ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ ПАТРОН ДЛЯ ЗАХВАТА ПРОТЯЖКИ Российский патент 1997 года по МПК B23D37/10 B23D43/00 

Изобретение относится к механической обработке металлов резанием и моет быть использовано в машиностроении, в частности при протягивании на протяжных станках, не имеющих активного сопровождения протяжки, т. е. не имеющих сопровождения от отдельного механизма независимо от рабочего гидроцилиндра.

Известен патрон для сопровождения протяжки, состоящий из корпуса и хвостовика, в котором сопровождение осуществляется при помощи поворотных кулачков [1]
Однако такой патрон лишь поддерживает хвостовик протяжки, не имея никаких дополнительных функций.

Известен вспомогательный патрон со штангой, регулируемый по длине, предназначенной для соединения с рабочим патроном протяжного станка [2]
Однако при помощи такого патрона можно только сопровождать протяжку за счет соединения рабочего и вспомогательного патронов штангами, при этом никакого силового осевого воздействия на задний хвостовик протяжки вспомогательный патрон не оказывает.

Цель изобретения возможность осевого силового воздействия на задний хвостовик протяжки для уменьшения фактического тягового усилия, действующего на протяжку в процессе резания.

Цель достигается тем, что корпус вспомогательного патрона выполнен разъемным, состоящим из хвостовика и втулки, между которыми размещен набор пружин, при этом длина штанги выбрана из условия осевого силового воздействия на задний хвостовик протяжки в процессе резания.

На фиг. 1 показано положение вспомогательного патрона для захвата протяжки перед началом процесса резания; на фиг. 2 положение вспомогательного патрона для захвата протяжки в процессе резания.

Вспомогательный патрон для захвата протяжки устроен следующим образом.

Корпус патрона выполнен разъемным и состоит из втулки 1 и хвостовика 2. Хвостовик служит для крепления патрона во вспомогательной каретке станка. Во втулке размещены поворотные кулачки 3, служащие для захвата заднего хвостовика 4 протяжки 5, находящиеся в подпружиненном состоянии и срабатывающие при контакте с упором (не показан). Для уменьшения износа втулки в ней помещена упорная втулка 6 для контакта с торцем хвостовика протяжки. С целью обеспечения центрирования втулки и хвостовика, во втулке выполнено отверстие 7, в которое входит цилиндрический выступ 8 хвостовика. Перемещение втулки ограничено гильзой 9, которая своим буртом 10 контактирует с заплечиками 11 втулки. Гильза навинчивается на хвостовик. Между втулкой и хвостовиком помещены тарельчатые пружины 12, установленные пакетами, и количество их зависит от критического значения продольной силы при продольном изгибе протяжки и рассчитывается по формуле

где I минимально допустимый момент инерции;
E модуль упругости;
l_пр приведенная длина (фиг. 1),
При этом усилие допускаемого суммарного прогиба должно быть не более критической продольной силы
P • n ≅ P_кр,
где P усилие при допускаемом прогибе одной пружины;
n количество пружин в пакете.

Гильза навинчивается на хвостовик таким образом, чтобы зазор между торцом цилиндрического выступа хвостовика и торцем отверстия втулки составил не более суммарного допустимого прогиба пакетов пружин
δ₁≅ nf,
где f допустимый прогиб одной пружины.

Гильза фиксируется стопорной гайкой 13. На хвостовике вспомогательного патрона выполнен кронштейн 14, в котором закреплена штанга 15 гайками 16 и 17. Штанга имеет возможность осевого регулирования за счет свинчивания гаек. Передний хвостовик 18 штанги выполнен аналогично переднему хвостовику 19 протяжки. Штанга зафиксирована по длине таким образом, чтобы после захода передних хвостовиков протяжки и штанги рабочий конус 20 штанги оказался смещен относительно рабочего конуса 21 протяжки на величину δ (фиг. 1), кроме того величина d должна быть меньше или равна d₁. Рабочий патрон 22 выполнен двухпозиционным, при этом обе пары кулачков 23 и 24 находятся на одной линии.

Патрон работает следующим образом.

В исходном положении задний хвостовик 4 протяжки 5 зафиксирован во втулке 1 вспомогательного патрона (фиг. 1), при этом пружины 12 находятся в свободном состоянии, а между торцем цилиндрического выступа 8 и дном отверстия 7 втулки 1 имеется зазор δ₁. Штанга 15 зафиксирована в кронштейне 14 хвостовика вспомогательного патрона. При подводе вспомогательного патрона передний хвостовик 19 протяжки и передний хвостовик 18 штанги входят в отверстия рабочего патрона 22. При этом первый зуб протяжки упирается в торец обрабатываемого отверстия детали 25. При включении рабочего хода рабочий патрон 22, перемещаясь, сходит с упоров, закрывающие кулачки 23 и 24, которые запирают хвостовик 19 протяжки и 18 штанги в рабочем патроне 22. При этом за счет того, что рабочие конуса 21 протяжки и 20 штанги смещены относительно друг друга на величину δ, в контакте с рабочим конусом 20 входят только кулачки 24, охватывающие передний хвостовик 18 штанги и заставляющие перемещаться штангу 15 вместе с рабочим патроном 22. Штанга 15, связанная кронштейном 14 с хвостовиком 2, передает движение вспомогательному патрону. Патрон через упорную втулку 6 упирается в торец заднего хвостовика 4 протяжки, заставляя ее перемещаться, при этом зубья протяжки 5 входят в обрабатываемое отверстие детали, начиная процесс резания. По мере увеличения количества зубьев, находящихся одновременно в процессе резания, сила резания начинает возрастать. Движение протяжки замедляется за счет того, что по мере возрастания силы резания торец заднего хвостовика 4 протяжки 5, упираясь в упорную втулку 6, начинает сжимать пружину 12 и одновременно выбирая зазор между кулачками 23 рабочего патрона 22 и рабочим конусом 21 переднего хвостовика 19 протяжки 5. По мере сжатия пружин 12 возрастает и давление на торец заднего хвостовика 4 протяжки 5. Если сила резания невелика, то сила давления пружин 12 вспомогательного патрона может превысить силу резания. В этом случае кулачки 23 рабочего патрона 22 не войдут в контакт с рабочим конусом 21 хвостовика протяжки и протяжка будет работать на сжатие, т. е. как прошивка.

Если сила давления пружин вспомогательного патрона недостаточна для преодоления силы резания, то после выборки зазора между кулачками 23 и рабочим конусом 21 хвостовик протяжки начнет работать на растяжение (фиг. 2), но фактическое тяговое усилие, действующее на протяжку 5, в этом случае меньше силы резания на величину силы сжатия пакетов пружин 12
P_т P_рез n • P.

Соответственно и напряжение в опасном сечении протяжки становится меньше на величину
,
где F опасное сечение протяжки.

Кроме того, из-за того, что в процессе резания одновременно находится разное количество зубьев, происходит колебание величины силы резания, при этом тарельчатые пружины 12 выполняют роль демпфера, смягчая ударную нагрузку и делая процесс резания более плавным.

После прохождения режущих зубьев протяжки 5 через обрабатываемое отверстие детали, рабочий патрон 22 набегает на упор (не показан), открывающий кулачки 24. Рабочий патрон 22 продолжает движение, а штанга 15 и связанный с ней вспомогательный патрон останавливаются, бросая сопровождение протяжки 5.

После выхода заднего хвостовика 4 протяжки 5 из вспомогательного патрона рабочий патрон 22 останавливается, деталь снимается и включается обратный ход. Хвостовик штанги 15 вновь входит в отверстие рабочего патрона 22, кулачки 24 сходят с упора и вспомогательный патрон под действием штанги 15 возвращается назад.

В конце обратного хода рабочий патрон 22 набегает на упоры (не показаны) одновременно открывающие кулачки 23 и 24 и освобождая передние хвостовики протяжки 5 и штанги 15. Вспомогательная каретка отводится назад для загрузки новой детали и цикл повторяется.

Эффективность предлагаемого вспомогательного патрона для захвата протяжки обусловлена возможностью сопровождения протяжки на протяжных станках, не имеющих механизма активного сопровождения протяжки.

Использование: при механической обработке металлов резанием в машиностроении, а именно на протяжных станках. Сущность изобретения: корпус вспомогательного патрона для захвата протяжки выполнен разъемным и состоит из втулки 1 и хвостовика 2, между которыми размещен набор пружин 12. С корпусом вспомогательного патрона соединена штанга 15, предназначенная для соединения с рабочим патроном протяженного станка. Длина штанги 15 выбрана из условия осевого силового воздействия на задний хвостовик протяжки в процессе резания. 2 ил.

Вспомогательный патрон для захвата протяжки, содержащий корпус, связанный со штангой, предназначенной для соединения с рабочим патроном протяжного станка, отличающийся тем, что его корпус выполнен разъемным, состоящим из хвостовика и втулки, между которыми размещен набор пружин, при этом длина штанги выбрана из условия осевого силового воздействия на задний хвостовик протяжки в процессе резания.