МЕМБРАННЫЙ ПАТРОН ДЛЯ УСТАНОВКИ БЛОКА ШЕСТЕРЕН Российский патент 1998 года по МПК B23B31/32 

Изобретение относится к механической обработке деталей и может быть использовано при создании оснастки для металлорежущих станков.

Известен мембранный патрон для установки шестерни, содержащий расположенные в корпусе мембрану, зажимные элементы, контактирующие с лепестками мембраны, и втулку, торцевые поверхности которой выполнены с возможностью взаимодействия с торцевой поверхностью мембраны с одной стороны и штоком разжимного цилиндра - с другой. (см. например кн. Справочник технолога-машиностроителя в 2-х т. T.1. / Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова. -М.: Машиностроение, 1985, 656 с. , рис.268, с.417). Однако данная конструкция имеет существенный недостаток - низкие технологические возможности, т.е. патрон не обеспечивает качественную обработку блока шестерен. Недостаток обусловлен тем, что при обработке центрального отверстия в заготовке ее базировать необходимо по делительным окружностям зубчатых венцов, для чего необходимо иметь два независимых самоцентрирующих узла, чем данный патрон не обладает.

Наиболее близким решением по технической сущности к заявленному патрону является мембранный патрон, содержащий расположенные в корпусе две мембраны, зажимные элементы, контактирующие с лепестками мембран, и ступенчатую втулку, торцевые поверхности которой выполнены с возможностью взаимодействия с торцевыми поверхностями мембран с одной стороны и штоком разжимного цилиндра - с другой (см. а.с. СССР N 496100, кл. В 23 В 31/32, 1975).

Основным недостатком данного патрона является низкая точность обработки детали. Недостаток обусловлен погрешностью базирования блока шестерен в патроне при обработке его центрального отверстия, т.е. блок шестерен необходимо базировать по делительным окружностям зубчатых венцов, а не по их наружным диаметрам.

Задача изобретения - повышение точности обработки детали.

Указанная задача достигается тем, что известный мембранный патрон, в корпусе которого расположены две мембраны с лепестками, связанные с ними зажимные элементы, гидроцилиндр со штоком, а также ступенчатая втулка, установленная с возможностью взаимодействия с одной стороны с торцевыми поверхностями мембран, а с другой - со штоком гидроцилиндра, снабжен сменным сепаратором и расположенными на лепестках одной из мембран кулачками, которые установлены с возможностью осевого перемещения. При этом зажимной элемент указанной мембраны выполнен в виде размещенных в сепараторе роликов со сферическими торцевыми поверхностями. Каждый из роликов установлен из условия взаимодействия одним своим торцем с кулачком, а другим - с поверхностью впадины зуба одной из шестерен и с возможностью осевого перемещения. Кроме того, каждый ролик в сепараторе установлен таким образом, что его продольная ось расположена перпендикулярно оси обрабатываемого блока шестерен. На наружной поверхности сепаратора симметрично оси каждого ролика выполнены пазы, служащие для размещения в них кулачков, причем ширина, по меньшей мере, одного указанного паза и размещенного в нем кулачка больше ширины остальных пазов и соответственно размещенных в них кулачков. На конце штока цилиндра выполнена резьба, а ступенчатая втулка выполнена с центральным резьбовым отверстием, в котором с одной стороны расположена резьбовая втулка. При этом другая сторона резьбового отверстия взаимодействует с резьбовым концом штока.

На фиг. 1 изображен мембранный патрон для установки блока шестерен, вид спереди; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Мембранный патрон для установки блока шестерен содержит корпус 1, на правом конце которого закреплен диск 2 с внутренней мембраной 3 и наружной мембраной 4. На внутренней мембране 3 симметрично ее оси расположены шесть лепестков 5, в отверстиях 6 которых расположены зажимные элементы, в виде заостренных пальцев 7. Каждый палец 7 выполнен с возможностью осевого перемещения посредством установленного в резьбовом отверстии 8 лепестка 5 мембраны 3 винта 9 с Т- образным выступом 10, взаимодействующим с Т-образным пазом 11 пальца 7. Палец 7 имеет осевую фиксацию посредством винта 12. На наружной мембране 4 симметрично ее оси расположено шесть лепестков 13, на наружной поверхности которых симметрично оси мембраны 4 расположено пять кулачков 14 одинаковой ширины и один кулачок 15, ширина которого больше ширины кулачков 14. Кулачки 14 и 15 выполнены с возможностью осевого перемещения и фиксации посредством винтов 16 и 17. Кулачки 14 и 15 выполнены также с возможностью контактирования с зажимными элементами, выполненными в виде роликов 18, расположенных в отверстиях 19 сменного сепаратора 20. На наружной поверхности каждого ролика выполнен паз 21, боковые поверхности которого выполнены с возможностью контактирования со штифтом 22, что ограничивает осевое перемещение роликов 18. Торцевые поверхности 23 роликов 18 выполнены сферическими с возможностью контактирования с кулачками 14 и 15 с одной стороны и впадинами зубьев малого зубчатого венца 24 обрабатываемой детали - блока шестерен 25. На буртике 26 сепаратора 20 выполнены пять пазов 27, симметрично расположенных относительно осей роликов 18, при этом ширина пазов 27 несколько больше ширины кулачков 14, но меньше ширины кулачка 15. Также на наружной поверхности сепаратора 20 выполнен паз 28, симметрично расположенный относительно оси ролика 18, при этом его ширина несколько больше ширины кулачка 15. Такое исполнение пазов и кулачков обеспечивает однозначную установку блока шестерен с сепаратором в мембранном патроне, а также гарантирует, что точка приложения зажимного усилия будет направлена по оси роликов, что способствует повышению качества обрабатываемой детали. На торцевой поверхности сепаратора расположены опоры 29 для его осевой ориентации. На диске 2 патрона расположена опора 30 для установки обрабатываемой детали 25. В центральное отверстие диска 2 запрессована втулка, в отверстии которой расположена труба 31 с центральным ступенчатым резьбовым отверстием 32. В левую ступень 33 резьбового отверстия 32 трубы 31 ввернута тяга 34, жестко соединенная со штоком 35 гидроцилиндра 36, закрепленного на левом торце корпуса 1 патрона. От углового проворота относительно тяги 34 труба 31 стопорится винтом 37. В правую ступень 38 резьбового отверстия 32 трубы 31 ввернута втулка 39, которая от проворота стопорится гайкой 40. Труба 31 и втулка 39 служат для индивидуальной настройки величин прогиба мембран 3 и 4, что влияет на точность настройки патрона и качество обрабатываемой детали. Имеются и другие детали, выполненные по общим правилам конструирования мембранных патронов.

Мембранный патрон для обработки блока шестерен работает следующим образом.

В исходном положении при подаче масла в поршневую полость гидроцилиндра 36 его шток 35 перемещается вправо и посредством тяги 34, трубы 31 и втулки 39 нажимает на мембраны 3 и 4, деформирует их и разводит пальцы 7 и кулачки 14 и 15. Сепаратор 20 устанавливают на обрабатываемую деталь - блок шестерен 25 до упора опор 29 в торец большего зубчатого венца 41, при этом сферические поверхности 23 роликов 18 размещаются во впадинах зубьев меньшего зубчатого венца 24. Блок шестерен 25 вместе с сепаратором 20 устанавливают в патрон до упора в опору 30, при этом пазы 27 и 28 свободно размещаются в кулачках 14 и 15. Изменив направление потока масла, освобождают мембраны 3 и 4. Возвращаясь в исходное состояние под действием упругих сил, мембрана 3 своими пальцами 7 осуществляет центрирование и закрепление блока шестерен 25 по делительной окружности большего зубчатого венца 41, а мембрана 4 посредством кулачков 14 и 15, взаимодействующих со сферическими поверхностями 23 роликов 18, осуществляет центрирование и закрепление блока шестерен по делительной окружности меньшего зубчатого венца 24.

Предлагаемый мембранный патрон для установки блока шестерен позволяет исключить погрешность базирования детали при ее обработке, что существенно повышает точность обработки ее центрального отверстия. Эффект достигнут за счет изменения конструкции зажимного элемента, взаимодействующего с меньшим зубчатым венцом блока шестерен, а также за счет однозначной установки сепаратора в патроне, что в сочетании с возможностью осевого перемещения зажимных кулачков компенсирует неточности изготовления зажимных роликов по длине и гарантирует, что точка приложения зажимного усилия будет направлена по оси роликов. Кроме того, исполнение ступенчатой втулки составной позволило более точно настроить величину прогиба каждой мембраны, а следовательно, и величину зажима, что существенно повышает качество обрабатываемого отверстия.

В корпусе патрона 1 расположены две мембраны, одна из которых 3 внутренняя, а другая 4 - наружная. Эти мембраны выполнены соответственно с лепестками 5 и 13. Лепестки 5 контактируют с зажимными элементами 7 в виде пальцев, а лепестки 13 при помощи размещенных на них кулачков 14 контактируют с зажимными элементами, выполненными в виде роликов 18 со сферическими торцевыми поверхностями. Ролики 18 установлены в сменном сепараторе 20 с возможностью осевого перемещения. При этом на поверхности сепаратора 20 могут быть выполнены пазы, предназначенные для размещения в них кулачков, причем ширина по меньшей мере одного из пазов больше ширины остальных пазов. Также в корпусе патрона размещена ступенчатая втулка, в отверстии которой расположена труба 31 с центральным ступенчатым резьбовым отверстием 32. В правую ступень 38 указанного отверстия ввернута втулка 39. Труба 31 и втулка 39 служат для индивидуальной настройки величины прогиба мембран 3 и 4. Предлагаемая конструкция патрона позволяет исключить погрешность базирования детали при обработке. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Мембранный патрон для установки блока шестерен, в корпусе которого расположены две мембраны с лепестками, связанные с ними зажимные элементы, гидроцилиндр со штоком, а также ступенчатая втулка, установленная с возможностью взаимодействия с одной стороны с торцевыми поверхностями мембран, а с другой - со штоком гидроцилиндра, отличающийся тем, что патрон снабжен сменным сепаратором, предназначенным для размещения на блоке шестерен и обеспечивающим его однозначную установку, а также расположенными на лепестках одной из мембран кулачками, установленными с возможностью осевого перемещения, при этом зажимной элемент указанной мембраны выполнен в виде размещенных в сепараторе роликов со сферическими торцевыми поверхностями, каждый из которых установлен из условия взаимодействия одним торцом с кулачком, а другим - с поверхностью впадины зуба одной из шестерен блока и с возможностью осевого перемещения. 2. Мембранный патрон по п. 1, отличающийся тем, что каждый ролик в сепараторе установлен из условия расположения его продольной оси перпендикулярно оси блока. 3. Мембранный патрон по любому из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что на наружной поверхности сепаратора симметрично продольной оси каждого ролика выполнены пазы, предназначенные для размещения в них кулачков. 4. Мембранный патрон по п. 3, отличающийся тем, что ширина по меньшей мере одного паза на поверхности сепаратора и размещенного в нем кулачка больше ширины остальных пазов на поверхности сепаратора и размещенных в них кулачков. 5. Мембранный патрон по любому из пп. 1 и 4, отличающийся тем, что на конце штока цилиндра выполнена резьба, а ступенчатая втулка выполнена в виде трубы с центральным резьбовым отверстием, в котором с одной стороны расположена резьбовая втулка, при этом другая сторона предназначена для взаимодействия с резьбовым концом штока.