УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИКСАЦИИ ИНСТРУМЕНТА НА ШПИНДЕЛЕ Российский патент 2014 года по МПК B23C5/26 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к станочному оборудованию, в частности металлорежущим станкам, и устройствам для фиксации инструмента на шпинделе станка.

Уровень техники

При обработке изделий на станках, в частности металлообработке, к примеру в ходе операций резки и/или шлифования для изготовления зубчатых колес и других зубчатых изделий, вращательный инструмент (к примеру, торцевую фрезу, червячную фрезу, шлифовальный круг) обычно закрепляют и фиксируют на шпинделе станка с помощью одного или более резьбовых болтов (то есть стопорных болтов), которые проходят через наружную поверхность шпинделя.

В некоторых случаях вращательный инструмент фиксируют на шпинделе станка, продевая осевой резьбовой зажимной болт через головку инструмента и вставляя его в шпиндель, где конец центрального болта сцепляют с тяговым стержнем станка. Тяговый стержень выдвигают для сообщения осевому болту растягивающего усилия, чтобы привести инструмент в соприкосновение со шпинделем и зафиксировать инструмент на шпинделе.

При использовании средств соединения вышеописанного типа могут потребоваться определенные инструменты, такие как ручной инструмент или пневматический инструмент (к примеру, гайковерт), для затягивания и/или ослабления зажимных болтов. Как только болты ослаблены и, если необходимо, тяговый стержень вдвинут, для отсоединения вращательного инструмента от шпинделя станка может потребоваться ослабить контакт между инструментом и шпинделем с помощью дополнительных инструментов и/или ослабляющих винтов. Такие операции зажима и/или ослабления могут отнимать достаточно много времени, что ведет к значительным простоям станка.

Учитывая стремления к увеличению производительности и снижению простоев станков, необходима технология фиксации инструмента на шпинделе, которая отнимает меньше времени и задействует меньше дополнительных инструментов, чем технологии по нынешнему уровню техники.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение относится к устройству для фиксации инструмента, которое позволяет зажать инструмент в шпинделе станка и может облегчить отсоединение инструмента от шпинделя без помощи дополнительных инструментов. Такое устройство для фиксации инструмента включает в себя дистальные средства, которые могут быть захвачены тяговым стержнем станка с возможностью отделения от данного стержня, а также средства для контакта с инструментом с возможностью отделения от него.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - вид сбоку устройства для фиксации инструмента, соответствующего настоящему изобретению.

Фиг.2 - осевой разрез устройства для фиксации инструмента, соответствующего настоящему изобретению.

Фиг.3 - осевой разрез устройства для фиксации инструмента, соответствующего настоящему изобретению и установленного на шпинделе вместе с инструментом.

Фиг.4 - увеличенный фрагмент фиг.3.

Осуществление изобретения

Прежде чем будут подробно описаны любые признаки и, по меньшей мере, одна конструкция настоящего изобретения, следует учесть, что настоящее изобретение не сводится к особенностям конструкции и компоновке компонентов, раскрытым в нижеследующем описании или проиллюстрированным чертежами. Изобретение допускает и другие конструкции и может применяться или быть реализовано различным образом. Подразумевается также, что используемая в настоящем документе фразеология и терминология носит описательный характер и их не следует считать ограничительными.

На фиг.1 изображено устройство 2 для фиксации инструмента, соответствующее настоящему изобретению. Устройство 2 содержит продолжающийся аксиально главный участок 4, который имеет в целом круглое поперечное сечение и включает в себя проксимальный фланцеобразный участок или головку 6, тело 8 и дистальную захватную головку 10. Вдоль заданного отрезка длины тела 8 расположена серия, предпочтительно три или более шаров 12 (к примеру, стальных шаров), которые находятся в продолжающихся радиально отверстиях 17, разнесенных по окружности тела 8, предпочтительно на одинаковые расстояния. Шары 12 удерживаются в устройстве 2 для фиксации инструмента надвижной гильзой 14.

Далее, устройство 2 для фиксации инструмента включает в себя внутренний шток 16 (фиг.2-4), к концу которого крепится нажимно-вытяжная ручка 18, предпочтительно через резьбу. Шток 16 может перемещаться между различными позициями в продолжающемся аксиально внутреннем канале главного участка 4 устройства 2 для фиксации инструмента, при этом шары 12 проталкиваются в свою радиально внешнюю позицию или возвращаются назад за счет различных диаметров участков штока 16, расположенных вблизи его другого конца. А именно, шток может находиться во вдвинутом положении (фиг.1-4), при котором соответствующий участок имеет первый диаметр d₁ и шары 12 протолкнуты в радиально внешнюю позицию, и выдвинутом положении (не показано), при котором тот же участок имеет меньший второй диаметр d₂ и шары 12 могут переместиться из радиально внешней позиции вовнутрь, вдавшись, по меньшей мере, частично в образованную таким образом полую область 15.

Кроме того, внутренний шток 16 может содержать прокладку 20 (к примеру, уплотнительное кольцо), расположенную вблизи боковой поверхности его верхнего участка, при этом прокладка 20 может располагаться в первом стопорном пазу 22 канала 5, когда шток 16 находится во вдвинутом положении, и втором стопорном пазу 24 канала 5, когда шток 16 находится в выдвинутом положении. Может быть предусмотрено стопорное кольцо 26 для предотвращения случайного выхода штока 16 из канала 5, а также проникновения любых побочных продуктов обработки (к примеру, текучих сред или металлической стружки) в канал 5.

На фиг.3 и 4 изображено устройство 2 для фиксации инструмента, находящееся в позиции фиксации вращательного инструмента 30 (к примеру, резца, шлифовального круга) на инструментальном шпинделе 32 станка (к примеру, зубообрабатывающего станка), способном вращаться вокруг оси Т инструмента. В инструментальном шпинделе 32 расположен тяговый стержень 34, который может перемещаться в шпинделе 32 аксиально и соединен на своем внутреннем конце с серией зажимных пальцев 36, расположенных в корпусе 38, закрепленном на передней части шпинделя 32. В качестве альтернативы шпиндель 32 и корпус 38 могут быть выполнены заодно целое. Каждый зажимной палец 36 имеет головку 40, нижняя поверхность которой приводится в соприкосновение с радиальной поверхностью 11 захватной головки 10 при зажатии инструмента.

Тяговый стержень 34 может перемещаться между своим исходным вдвинутым положением, в котором головки 40 зажимных пальцев 36 находятся за внутренним торцом 39 корпуса 38 по отношению к его продольной оси, что позволяет зажимным пальцам 36 раскрыться в радиальном направлении, обеспечив прохождение захватной головки в корпус 38, и выдвинутым положением. При перемещении тягового стержня 34 во выдвинутое положение зажимные пальцы 36 заталкиваются в корпус 38, что приводит к радиальному сближению между собой зажимных пальцев, при этом нижняя поверхность головки 40 каждого зажимного пальца 36 приводится в соприкосновение с поверхностью 11 захватной головки 10.

Далее изложен примерный принцип действия настоящего изобретения. Когда вращательный инструмент 30 установлен на/приставлен к инструментальному шпинделю 32 и/или корпусу 38 и тяговый стержень 34 находится в исходном вдвинутом положении, устройство 2 для фиксации инструмента, шток 16 которого находится в выдвинутом положении (то есть участок с диаметром d₂ непосредственно примыкает к шарам 12), вставляют в центральное отверстие 42 и продвигают через центральный канал 44 вращательного инструмента 30, так чтобы нижняя поверхность 7 фланцеобразного участка 6 прилегла к внешней поверхности 46 плеча 48. Таким образом, захватная головка 10 оказывается вставленной в корпус 38. После вставки устройства 2 ручку 18 и вместе с ней шток 16 вдвигают во вдвинутое положение (то есть в котором участок с диаметром непосредственно примыкает к шарам 12), чтобы протолкнуть шары 12 радиально к периферии в позицию, в которой они не смогут пройти через центральный канал 44, то есть устройство 2 для фиксации инструмента не сможет выйти из вращательного инструмента 30. Затем тяговый стержень 34 перемещают в выдвинутое положение, чтобы зажимные пальцы 36 обхватили захватную головку 10 и вращательный инструмент 30 прижался к инструментальному шпинделю 32 и/или корпусу 38.

При снятии вращательного инструмента 30 тяговый стержень 34 перемещают в исходное вдвинутое положение, чтобы освободить захватную головку 10 от зажимных пальцев 36. Тяговый стержень 34 можно продолжать перемещать вперед, пока передняя поверхность 50 стержня не соприкоснется с дистальной торцевой поверхностью 13 захватной головки 10, что позволит отделить или извлечь вращательный инструмент 30 из инструментального шпинделя 32 и/или корпуса 38. Отделение вращательного инструмента 30 произойдет за счет того, что устройство 2 для фиксации инструмента не может перемещаться относительно вращательного инструмента 30, когда шары 12 находятся в радиально внешней позиции благодаря своему контакту с участком диаметром d₁.

Устройство 2 для фиксации инструмента может быть снято с вращательного инструмента 30 путем оттягивания ручки 18, так чтобы участок штока с меньшим диаметром d₂ непосредственно примкнул к шарам 12; благодаря меньшему второму диаметру d₂ соответствующего участка шары 12 могут переместиться из радиально внешней позиции вовнутрь, вдавшись, по меньшей мере, частично, в полую область 15. После этого устройство для фиксации инструмента может быть вытянуто из вращательного инструмента 30, поскольку любой контакт шаров 12 с плечом 48 вызовет перемещение шаров 12 вовнутрь, после которого они смогут беспрепятственно пройти через центральный канал 44.

Подразумевается, что в качестве альтернативы устройство 2 для фиксации инструмента может быть размещено во вращательном инструменте до его установки на/прикладывания к инструментальному шпинделю и/или корпусу зажима инструмента.

В соответствии с настоящим изобретением, чтобы закрепить устройство 2 для фиксации инструмента на инструментальном шпинделе или отсоединить такое устройство от шпинделя, не требуется никаких дополнительных инструментов. Кроме того, не требуется дополнительных инструментов, чтобы отделить вращательный инструмент от инструментального шпинделя и/или корпуса зажима инструмента или извлечь инструмент из них.

Настоящее изобретение описано в отношении предпочтительных вариантов его осуществления, однако подразумевается, что настоящее изобретение не сводится к их особенностям. Предполагается, что изобретение включает в себя модификации, которые будут очевидны специалистам в области техники, к которой относится объект настоящего изобретения, без отступления от существа и объема прилагаемой формулы изобретения.

Устройство позволяет зажать инструмент на шпинделе станка и облегчает отсоединение инструмента от шпинделя без помощи дополнительных инструментов. Устройство включает дистальные средства, которые могут быть захвачены тяговым стержнем станка с возможностью отсоединения от него, а также средства для сцепления с инструментом с возможностью отцепления от него. Технический результат: уменьшение времени простоя станка при смене инструмента. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для фиксации инструмента на шпинделе станка без помощи дополнительных инструментов, содержащее:
продолжающийся аксиально главный участок, который включает в себя проксимальный фланцеобразный участок и дистальный захватный участок, причем указанный главный участок содержит продолжающийся аксиально внутренний канал;
серию продолжающихся радиально отверстий, которые разнесены вокруг указанного главного участка и расположены на указанном главном участке между указанным фланцеобразным участком и указанным захватным участком;
шары, которые расположены по одному в каждом из указанных отверстий с возможностью перемещения между радиально внешней позицией и радиально внутренней позицией;
внутренний шток, который расположен в указанном канале и с возможностью перемещения в нем между вдвинутым положением и выдвинутым положением;
при этом находясь в указанном вдвинутом положении, указанный шток на уровне своего контакта с указанными шарами имеет первый диаметр, благодаря чему указанные шары протолкнуты в указанную радиально внешнюю позицию, а находясь в указанном выдвинутом положении, указанный шток на уровне указанных шаров имеет второй диаметр, благодаря чему указанные шары могут переместиться в указанную радиально внутреннюю позицию.

2. Устройство по п.1, в котором указанный захватный участок имеет радиальную контактную поверхность.

3. Устройство по п.1, в котором указанный шток имеет первый конец и второй конец, причем на указанном первом конце расположена ручка, а вблизи указанного второго конца расположены участки с указанными первым и вторым диаметрами.

4. Устройство по п.3, в котором указанный шток имеет прокладку, которая расположена между участком с указанным первым диаметром и указанной ручкой.

5. Устройство по п.1, в котором нижняя поверхность указанного фланцеобразного участка прилегает к инструменту, когда указанный инструмент зафиксирован на указанном шпинделе.

6. Устройство по п.1, в котором указанные шары удерживаются в указанном главном участке гильзой, которая расположена на указанном главном участке.

7. Устройство по п.1, в котором указанные отверстия разнесены на равные расстояния вокруг указанного главного участка.

8. Устройство по п.1, в котором указанный второй диаметр указанного штока формирует в указанном штоке полую область, в которую указанные шары имеют возможность, по меньшей мере, частично вдаваться, когда указанные шары находятся в указанной внутренней позиции.