяги 1.

Операция центрирования с последующей обработкой наружной поверхности детали осуществляется следующим образом.

В сквозное отверстие шпинделя станка устанавливается тяга 1. При снятой гайке 2 деталь 9 надевают на корпус 3, в пазах 4 которого установлены три Г-образных рычага 5. Внутренней поверхностью деталь 9 ложится на одно или два Г-образных рычага 5 и фиксируется на тяге 1 пружинными кольцами 8. В таком состоянии деталь 9 поджимается гайкой 2 с торца. При этом Г-образные рычаги 5 поворачиваются относительно точки О (состояние II, фиг.4), соприкасаясь по линии О₁O₂ с торцевой плоскостью тяги 1 (фиг.5). Взаимодействие детали 9 с каждым из Г-образных рычагов 5 осуществляется в точках m и К (состояние II, фиг.4). В изометрии (фиг.5) видно, что выступающей внутренней поверхностью деталь 9 взаимодействует с внутренним участком малых плеч Г-образного рычага 5 по линии m₁m₂, а цилиндрической базовой поверхностью деталь 9 взаимодействует с большим плечом Г-образного рычага по линии K₁K₂. То есть радиальная центровка фактически осуществляется только в одной плоскости.

Тангенциальная составляющая центрировки определяется плоскостью торцевого перехода тяги 1. Поскольку это точеная деталь, то плоскостность может быть достигнута весьма высокой. Это определяет возможное достижение тангенциальной составляющей центрировки порядка угловых секунд. Это соизмеримо с возможностями центрировки на сложной оправке с насаживаемыми прецезионными кольцами, требующими ручной доводки.

Радиальная составляющая погрешности в предложенном устройстве может достигать порядка единиц микронов.

В сравнении с прототипом погрешности центрировки тангенциальная уменьшена на порядок, а радиальная более чем на порядок.

Рассмотрим силовую схему на фиг.6 отдельно взятого фрагмента с Г-образным рычагом. Он находится в равновесном состоянии под действием сил центрировки R_m и R_k и силы реакции R_о.

Соотношение сил:

По соотношению (1) рекомендуется брать соотношение h₁/h₂ 5 для центрировки деталей с наружным диаметром 20 мм. В качестве элементов рекомендуются закаленные детали: тяга и Г-образные рычаги с поверхностной твердостью до R_CE≃ 65. Угол γ из конструктивных соображений порядка γ ≃ 5^° Малые плечи Г-образных рычагов должны выступать над поверхностью корпуса на размер порядка Δδ ≃ 0,05 мм.

По сравнению с прототипом предложенное устройство позволяет в десятки раз повысить производительность при повышении долговечности элементов конструкции и улучшенных показателях центрировки.

Устройство внедрено на центрировке нескольких типо-размеров деталей.

Изобретение относится к машиностроению, в частности для центрирования профильных тел вращения и обеспечения их обработки по наружной поверхности. Устройство содержит корпус, в пазах которого равномерно по окружности установлены Г-образные рычаги 5, и центрально расположенную тягу 1. На резьбовом конце тяги находится гайка. Торцы малых плеч Г-образных рычагов расположены под углом к оси устройства. Выступающей внутренней поверхностью центрируемая деталь 9 ложится на одно или два Г-образных рычага и фиксируется на тяге пружинными кольцами 8. При этом вершины Г-образных рычагов контактируют с тягой. В таком состоянии деталь поджимается с торца, перемещаясь в осевом направлении. Г-образные рычаги поворачиваются относительно вершины и надежно фиксируют деталь. 6 ил.

Самоцентрирующее устройство, в корпусе которого равномерно по окружности установлены Г-образные рычаги, торцы малых плеч которых расположены под углом к оси устройства, и центрально расположенная тяга, выступающая часть которой предназначена для взаимодействия с этими рычагами, отличающееся тем, что верхние внутренние участки малых плеч Г-образных рычагов расположены из условия их контакта с выступающей внутренней поверхностью детали и осевого ее перемещения, при этом вершины Г-образных рычагов предназначены для взаимодействия с тягой.