СТОПОР, ПРЕДОТВРАЩАЮЩИЙ ВЫТЯГИВАНИЕ ИНСТРУМЕНТОВ ИЗ ДЕРЖАТЕЛЕЙ С ГНЕЗДОМ ДЛЯ ИНСТРУМЕНТА Российский патент 2012 года по МПК B23B31/02 B23C5/26 

Изобретение относится к держателям инструмента с гнездом для инструмента, в частности, стягивающимися патронами и другими патронами для приема вращающихся инструментов, согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Держатели инструмента с зажимными патронами, в частности стягивающимися патронами, хорошо известны. Они служат для зажима трубных, токарных, фрезерных, фрикционных и шлифовальных инструментов или т.п. с помощью термического процесса стягивания. Обычно такие стягивающиеся патроны нагревают с помощью индукционной установки стягивания, за счет чего внутренний диаметр стягивающегося патрона увеличивается. При увеличенном внутреннем диаметре в стягивающийся патрон вставляют подлежащий зажиму инструмент, при этом отношение внутреннего диаметра стягивающегося патрона к диаметру хвостовика инструмента выбирают таким, что при последующем охлаждении стягивающегося патрона инструмент зажимается стягивающимся патроном неподвижно относительно крутящего момента.

Из WO 01/89758 А1 известен способ индукционного нагревания участка гильзы с помощью охватывающей по существу равномерно участок гильзы кольцеобразной системы катушек. Катушечная система соединена с генератором переменного тока высокой частоты и индуцирует в металлическом участке гильзы вихревые токи, которые нагревают участок гильзы. На торцевых сторонах и на наружной окружности катушечной системы для предотвращения потоков рассеяния и для концентрации магнитного потока расположены концентрирующие магнитный поток элементы из магнитомягкого, по существу электрически не проводящего материала, такого, например, как феррит, которые направляют созданный катушечной системой магнитный поток на участок гильзы держателя инструмента и, в частности, на зону свободного конца участка гильзы.

Недостатком держателей инструмента с зажимными патронами для вращающихся инструментов, которые имеют цилиндрический хвостовик, является осевое смещение вращающегося инструмента вдоль оси вращения зажимного патрона во время работы. Это осевое смещение вращающегося инструмента вызывается колебаниями, которые возникают во время обработки детали вращающимся инструментом. За счет этого отрицательного эффекта детали оказывается невозможным производить точную обработку и выдерживать требуемые размеры. Кроме того, перекашивание вращающегося инструмента в детали или даже в принимающем деталь зажимном патроне может приводить к опасным авариям. При неблагоприятных условиях вращающийся инструмент может даже выходить во время работы из зажимного патрона держателя инструмента и становиться опасным для оператора станка.

Поэтому задачей данного изобретения является разработка держателя инструмента с зажимным патроном, в частности, стягивающимся патроном или т.п., в котором во время работы невозможно осевое смещение вращающегося инструмента, такого как метчик, цековка, фреза и т.д., и вращающийся инструмент удерживается неподвижно как относительно крутящего момента, так и в осевом направлении относительно оси вращения без смещения.

Данная задача решается, согласно изобретению, с помощью отличительных признаков пункта 1 формулы изобретения, при этом признаки зависимых пунктов формулы описывают предпочтительные варианты осуществления изобретения.

Держатель инструмента, согласно изобретению, снабжен стопором, предотвращающим вытягивание инструмента, который предотвращает осевое смещение инструмента из гнезда для инструмента. При этом указанное стопорное устройство содержит по меньшей мере один запирающий элемент и по меньшей мере одну соответствующую запирающему элементу и принимающую его запирающую канавку, которые взаимодействуют друг с другом с геометрическим замыканием. При этом запирающий элемент и запирающая канавка выполнены по меньшей мере частично в форме части сферы, при этом зажимной патрон имеет запирающий элемент, а инструмент - запирающую канавку, или наоборот. При этом запирающие канавки, которые находятся, начиная с торцевой стороны, на хвостовике инструмента или в держателе инструмента, могут быть выполнены с расширением относительно ширины канавки для обеспечения легкого вставления инструмента в держатель.

Предпочтительно, чтобы держатель инструмента имел на стороне держателя инструмента по меньшей мере два установленных с возможностью вращения шарика, при этом на стороне вращающегося инструмента с ними взаимодействуют с геометрическим замыканием по меньшей мере две соответствующие шарикам запирающие канавки на хвостовике вращающегося инструмента. При этом обе запирающие канавки расположены по спирали на цилиндрическом хвостовике инструмента, начиная с торцевой стороны цилиндрического хвостовика, вдоль окружной поверхности цилиндрического хвостовика. Эти находящиеся на окружной поверхности цилиндрического хвостовика вращающегося инструмента запирающие канавки лежат в инструменте с левой винтовой канавкой с подъемом влево, а в инструменте с правой винтовой канавкой - с подъемом вправо. При этом запирающие канавки могут быть выполнены также в осевом направлении параллельно оси вращения, за счет чего они могут быть использованы в качестве стопора, препятствующего проворачиванию инструмента.

Для зажима вращающегося инструмента, согласно изобретению, такого как сверло с прямыми канавками, профильное сверло, спиральное сверло, включая метчики, цековки, фрезы, оправки для других инструментов и т.д., в зажимной патрон, согласно изобретению, например, в стягивающийся патрон держателя инструмента, вначале включают индукционную катушку, т.е. через индукционную катушку пропускают высокочастотный переменный ток. На основе возникающих вихревых токов в участке гильзы держателя инструмента, создаваемых за счет индукции из окружающей держатель инструмента катушки, участок гильзы быстро нагревается, так что он термически расширяется, и соответственно увеличивается внутренний диаметр приемного отверстия. Затем можно вставлять вращающийся инструмент стороной хвостовика в приемное отверстие. При этом торцевая сторона вращающегося инструмента приходит в соприкосновение с выступающими во внутреннее пространство шариками и упирается в них. В зависимости от направления подъема запирающей канавки вращающегося инструмента он поворачивается влево или вправо относительно оси вращения, так что шарики могут входить в шарообразные канавки. Дальнейший поворот вызывает спиральное ввинчивание и тем самым осевое движение втягивания вращающегося инструмента в стягивающийся патрон или т.п., пока торцевая сторона цилиндрического хвостовика не упрется в зажимной патрон, соответственно, пока шарики не достигнут своего конечного положения в шарообразных запирающих канавках. Теперь можно выключать индукционную катушку. На основе быстрого охлаждения стягивающийся или зажимной патрон снова стягивается до своего первоначального размера, за счет чего цилиндрический хвостовик соединяется с прессовой посадкой без возможности проворачивания своей окружной поверхностью с внутренней окружной поверхностью приемного отверстия стягивающегося патрона. Поскольку направление вращения запирающих канавок соответствует направлению вращения вращающегося инструмента, то во время работы инструмента даже при сильной нагрузке, т.е. при высокой прочности резания детали и большой подаче инструмента, соответственно, инструментального стола, не возникает больше осевого смещения вращающегося инструмента вдоль оси вращения. За счет взаимодействия шариков в держателе инструмента с имеющими шарообразный профиль запирающими канавками в хвостовике инструмента и спирального выполнения этих запирающих канавок, создается осевая блокировка. Эту осевую блокировку можно устранять посредством вращения вращающегося инструмента в противоположном направлении относительно рабочего направления вращения вращающегося инструмента и одновременного вытягивания из зажимного патрона. Выполненное противоположно рабочему направлению вращающегося инструмента вращение во время работы, т.е. при обработке детали с помощью вращающегося инструмента, является невозможным. Кроме того, это поворотное движение во время работы также невозможно ввиду неподвижной относительно крутящего момента прессовой посадки. Тем самым вращающийся инструмент не может выходить в осевом направлении из стягивающегося патрона или т.п.

За счет этого обработка остается точной и можно выдерживать размеры в пределах требуемых допусков. Поскольку с помощью данного изобретения предотвращается осевое смещение, можно осуществлять производство эффективно и экономично, с малым количеством брака по сравнению с обычными держателями инструмента с зажимными патронами. Кроме того, исключается дополнительный источник производственного травматизма и опасности для оператора станка.

Вместо установленных с возможностью вращения в зажимном патроне шариков можно применять также цилиндрические штифты с частичной, соответственно, полусферой на одной из торцевых сторон. Указанные штифты размещены вместо шариков в опорном отверстии, при этом они должны иметь, например, либо выступающий буртик, чтобы цилиндрический штифт не падал во внутреннее пространство приемного отверстия, либо наружную резьбу, которая соответствует внутренней резьбе опорного отверстия. Преимущество использования шариков по сравнению с применением цилиндрических штифтов с частично сферической, соответственно, полусферической головкой состоит в том, что облегчается введение вращающегося инструмента, поскольку шарики установлены с возможностью вращения и, в отличие от цилиндрических штифтов, не могут перекашиваться. Кроме того, шарики можно удерживать в соответствующем опорном отверстии с применением резьбового штифта. При этом сам цилиндрический штифт имеет на своей торцевой стороне принимающую шарик форму, например, многоугольное отверстие или шарообразное углубление или т.п. Вместо резьбового штифта можно применять также установочные штифты, пальцы или т.п.

Стопор против вытягивания, согласно изобретению, инструментов, в частности вращающихся инструментов в держателях инструмента с гнездом для инструмента пригоден, в частности, для зажимных патронов, таких как зажимные цанговые патроны, патроны HG, зажимные патроны с гидравлическим расширением и стягивающиеся патроны.

В зависимости от предъявляемых требований, запирающие канавки в окружной поверхности хвостовика инструмента целесообразно выполнять по-разному. При этом запирающие канавки могут иметь, начиная с торцевой стороны, различное прохождение. Они могут быть выполнены спиральными, L-образными, изогнутыми или из составленных вместе частично прямолинейных и/или изогнутых дорожек цилиндрических поверхностей. В частности, при спиральном прохождении запирающих канавок их направление вращения должно соответствовать направлению вращения используемого инструмента. То есть, при имеющем левые канавки инструменте спиральная канавка должна быть выполнена с левым подъемом, а при имеющем правые канавки инструменте - с правым подъемом. За счет этого обеспечивается также запирающее действие стопора против вытягивания.

В другом варианте выполнения хвостовик инструмента имеет на стороне конца наружную резьбу, а гнездо для инструмента держателя инструмента имеет соответствующую внутреннюю резьбу. В этом случае стопорение против вытягивания происходит с применением наружной резьбы на инструменте, которая выполнена с подъемом влево при имеющем левые канавки инструменте и с подъемом вправо при имеющем правые канавки инструменте. В этом варианте выполнения нет необходимости в запирающих элементах и запирающих канавках.

Предпочтительно, чтобы опорные отверстия, в которых размещаются запирающие элементы, были выполнены сквозными от наружной окружной поверхности держателя инструмента до принимающего инструмент внутреннего пространства держателя инструмента. При этом указанные опорные отверстия могут быть выполнены перпендикулярно оси вращения держателя инструмента и с пересечением оси вращения и/или по касательной с примыканием к внутренней окружной поверхности принимающего инструмент внутреннего пространства. Продольные оси опорных отверстий предпочтительно проходят под одинаковым углом друг к другу и, в частности, расположены в одной плоскости перпендикулярно оси вращения инструмента.

Предпочтительно также, в частности, для держателя инструмента со стягивающимся патроном, чтобы шарики были установлены в качестве запирающих элементов в шариковом сепараторе. При этом опорные отверстия для соответствующих шариков в сепараторе имеют относительно внутренней окружной поверхности меньший диаметр отверстия, чем диаметр опорного отверстия. За счет этого шарики не могут падать внутрь во внутреннее пространство держателя инструмента, а лишь выступают за внутреннюю зону сепаратора. При этом сепаратор может быть вставлен в виде отдельной конструктивной части с геометрическим замыканием во внутреннее пространство держателя инструмента или же может быть сформирован в гильзе. При этом гильза имеет соответствующие опорные отверстия с обращенным к внутреннему пространству меньшим диаметром опорных отверстий. Гильза может быть запрессована во внутреннее пространство гнезда для инструмента, в частности, в горячем состоянии, может быть сварена с держателем инструмента, может удерживаться с геометрическим замыканием дополнительными резьбовыми штифтами и/или запирающими элементами и запирающими канавками на гильзе, как этот было описано, согласно изобретению, для хвостовика вращающегося инструмента.

Предпочтительно, в частности, для стягивающихся патронов, чтобы стопор, предотвращающий вытягивание инструмента, дополнительно содержал устройство, обеспечивающее возможность удерживания без зазора инструмента с помощью указанного стопора. При этом с помощью прикладывающего силу элемента, который расположен, например, концентрично оси вращения инструмента у основания отверстия гнезда для инструмента, инструмент в гнезде для инструмента выдавливается в направлении из держателя инструмента. За счет этого стопор прилегает без зазора к инструменту. При этом следует учесть, что даже небольшой зазор между стопором и инструментом обеспечивает инструменту определенную свободу движения, которая может приводить к повреждению резцов инструмента. В частности, в качестве прикладывающего силу элемента можно использовать пружины сжатия в виде спиральных пружин, конусных пружин, тарельчатых пружин, а также пакетов тарельчатых пружин, и/или эластичные или имеющие эластичность резины элементы.

Предпочтительно также, чтобы держатель инструмента с минимальным количеством смазки содержал по меньшей мере один передаточный элемент для минимального количества смазки, содержащий по меньшей мере один канал для создания давления для выравнивания давления. Для такого держателя инструмента с таким передаточным элементом необходимо предусмотреть дополнительную защиту независимо от стопора. Передаточный элемент в виде трубки, которая может быть составлена из нескольких частей, предпочтительно выполнен с радиальным фланцем и расположен и направляется с возможностью движения в предусмотренном в держателе инструмента отверстии. Трубка, имеющая различные профили поперечного сечения, устанавливается в держателе инструмента с предварительным напряжением предпочтительно с помощью спиральной пружины, при этом цилиндрическое тело трубки проходит через спиральную пружину. Естественно, возможны другие прикладывающие силу элементы, такие как пружины растяжения, конусные пружины, тарельчатые пружины и/или эластичные элементы. Предпочтительно, чтобы спиральная пружина была расположена между радиальным фланцем трубки и, например, упорным дном в держателе инструмента, за счет чего трубка устанавливается с предварительным напряжением относительно держателя инструмента. Предпочтительно, чтобы передаточный элемент был установлен в отверстии с уплотнением. При этом держатель инструмента имеет концентрично отверстию для передаточного элемента, соответственно, трубки, например, по меньшей мере, одно радиальное уплотнительное кольцо и/или другие уплотнительные элементы, такие как уплотнительные кольца, уплотнительные манжеты и т.д., которые также могут быть расположены в держателе инструмента и/или на передаточном элементе, соответственно, на самой трубке. Предпочтительно, чтобы каналы в виде проходных отверстий с различными профилями поперечного сечения, в частности, с круглым профилем, были расположены в радиальном фланце передаточного элемента, так чтобы проходные отверстия в передаточном элементе были соединены с проходными отверстиями в радиальном фланце передаточного элемента. Вдоль цилиндрической окружной поверхности радиального фланца передаточного элемента расположена радиальная выемка. В нее заделана с геометрическим замыканием соответствующая радиальной выемке, предпочтительно имеющая форму отрезка цилиндрической поверхности кольцевая мембрана. При этом как выемка в окружной поверхности, в частности, в виде канавки, так и соответствующее ей поперечное сечение заделанной в канавку мембраны могут иметь, например, профиль частично сферической головки или другие профили. Кольцевая мембрана предпочтительно выполнена из эластичного материала, в частности имеющего эластичность резины, хотя возможны также другие материалы, такие как углеволоконный материал, пластмассы, тефлон и гибкие металлы. При этом каналы для выравнивания давления, соответственно, создания давления соединены, в частности, с мембраной и внутренним пространством передаточного элемента. Поэтому при создании давления в держателе инструмента мембрана радиально изгибается и в результате прилегает к окружной поверхности приемного отверстия держателя инструмента. За счет этого передаточный элемент блокируется относительно осевого перемещения.

В дальнейшем изобретение поясняется описанием вариантов его осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, в числе которых:

Фиг.1 изображает разрез держателя инструмента, согласно изобретению, со стягивающимся патроном с отдельной, еще не зажатой и снабженной запирающими канавками хвостовой фрезой;

Фиг.2 - разрез держателя инструмента, согласно изобретению, со стягивающимся патроном и зажатой хвостовой фрезой, согласно изобретению;

Фиг.3 - разрез держателя инструмента, согласно изобретению, с зажимным цанговым патроном и зажатой хвостовой фрезой, согласно изобретению;

Фиг.4 - разрез держателя инструмента, согласно изобретению, с патроном HG и зажатой хвостовой фрезой, согласно изобретению;

Фиг.5 - разрез держателя инструмента, согласно изобретению, с гидравлически расширяемым зажимным патроном и зажатой хвостовой фрезой, согласно изобретению;

Фиг.6 - разрез держателя инструмента, согласно изобретению, с зажатой хвостовой фрезой, согласно изобретению, при этом инструмент имеет наружную резьбу и ввинчен в соответствующую внутреннюю резьбу держателя инструмента;

Фиг.7 - разрез держателя инструмента, согласно изобретению, с шариками в качестве запирающих элементов, которые фиксированы с помощью резьбовых штифтов;

Фиг.8 - разрез держателя инструмента, согласно изобретению, с шариками в качестве запирающих элементов, которые фиксированы с помощью резьбовых штифтов, при этом шарики частично утоплены в резьбовых штифтах;

Фиг.9 - разрез держателя инструмента, согласно изобретению, с шариками в качестве запирающих элементов, которые фиксированы с помощью цилиндрических штифтов с прессовой посадкой;

Фиг.10 - разрез держателя инструмента, согласно изобретению, с состоящим из одной части запирающим элементом, который является резьбовым штифтом с шарообразной чеканкой на одной из своих торцевых сторон;

Фиг.11 - разрез держателя инструмента, согласно изобретению, с состоящими из одной части запирающими элементами, которые являются цилиндрическими штифтами с шарообразной чеканкой на одной из торцевых сторон с прессовой посадкой;

Фиг.12 - разрез держателя инструмента, согласно изобретению, с шариками в отдельном сепараторе с прилегающей гильзой;

Фиг.13 - разрез держателя инструмента, согласно изобретению, с шариками, которые расположены в сформированном в гильзе сепараторе, при этом гильза запрессована или запрессована в горячем состоянии;

Фиг.14 - разрез держателя инструмента, согласно изобретению, из Фиг.13, при этом гильза сварена с держателем инструмента;

Фиг.15 - разрез держателя инструмента, согласно изобретению, из Фиг.13, при этом гильза механически фиксирована с помощью резьбовых штифтов с конусным куполом;

Фиг.16 - разрез держателя инструмента, согласно изобретению, с имеющей прорези гильзой, в которой размещены шарики, и гильза, снабженная запирающими канавками, с помощью других шариков и резьбовых штифтов удерживается на держателе инструмента;

Фиг.17 - разрез держателя инструмента, согласно изобретению, с конусной пружиной для не имеющего зазора стопорения против выдвигания;

Фиг.18 - разрез держателя инструмента, согласно изобретению, с винтом регулируемой длины, который выполнен из имеющего эластичность резины материала;

Фиг.19 - разрез держателя инструмента, согласно изобретению, с винтом регулируемой длины, который имеет внутри интегрированный элемент из имеющего эластичность резины материала;

Фиг.20 - разрез держателя инструмента, согласно изобретению, со смазкой минимального количества, шариками в качестве запирающих элементов и мембраной из имеющего эластичность резины материала;

Фиг.21 - разрез и вид сбоку держателя инструмента, согласно изобретению, из Фиг.20 с тангенциальным расположением запирающих элементов;

Фиг.22 - часть держателя инструмента, согласно изобретению, из Фиг.20 с мембраной и каналом давления в передаточном элементе, в увеличенном масштабе.

На Фиг.1 схематично показан в разрезе держатель 1 инструмента, а также в качестве примера хвостовая фреза 2, которые расположены относительно друг друга по оси 3 вращения. При этом держатель 1 инструмента имеет, по меньшей мере, два, предпочтительно три или четыре шарика 4. При этом шарики находятся в опорном отверстии 5, которое расположено перпендикулярно оси 3 вращения и тем самым к продольной оси в участке 6 гильзы держателя 1 инструмента. Это опорное отверстие 5 является проходным отверстием и проходит от наружной стороны гильзового участка 6 до внутренней окружной поверхности приемного отверстия 7, которое расположено концентрично оси 3 вращения в держателе 1 инструмента. Опорная передняя сторона 8 опорного отверстия 5 выполнена в виде сферической шалоты и соответствует сферической форме шариков 4, так что шарики 4 частично выступают во внутреннее пространство приемного отверстия 7. Шарик 4 удерживается с помощью резьбового штифта в своем переднем положении, т.е. в выступающем во внутреннее пространство приемного отверстия 7 положении, при этом опорное отверстие 5 имеет соответствующую наружной резьбе резьбового штифта 9 внутреннюю резьбу. При этом длина резьбового штифта 9 не выходит за наружную поверхность гильзового участка 6. При этом резьбовой штифт 9 имеет внутреннюю шестиугольную втулку 10. Хвостовая фреза 2 имеет на своем цилиндрическом хвостовике 1 вблизи торцевой стороны 12 спирально расположенные запирающие канавки 13, 14. Они имеют соответствующий сферической форме шариков 4 шарообразный профиль. Для полного зажимания хвостовой фрезы в держателе инструмента хвостовую фрезу необходимо при вставлении поворачивать в направлении 15 вращения, так что хвостовая фреза 2 ввинчивается по спирали в осевом направлении в приемное отверстие 7, пока хвостовая фреза 2 не достигнет упора.

На Фиг.2 показан схематично в разрезе держатель 1 инструмента, в котором полностью зажата хвостовая фреза 2. Хвостовая фреза 2 находится до упора своим цилиндрическим хвостовиком 11 в приемном отверстии 7. При этом шарик 4, удерживаемый резьбовым штифтом 9, входит в запирающую канавку 13, соответственно, 14. В этом разрезе цилиндрический хвостовик 11 находится с прессовой посадкой в приемном отверстии 7; т.е. индукционная катушка (не изображена на чертеже) выключена, и стягивающийся патрон держателя 1 инструмента охлажден и стянут до своего первоначального размера. Как отчетливо показано на Фиг.2, не может происходить продольное движение хвостовой фрезы 2 вдоль оси 3 вращения, поскольку шарик 4 сидит в шарообразной запирающей канавке 13, соответственно, 14 в цилиндрическом хвостовике 11, так что движение вдоль оси 3 вращения блокировано. Таким образом, на этом чертеже показано взаимодействие между шариком 4 и запирающей канавкой 13, соответственно, 14 в виде блокировки. Для извлечения хвостовой фрезы 2 из держателя 1 инструмента необходимо после включения индукционной катушку повернуть хвостовую фрезу 3 против направления 15 вращения (см. Фиг.1) и вытянуть в осевом направлении вдоль оси 3 вращения из держателя 1 инструмента.

На следующих фигурах показаны возможные варианты выполнения стопора против вытягивания в других предлагаемых на рынке зажимных патронах.

На Фиг.3 показан схематично в разрезе обычный зажимной цанговый патрон с накидной гайкой со стопором против вытягивания, согласно изобретению, обеспечиваемым с помощью запирающих канавок и шариков.

На Фиг.4 показан патрон HG со стопором против вытягивания, согласно изобретению, обеспечиваемым с помощью запирающих канавок и шариков.

На Фиг.5 показан чисто схематично в разрезе обычный гидравлически расширяемый зажимной патрон со стопором против вытягивания, согласно изобретению, обеспечиваемым с помощью запирающих канавок и шариков.

На Фиг.6 схематично показан в разрезе держатель инструмента в виде стягивающегося патрона, при этом предусмотрено свинчивание хвостовой фрезы с держателем инструмента с помощью резьбы 16. На основании этого свинчивания, которое выполнено с левым подъемом в инструменте с левыми канавками и с правым подъемом в инструменте с правыми канавками, достигается осевое стопорение против вытягивания инструмента из держателя инструмента.

На Фиг.7 схематично показан в разрезе стягивающийся патрон с запирающими элементами в виде шариков 4, которые удерживаются в соответствующих опорных отверстиях 5 с помощью резьбовых штифтов 9. При этом резьбовой штифт 9 имеет тупую торцевую сторону.

На Фиг.8 схематично показан в разрезе стягивающийся патрон с запирающими элементами в виде шариков 4, которые удерживаются в опорных отверстиях 5 с помощью резьбовых штифтов 9. Резьбовой штифт 9 имеет на принимающей шарики 4 торцевой стороне выемку 17. Выемка 17 выполнена в виде глухого отверстия или, например, в виде внутренней шестиугольной втулки, соответствующей диаметру шарика.

На Фиг.9 схематично показан в разрезе стягивающийся патрон с запирающими элементами в виде шариков 4, которые удерживаются в опорных отверстиях 5 с помощью установочных штифтов 18. На основе прессовой посадки между установочным штифтом 18 и опорным отверстием 5 фиксированы в своем положении запирающие элементы в виде шариков 4.

На Фиг.10 схематично показан в разрезе стягивающийся патрон с состоящими из одной части запирающими элементами 19. Запирающий элемент 19 является резьбовым штифтом, который имеет на одной из своих торцевых сторонах полусферическую головку 20.

На Фиг.11 схематично показан в разрезе стягивающийся патрон с состоящим из одной части запирающим элементом 19 в опорных отверстиях 5. Состоящие из одной части запирающие элементы 19 являются установочными штифтами, которые соединены со стягивающимся патроном посредством прессовой посадки. Состоящие из одной части запирающие элементы 19 имеют на одной из своих торцевых сторон полусферическую головку 20.

На Фиг.12 схематично показан в разрезе стягивающийся патрон с запирающими элементами в виде шариков 4. Шарики 4 установлены в сепараторе 21. При этом сепаратор 21 расположен на дне приемного отверстия 7. С ним граничит гильза 22. В сепаратор 21 вставлены шарики 4, которые выдавливаются из сепаратора в радиальном направлении наружу. При этом шарики 4 упираются в заплечик, который находится между приемным отверстием 7 и выточкой у конца приемного отверстия 7. На этот заплечик шарики 4 могут опираться в осевом направлении. При стянутом инструменте шарики 4 опираются также изнутри и тем самым могут стопорить как инструмент 2, так и гильзу 22 против осевого вытягивания.

На Фиг.13 схематично показан в разрезе стягивающийся патрон с шариками 4, которые находятся в гильзе 22 в левом участке гильзы и в приемном отверстии 7. При этом левый участок гильзы 22 действует в качестве сепаратора для шариков 4. Опорные отверстия 5 для шариков 4 в гильзе 22 имеют относительно лежащей внутри цилиндрической окружной поверхности гильзы 22 меньший диаметр, чем диаметр шариков, соответственно, диаметр опорных отверстий. Тем самым шарики 4 могут выступать во внутреннее пространство, но не выпадать. Гильза 22 запрессована в патрон или же запрессована в горячем состоянии.

На Фиг.14 схематично показан в разрезе стягивающийся патрон с шариками 4 в гильзе 22. Гильза 22 соединена с гильзовым участком 6 с помощью сварного шва 23. При этом сварка гильзы 22 со стягивающимся патроном может быть выполнена точечной, частичной или кольцевой в виде закрытого, соответственно, Y-образного шва.

На Фиг.15 схематично показан в разрезе стягивающийся патрон с шариками 4 в гильзе 22. В этом варианте выполнения гильза 22 фиксирована в держателе инструмента с помощью резьбовых штифтов 24. При этом резьбовые штифты 24 имеют, например, конусный купол. Естественно, возможны также другие варианты выполнения, например, в виде сферической головки и т.д. В соответствии с выполнением торцевой стороны резьбовых штифтов 24 гильза 22 имеет соответствующие углубления 25, которые выполнены в соответствии с купольным выполнением торцевой стороны резьбовых штифтов 24. В показанном варианте выполнения эти углубления 25 выполнены конусообразными. Для фиксации гильзы 22 в держателе инструмента необходим, по меньшей мере, один резьбовой штифт 24 с выполнением торцевой стороны, например, в форме конуса. Для фиксации гильзы 22 в держателе инструмента предпочтительно предусмотрено три, особенно предпочтительно четыре, резьбовых штифта.

На Фиг.16 схематично показан в разрезе стягивающийся патрон с расположенными в гильзе 22 запирающими элементами в виде шариков 4. При этом гильза 22 выполнена с более толстыми стенками, чем на предыдущих фигурах. Поэтому гильза 22 снабжена прорезями (не изображены на фигуре). В этом варианте выполнения гильза 22 соединена с держателем инструмента также с помощью шариков. При этом в левой зоне гильзы 22 находятся соответствующие шарикам запирающие канавки 27, которые также имеют сферический профиль. Так же как в стягивающемся патроне инструмент фиксируется в осевом направлении за счет взаимодействия запирающих элементов и запирающих канавок, так и в этом случае гильза 22 фиксируется в осевом направлении шариками 26 в качестве запирающих элементов с помощью запирающих канавок в наружной окружной поверхности гильзы 22. При этом шарики 26 находятся в опорных отверстиях 28, которые снова соединены с резьбовыми штифтами 29 с помощью резьбы. В этом случае опорное отверстие 28 также имеет в лежащей внутри зоне в направлении приемного отверстия 7 меньший диаметр, чем диаметр опоры, который соответствует диаметру шарика 26. Таким образом, шарики 26 не могут падать во внутреннее пространство, а лишь выступают в него.

На Фиг.17 схематично показан в разрезе стягивающийся патрон с осевым стопором против вытягивания, согласно Фиг.2. Держатель инструмента имеет дополнительно конусную пружину 30, которая находится между торцевой стороной 12 цилиндрического хвостовика 11 хвостовой фрезы 2 и дном 31 приемного отверстия 7. При этом пружина сжатия в виде конусной пружины 30 давит на торцевую поверхность 12 хвостовой фрезы 2 в направлении оси 3 вращения по направлению из держателя 1 инструмента, за счет чего исключается возможный зазор, соответственно, компенсируются допуски на изготовление запирающих канавок в окружной поверхности цилиндрического хвостовика 11 и положения шариков 4 в держателе 1 инструмента, так что хвостовая фреза 2 дополнительно блокируется в осевом направлении за счет силы конусной пружины 30. Тем самым можно исключать даже небольшой зазор между осевым стопором против вытягивания и инструментом. Таким образом, исключается опасность повреждения во время работы резцов инструмента на основании небольших допусков на изготовление.

На Фиг.18 схематично показан в разрезе стягивающийся патрон с запирающими элементами в виде шариков 4. В этом случае стопорение без зазора против вытягивания инструмента после стягивания осуществляется посредством применения регулируемого по длине винта 32, который выполнен предпочтительно из имеющего эластичность резины материала. В держателе инструмента выполнена соответствующая регулируемому по длине винту 32 внутренняя резьба 34. На Фиг.18 дополнительно показана другая возможность прохождения запирающей канавки. В этом варианте выполнения запирающая канавка 34 выполнена в форме L, но с началом от торцевой стороны 12 цилиндрического хвостовика 11. Таким образом, создается квазиштыковой запирающий замок для блокировки в осевом направлении стопора против вытягивания инструмента из держателя инструмента.

На Фиг.19 схематично показан в разрезе стягивающийся патрон из Фиг.18, при этом концентрично регулируемому по длине винту 32 расположен интегрированный в него эластичный элемент 35. В этом случае эластичный элемент 35 предпочтительно выполнен из имеющего эластичность резины материала. Стопорение без зазора против вытягивания инструмента осуществляется с помощью силы прижимания, которую оказывает регулируемый по длине винт 32 на эластичный элемент 35 и через торцевую сторону 12 на хвостовую фрезу 2.

На Фиг.20 схематично показан в разрезе стягивающийся патрон со смазкой минимального количества (MMS). Стопорение против вытягивания инструмента осуществляется с помощью запирающих элементов 36, которые снова выполнены в виде шариков. Концентрично оси вращения внутри стягивающегося держателя находится установленная с возможностью сдвига трубка 37, которая является передаточным элементом для смазки минимально количества. Трубка 37 на основании пружинной силы спиральной пружины 38 прижимается к хвостовику инструмента (не изображено на чертеже). На Фиг.20 показаны два возможных конечных положения трубки 37. Лежащая слева контактная поверхность трубки с хвостовиком инструмента выполнена конической в виде радиального трубного фланца 39. При этом спиральная пружина 38 проходит концентрично через трубку 37. Спиральная пружина 38 находится между дном 31 и коническим участком окружной поверхности трубки 37 у радиального поясного фланца. На Фиг.21 показан чисто схематично разрез по линии А-А на Фиг.20 тангенциального расположения запирающих элементов 36 в держателе инструмента. На Фиг.22 показана в увеличенном масштабе часть из Фиг.20, которая маркирована штриховой линией. В радиальном поясном фланце 39 трубки 37 расположены проходные отверстия 40, которые проходят от внутреннего диаметра трубки 37 вплоть до наружной окружной поверхности 41 радиального трубного фланца 39. Вдоль цилиндрической окружной поверхности 41 радиального трубного фланца 39 трубки 37 расположена концентричная цилиндрическая выемка 42, ширина которой предпочтительно меньше ширины цилиндрической окружной поверхности 41 трубного фланца 39. В соответствии с выемкой 42 расположена кольцевая, имеющая форму отрезка цилиндрической поверхности мембрана 43, которая вложена заподлицо с наружной цилиндрической окружной поверхностью 41 трубного фланца 39. При этом мембрана 43 предпочтительно выполнена из имеющего эластичность резины материала. Эта мембрана 43 герметизирует вдоль окружной поверхности 41 трубку 37 относительно стенки приемного отверстия стягивающегося патрона. Отверстия 40, которые ведут в радиальном направлении к внутренней стороне мембраны 43, передают давление воздуха на мембрану 43, которая за счет этого прижимается к стенке 7 отверстия. За счет создания давления мембрана изгибается в радиальном направлении и прилегает к внутренней окружной поверхности приемного отверстия 7 держателя инструмента. Тем самым трубка 37 блокируется в качестве передаточного элемента для смазки минимального количества против осевого перемещения. Через сдвигаемую трубку 37 распыленную смазку можно без потерь направлять на инструмент.

Система из держателя инструмента и цилиндрического хвостовика инструмента, причем держатель инструмента содержит цилиндрическое гнездо для хвостовика инструмента, в частности вращающегося инструмента. При этом система содержит препятствующее вытягиванию инструмента стопорное устройство, которое блокирует осевое смещение инструмента и которое содержит по меньшей мере один запирающий элемент и по меньшей мере одну соответствующую ему и принимающую запирающий элемент запирающую канавку, которые взаимодействуют друг с другом с геометрическим замыканием, причем запирающий элемент или запирающая канавка расположены в окружной поверхности хвостовика инструмента, причем запирающие канавки, по меньшей мере, частично образованы из спиральных или изогнутых дорожек цилиндрических поверхностей. Технический результат: исключение осевого смещения инструмента в процессе обработки. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 22 ил.

1. Система из держателя инструмента и цилиндрического хвостовика инструмента, причем держатель инструмента содержит цилиндрическое гнездо для хвостовика инструмента, в частности вращающегося инструмента, при этом система содержит препятствующее вытягиванию инструмента стопорное устройство, которое блокирует осевое смещение инструмента и которое содержит по меньшей мере один запирающий элемент и по меньшей мере одну соответствующую ему и принимающую запирающий элемент запирающую канавку, которые взаимодействуют друг с другом с геометрическим замыканием, причем запирающий элемент или запирающая канавка расположены в окружной поверхности хвостовика инструмента, причем запирающие канавки, по меньшей мере, частично образованы из спиральных или изогнутых дорожек цилиндрических поверхностей.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что в поперечном сечении запирающий элемент выполнен по меньшей мере частично в виде сферической головки, а запирающая канавка - по меньшей мере в виде части окружности.

3. Система по п.2, отличающаяся тем, что хвостовик инструмента, в частности вращающегося инструмента, имеет по меньшей мере одну, предпочтительно две, наиболее предпочтительно четыре запирающие канавки.

4. Система по п.3, отличающаяся тем, что запирающие канавки, начинаясь от торцевой стороны, проходят, по меньшей мере, по частичному участку хвостовика.

5. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что расположение запирающих элементов в держателе инструмента и соответствующее им расположение запирающих канавок на хвостовике инструменте выполнено под одинаковым углом друг к другу и/или запирающие элементы расположены в держателе инструмента в одной плоскости перпендикулярно оси вращения инструмента.

6. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что запирающие элементы в держателе инструмента являются шариками, штифтами, пальцами и/или резьбовыми штифтами, которые имеют по меньшей мере одну и по меньшей мере частично в виде сферической головки выпуклую форму на торцевой стороне, при этом запирающие элементы в держателе инструмента выполнены предпочтительно из легированной высококачественной стали, при этом предпочтительно, по меньшей мере, шарики и/или имеющая форму части сферы зона запирающих элементов закалена.

7. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что запирающие элементы установлены в держателе инструмента в опорных отверстиях, при этом опорные отверстия предпочтительно проходят насквозь от наружной окружной поверхности в принимающее инструмент внутреннее пространство держателя инструмента и они выполнены перпендикулярно оси вращения держателя инструмента и/или тангенциально с прилеганием к внутренней окружной поверхности принимающего хвостовик инструмента внутреннего пространства, причем запирающие элементы удерживаются в опорных отверстиях предпочтительно с помощью резьбовых штифтов и/или с помощью прессовой посадки и/или запирающие элементы выполнены с наружной резьбой, которая соответствует выполненной в опорных отверстиях внутренней резьбе.

8. Система по п.7, отличающаяся тем, что запирающие элементы в своем опорном положении в опорных отверстиях выступают имеющей форму сферической головки частью по меньшей мере частично в принимающее хвостовик инструмента внутреннее пространство держателя инструмента.

9. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что запирающие элементы в виде шариков установлены в держателе инструмента, в частности в стягивающемся патроне по меньшей мере в одном сепараторе, при этом опорные отверстия для шариков сепаратора имеют относительно внутренней стороны диаметр, меньший диаметра опорных отверстий, причем держатель инструмента имеет по меньшей мере один шариковый сепаратор во внутреннем пространстве держателя инструмента, при этом сепаратор является отдельной конструктивной частью, заделанной в гильзу, или является гильзой, имеющей шариковый сепаратор, при этом гильза запрессована или запрессована в горячем состоянии или сварена с держателем инструмента, удерживается с геометрическим замыканием резьбовыми штифтами и/или фиксирована с помощью запирающих элементов и запирающих канавок на гильзе.

10. Система по п.1, отличающаяся тем, что инструмент с препятствующим вытягиванию инструмента стопорным устройством, в частности в стягивающихся патронах, удерживается без зазора в осевом направлении с помощью прикладывающих силу элементов, в частности с помощью по меньшей мере одной пружины сжатия, конусной пружины, спиральной пружины, тарельчатой пружины, а также пружинных пакетов и/или имеющих эластичность резины элементов.

11. Система по п.10, отличающаяся тем, что инструмент с препятствующим вытягиванию инструмента стопорным устройством, в частности в патронах с использованием минимального количества смазки, удерживается без зазора в осевом направлении, при этом передаточный элемент для смазки имеет по меньшей мере одно проходное отверстие в имеющей сферическую форму радиальной фланцевой зоне, радиальный фланец передаточного элемента имеет вдоль своей цилиндрической окружной поверхности радиальную выемку, в которой лежит заделанная предпочтительно с геометрическим замыканием и имеющая форму участка цилиндрической поверхности кольцевая мембрана, выполненная предпочтительно из имеющего эластичность резины материала, при этом проходные отверстия проходят в радиальном направлении из внутреннего пространства передаточного элемента к мембране.

12. Система по п.11, отличающаяся тем, что прохождение запирающих канавок в хвостовике инструмента в случае инструмента с левыми канавками выполнено с левым подъемом, а в случае инструмента с правыми канавками - с правым подъемом.

13. Система по п.1, отличающаяся тем, что хвостовик инструмента на стороне конца имеет наружную резьбу, при этом в инструменте с левыми канавками наружная резьба выполнена с левым подъемом, а в инструменте с правыми канавками наружная резьба выполнена с правым подъемом, и держатель инструмента имеет соответствующую внутреннюю резьбу.

14. Держатель инструмента для системы по одному из пп.1-13.

15. Инструмент с цилиндрическим хвостовиком для системы по одному из пп.1-13.