ФИКСИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2001 года по МПК B23B31/00 B23Q3/00 

Изобретение относится к обработке металлов резанием, а именно к устройствам для закрепления деталей при обработке тонкостенных деталей.

Известно зажимное устройство, содержащее корпус, центрирующие элементы и установленный на корпусе фиксирующий элемент, на торцах которого выполнены конические поверхности (а.с. SU 1511046, В 23 Q 3/00, 1987).

Недостатком устройства является невозможность зажима детали с внутренним кольцевым П-образным пазом для обработки наружной поверхности.

Наиболее близким по технической сущности является фиксирующее устройство, содержащее корпус, кольцевой фиксирующий элемент с фаской, силовой привод, шток и кольцевой упор (а.с. SU 1364455, В 25 В 1/00, 07.01.1988).

Недостатком устройства является невозможность зажима детали с внутренним кольцевым П-образным пазом для обработки наружной поверхности.

Техническим результатом является повышение технологической жесткости тонкостенной детали с внутренним кольцевым П-образным пазом при обработке наружной поверхности. Поставленная задача достигается тем, что в фиксирующем устройстве, содержащем кольцевой фиксирующий элемент с коническими фасками и силовой привод, фиксирующий элемент выполнен в виде четырех секторов, первый и третий из которых зеркально симметричны, а торцы всех секторов образованы плоскостями, перпендикулярными плоскости кольцевого фиксирующего элемента, причем в первом и третьем секторах один торец выполнен по радиусу упомянутого фиксирующего элемента, а второй - по хорде, соединяющей дугу сектора по внутреннему диаметру кольцевого фиксирующего элемента, торцы замыкающего сектора параллельны второму торцу первого и третьего секторов, при этом ширина замыкающего сектора выбрана из условия:

где r - внутренний радиус кольцевого фиксирующего элемента;
μ - коэффициент трения материала кольцевого фиксирующего элемента;
B - ширина замыкающего сектора;
R - наружный радиус кольцевого фиксирующего элемента.

Четыре сектора кольцевого фиксирующего элемента выполнены с равными длинами дуг по своему внутреннему диаметру.

Выполнение кольцевого фиксирующего элемента из нескольких секторов позволяет вводить его во внутренний кольцевой П-образный паз детали. Форма секторов обеспечивает возможность безошибочной сборки фиксирующего элемента.

Сектора имеют равные длины дуг по своему внутреннему диаметру, что обеспечивает равенство давления секторов на полку П-образного паза, обеспечивая повышение технологической жесткости тонкостенной детали.

На фиг. 1 изображено фиксирующее устройство в сборе, разрез;
на фиг. 2 - кольцевой фиксирующий элемент 4, сектора раздвинуты;
на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2;
на фиг. 4 - фиксирующее устройство в разобранном состоянии и обрабатываемая деталь;
на фиг. 5 - схема для расчета ширины замыкающего кольцевого сектора.

Фиксирующее устройство содержит опорную площадку 1 с силовым приводом, состоящим из штока 2 и гайки 3, кольцевой фиксирующий элемент 4 с фасками и шайбу 5. На опорной площадке 1 и шайбе 5 выполнены конические поверхности "a" и "b". Фиксирующий элемент 4 выполнен с фасками "c". Фиксирующий элемент 4 состоит из четырех секторов 6, 7, 8, 9, торцы которых образованы плоскостями, перпендикулярными плоскости фиксирующего элемента 4. В первом 6 и третьем 7 секторах один торец выполнен по радиусу фиксирующего элемента, а второй торец - по хорде, соединяющей дугу сектора по внутреннему диаметру кольцевого фиксирующего устройства. Первый сектор 6 зеркально симметричен третьему сектору 7. Торцы сектора 8 выполнены по радиусам фиксирующего элемента и расположены под прямым углом. Торцы замыкающего сектора 9 параллельны второму торцу первого 6 и третьего 7 секторов. Обрабатываемая деталь 10 закрепляется в патроне 11. Фиксирующее устройство устанавливают в обрабатываемой детали 10 с помощью переходника 12.

Четыре сектора кольцевого фиксирующего элемента выполнены с равными длинами дуг по своему внутреннему диаметру.

Минимальная ширина В_min замыкающего сектора определяется из условия отсутствия заклинивания торцевых поверхностей сопрягаемых секторов. Данное условие определяется неравенством: β > arctgμ.

Из Δ OAP следует: sin β = (В_min/2)/r = В_min/2r.

Учитывая исходное неравенство, получаем: В_min = 2r sin β > 2r sin (arctg μ).

Максимальная ширина B_max замыкающего сектора определяется из условия свободного ввода замыкающего сектора при сборке. Это условие определяется неравенством: 2 KB>MK.

Из Δ OKB следует:

Из Δ OMB следует:

Исходное неравенство принимает вид:

Решив неравенство относительно B_max, получим:

Возможная ширина замыкающего сектора определяется неравенством:

Фиксирующее устройство работает следующим образом:
Сектора 6, 7, 8, вводят во внутренний кольцевой П-образный паз детали 10. Замыкающий сектор 9 вводят последним. В отверстие детали 10 устанавливают переходник 12, по внутренней поверхности которого базируется опорная площадка 1, имеющая коническую наружную поверхность "a". Силовым приводом сжимают фиксирующее устройство. Поверхности "a" и "b" контактируют с поверхностями "c" фиксирующего элемента 4 и прижимают фиксирующий элемент 4 к полке П-образного паза. Сектора 6, 7, 8, 9 имеют равные длины дуг по внутреннему диаметру кольца, что обеспечивает равное давление секторов на полку П-образного паза. Производят обработку поверхности "б" детали 10.

Пример конкретного выполнения:
Обрабатывается фланец из материала ЭП741НП с внутренним кольцевым П-образным пазом. Ширина паза равна 16,6 мм, толщина цилиндрической стенки фланца - 5 мм. Наружный радиус с кольцевого фиксирующего элемента равен 91 мм. Внутренний радиус кольцевого фиксирующего элемента равен 71 мм. Сектора выполнены из материала сталь 40Х. Коэффициент трения μ = 0,18. Ширина замыкающего сектора равна 100,4 мм. Фиксирующее устройство обеспечивает технологическую жесткость J_т = 6500 кг/мм.

Наружную поверхность обрабатывают резцом (скорость 20 - 22 м/мин, подача 0,13 мм/об, глубина резания 0,05 мм).

В таблице представлены значения среднеарифметической R а и максимальной высоты неровностей R_max, степени наклепа Δ H/H и предела усталостной прочности σ_-1 обработанных поверхностей.

За счет повышения технологической жесткости улучшены качественные характеристики поверхностного слоя. В 1,68 раза повысилась усталостная прочность. Высота волны некруглости уменьшилась с 70 - 90 мкм до 3 - 5 мкм.

Изобретение относится к устройствам для закрепления тонкостенных деталей при обработке. Фиксирующее устройство содержит опорную площадку с силовым приводом, кольцевой фиксирующий элемент с фасками и шайбу. Упомянутый фиксирующий элемент состоит из четырех секторов, торцы которых образованы плоскостями, перпендикулярными плоскости фиксирующего элемента. В первом и третьем секторах, которые зеркально симметричны, один торец выполнен по радиусу, а второй - по хорде, соединяющей дугу сектора по внутреннему диаметру кольцевого фиксирующего элемента. Торцы замыкающего сектора параллельны второму торцу первого и третьего секторов. Этот сектор вводят во внутренний кольцевой П-образный паз детали последним. Силовым приводом сжимают фиксирующее устройство и производят обработку наружной поверхности детали. Приведена зависимость для выбора ширины замыкающего сектора. Повышение технологической жесткости тонкостенной детали при обработке поверхности ведет к улучшению качественных характеристик поверхностного слоя. 1 з.п.ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Фиксирующее устройство, содержащее кольцевой фиксирующий элемент с коническими фасками и силовой привод, отличающееся тем, что фиксирующий элемент выполнен в виде четырех секторов, первый и третий из которых зеркально симметричны, а торцы всех секторов образованы плоскостями, перпендикулярными плоскости кольцевого фиксирующего элемента, причем в первом и третьем секторах один торец выполнен по радиусу упомянутого фиксирующего элемента, а второй - по хорде, соединяющей дугу сектора по внутреннему диаметру кольцевого фиксирующего элемента, торцы замыкающего сектора параллельны второму торцу первого и третьего секторов, при этом ширина замыкающего сектора выбрана из условия

где r - внутренний радиус кольцевого фиксирующего элемента;
μ - коэффициент трения материала кольцевого фиксирующего элемента;
B - ширина замыкающего сектора;
R - наружный радиус кольцевого фиксирующего элемента. 2. Фиксирующее устройство по п.1, отличающееся тем, что четыре сектора кольцевого фиксирующего элемента выполнены с равными длинами дуг по своему внутреннему диаметру.