ПАТРОН ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ЗАЖИМА ЗАГОТОВКИ Российский патент 2008 года по МПК B23B31/167 

Предлагается зажимной патрон, который может найти широкое применение в машиностроении и особенно в станкостроении, на станках с ЧПУ, в роботизированных комплексах, гибких производственных системах, для автоматизации зажима заготовок разного диаметра при прецизионной обработке без переналадки зажимных элементов.

Известен клиновой несамотормозящий кулачковый патрон с приводом зажима детали, описанный в книге Блюмберга В.А. "Справочник токаря", Ленинград, "Лениздат", 1969, с.69, поз.УI. Данный патрон состоит из корпуса, в котором симметрично расположены кулачки и находящаяся в контакте с ними скользящая муфта. Муфта базируется по направляющей в корпусе патрона и жестко связана с управляющей тягой гидропривода. Для связи с кулачками муфта имеет три паза, расположенные под углом наклона 15°. Пазы в муфте и выступы у кулачков образуют клиновые пары. При осевом перемещении муфты кулачки передвигаются в осевом направлении и зажимают деталь.

К недостаткам такого патрона следует отнести малый диапазон зажимаемых деталей, металлоемкость конструкции, что увеличивает инерционные и центробежные силы при вращении шпинделя.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является патрон с клиноплунжерным несамотормозящим передаточным звеном, принятый за прототип, описанный в журнале "Машиностроитель", 1991, №1, с.11, авторов Кузнецова Ю.Н. и Ахрамовича В.Н.

В данном патроне в отверстиях, выполненных в корпусе патрона, под углом установлены плунжеры с возможностью осевого перемещения, которые связаны с управляющей тягой. Каждый плунжер через промежуточный клиновой элемент при помощи Т-образных клиновых поверхностей контактирует с клиновыми поверхностями кулачков; последние установлены на направляющие в корпусе патрона.

При ходе штока вправо плунжеры перемещаются в осевом и радиальном направлениях, и в свою очередь, с передаточным отношением 3:1 /для 1-го типоразмера/, перемещают кулачки по направляющим корпуса в направлении к центру патрона, которые и зажимают заготовку - пруток. При ходе штока влево кулачки освобождают пруток. Предусмотрено несколько типоразмеров патронов, каждый из которых рассчитан на определенный диапазон зажимаемых диаметров заготовок.

К недостаткам известного патрона следует отнести небольшой перепад диаметров зажимаемых заготовок в каждом диапазоне, который не превышает 30 мм. При смене диапазона обрабатываемых деталей снимается и устанавливается патрон требуемого типоразмера. Промежуточный клиновой элемент между плунжерами и кулачками увеличивает массу патрона снижает надежность работы патрона и КПД зажимного механизма.

Задачей предлагаемого изобретения является расширение диапазона зажимаемых деталей без переустановки зажимных элементов патрона, а также снижение металлоемкости последнего за счет устранения промежуточного передаточного звена.

Изобретение решает задачу сокращения внецикловых потерь времени на станках при зажиме и разжиме заготовок в патроне с помощью пневмопривода или гидропривода в широком диапазоне диаметров и уменьшает инерционные и центробежные силы вращающихся частей. Оно усовершенствует широкодиапазонный зажимной патрон-прототип, описанный в журнале "Машиностроитель", 1991, №1, с.11, на переналадку которого при переходе с одного диаметра на другой требуется значительное время. Усовершенствование состоит в том, что переход от осевого движения управляющей тяги к радиальному перемещению кулачков осуществляется при помощи косозубых реек, которые без промежуточного элемента входят в клиновые пазы, нарезанные на боковых поверхностях кулачков, заставляя последние перемещаться перпендикулярно к оси заготовки в направлении зажима или разжима последней.

Расширение диапазона зажимаемых деталей без переустановки патрона достигается за счет применения косозубых реек с углом нарезки зубьев 45°. При этом осевому перемещению зубьев рейки будет соответствовать такое же радиальное перемещение кулачка с передаточным отношением 1:1. Так как рейки жестко закреплены по окружности фланца, связанного с управляющей тягой, то это обеспечит синхронное перемещение в радиальном направлении всех кулачков, что и формирует диапазон зажимаемых заготовок. Металлоемкость патрона снижена за счет исключения промежуточных клиновых элементов и облегчения клинового механизма (без снижения жесткости), базируемого в пазах корпуса.

Эффект от применения изобретения заключается в том, что при автоматизации зажима и разжима заготовок расширен диапазон диаметров без переустановки кулачков патрона и без смены его типоразмера на прецизионных станках классов точности П, В, А; снижены инерционные и центробежные силы вращающихся частей патрона.

Общий вид устройства показан на фиг.1; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Патрон для автоматизированного зажима заготовок содержит управляющую тягу 1 с закрепленным на ее конце фланцем 2, по окружности которого закреплены три П-образных рейки 3 /по числу кулачков/ с нарезанными на них под углом 45° зубьями. Фланец 2 установлен в цилиндрическую направляющую, выполненную в корпусе 4 патрона. Зубья реек находятся в постоянном зацеплении с косозубой нарезкой на боковых поверхностях кулачков 5, которые установлены в радиальных пазах корпуса 4, жестко закрепленного на шпинделе станка с помощью болтов 6.

Патрон для автоматизированного зажима заготовок работает следующим образом. При перемещении управляющей тяги от гидро- или пневмопривода вправо фланец 2 с П-образными зубчатыми рейками 3 перемещается по цилиндрической направляющей корпуса 4 в том же направлении. Рейки 3 взаимодействуют через косозубую передачу без промежуточного элемента с кулачками 5, синхронно перемещая последние по радиальным пазам корпуса в перпендикулярном направлении для зажима заготовки. При движении управляющей тяги 1 влево происходит обратное движение зубчатых реек 3 и кулачков 5, которые, расходясь в радиальных направлениях, разжимают заготовку.

Патрон содержит корпус с установленными в его радиальных пазах зажимными кулачками, управляющую тягу, предназначенную для соединения с приводом, и передаточный клиновой механизм, выполненный в виде фланца, установленного в цилиндрическую направляющую корпуса, с закрепленными по его окружности зубчатыми рейками с косозубой нарезкой, зубья которых входят в косозубые пазы, выполненные на боковых поверхностях кулачков. Для повышения производительности обработки и снижения металлоемкости зубчатые рейки выполнены П-образными и с углом нарезки зубьев 45°. 2 ил.

Патрон для автоматизированного зажима заготовок, содержащий корпус с установленными в его радиальных пазах зажимными кулачками, управляющую тягу, предназначенную для соединения с приводом, и передаточный клиновой механизм, выполненный в виде фланца, установленного в цилиндрическую направляющую корпуса, с закрепленными по его окружности зубчатыми рейками с косозубой нарезкой, зубья которых входят в косозубые пазы, выполненные на боковых поверхностях кулачков, отличающийся тем, что зубчатые рейки выполнены П-образными и с углом нарезки зубьев.