ДЕРЖАТЕЛЬ ИНСТРУМЕНТА, ТАКОЙ КАК РАСТОЧНАЯ ГОЛОВКА, ЗАЖИМНОЙ ПАТРОН ИЛИ ОПРАВКА ФРЕЗЫ, С ИНТЕГРИРОВАННЫМ ДЕМПФИРУЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ Российский патент 2015 года по МПК B23B29/00 B23Q3/00 

Изобретение относится к области принадлежностей механических станков с цифровым управлением, машинных центров и гибких ячеек и секций и, в частности, к демпфирующим средствам для держателей инструмента, таких как расточная головка, зажимной патрон или оправка фрезы.

Ввиду своего выполнения держатели инструмента имеют склонность к вибрации, что отрицательно влияет на точность работы. Эта склонность к вибрации имеет все большее значение из-за постоянно увеличивающейся рабочей скорости механических станков.

Для устранения этого недостатка предлагалось снабжать держатели инструмента устройствами для демпфирования колебаний, что обеспечивает возможность согласования их жесткости с рабочими условиями.

Для этой цели такое устройство, которое состоит, по существу, из демпфирующей массы, установленной в осевом корпусе и зажатой в нем между упруго деформируемыми массами, с осуществлением регулирования жесткости с помощью нагруженной пружиной стопорной массы, при этом установку самой пружины можно регулировать с помощью винтового устройства, известно в настоящее время, в частности, из US-А-3447402.

Кроме того, регулируемый амортизатор для механических станков, который состоит из демпфирующего элемента, расположенного в осевом отверстии хвостовика держателя инструмента и соединенного с этим хвостовиком с помощью кольцевого упругого элемента, установленного на конических концах демпфирующего элемента и способного сжиматься на указанных концах для регулирования его жесткости, известен из FR-А-2173957.

В ЕР-А-0571490 приведено описание другого демпфирующего устройства, которое состоит из центральной цилиндрической опоры, расположенной в корпусе держателя инструмента и на которой установлено демпфирующее тело. Это демпфирующее тело соединено с центральной цилиндрической опорой с помощью упругих элементов, которые расположены в концах демпфирующего тела и удерживаются с помощью шайб, которые соединены с центральной опорой. Описание аналогичного устройства приведено в ЕР-А-1248692.

Во всех этих известных устройствах удерживание демпфирующего элемента в осевом отверстии осуществляется посредством воздействия на концы элемента с помощью упруго деформируемых элементов; однако это осуществляется лишь за счет воздействия на указанные концы без контакта между указанными упруго деформируемыми элементами и образующей демпфирующего элемента (US-А-3447402 и FR-А-2173957). В двух документах, в которых приведено описание использования центральной цилиндрической опоры, не предусмотрен контакт между образующей демпфирующего элемента с упруго деформируемым элементом, который дополнительно находится в контакте с корпусом демпфирующего элемента.

В результате воздействие на жесткость хвостовика, снабженного таким демпфирующим элементом, возможно лишь на концах, так что демпфирование лучше осуществляется в осевом направлении и поэтому не может быть оптимальным.

Держатель инструмента, который снабжен демпфирующим средством в виде удлиненного тела, расположенного в концевом корпусе держателя инструмента, с соответствующей формой и размером, и закрытом на своем конце телом для размещения расточной головки или оправки фрезы, в котором демпфирующее средство имеет лишь радиальное поглощение и снабжено по меньшей мере одним упруго деформируемым средством по меньшей мере вблизи каждого конца, за счет чего указанное упруго деформируемое средство проходит между оболочкой демпфирующего средства и стенкой корпуса держателя инструмента с зажиманием между стенкой корпуса и демпфирующим средством, при этом концы демпфирующего средства выступают без помех в корпус, предложен также в FR-А-2929868.

Демпфирующее средство согласно этой последней заявке, движения которого выполняются исключительно в радиальном направлении, делает возможным устранение эффектов вибрации за счет срезающего усилия и скорости обработки, имея простую конструкцию и простоту использования. Кроме того, это демпфирующее средство не требует дополнительного элемента или процесса специального регулирования и может использоваться во всех типах держателей инструмента.

В случае использования держателя инструмента, который имеет большую длину относительно его диаметра и который несет инструмент небольшого диаметра, возникает проблема расположения демпфирующего средства как можно ближе к режущему инструменту, при этом этот режущий инструмент обычно устанавливается на конце такого держателя инструмента небольшого диаметра. Действительно, в таком случае демпфирующее средство, которое обычно используется, расположено на расстоянии, которое относительно большое от плоскости активной части инструмента, из-за невозможности установки на уровне инструмента, так что его эффективность явно ниже, чем при использовании в стандартном держателе инструмента.

Кроме того, инструменты малого диаметра, установленные в таких держателях инструмента, обычно удерживаются с помощью зажимания или усадки, т.е. посредством предварительного нагревания, так что возникает проблема переноса тепла к расположенным выше по потоку элементам и, в частности, к демпфирующему средству, которое имеет части, которые чувствительны к высоким температурам и которые могут за счет этого приходить в негодность, что делает демпфирующее средство не пригодным к работе.

Задачей изобретения является преодоление этих недостатков за счет создания демпфирующих средств для держателей инструмента, таких как расточная головка, зажимной патрон или оправка фрезы, с обеспечением возможности исключения эффектов вибрации за счет режущих усилий и скорости обработки, вблизи режущих инструментов и с возможностью согласования с держателями инструмента различной длины. Кроме того, это демпфирующее средство может быть снабжено устройством для защиты от чрезмерной температуры.

Для этого демпфирующее средство для держателей инструмента, таких как расточная головка, зажимной патрон или оправка фрезы, которое имеет форму удлиненного тела, характеризуется тем, что оно расположено в установочном теле, соединенном одним концом с телом держателя инструмента и имеющем на своем другом конце фитинг для установки инструмента.

Для лучшего понимания изобретения ниже приводится описание предпочтительных вариантов осуществления в качестве не имеющих ограничительного характера примеров со ссылками на прилагаемые схематичные чертежи, на которых:

фиг.1 представляет собой разрез держателя инструмента, который снабжен демпфирующим средством, согласно изобретению;

фиг.2 представляет собой частичный разрез демпфирующего средства в увеличенном масштабе;

фиг.3 иллюстрирует демпфирующее средство, аналогичное показанному на фиг.2 варианту осуществления, при этом демпфирующее средство снабжено концевым фитингом для установки посредством зажимания или усадки;

фиг.4 иллюстрирует демпфирующее средство, аналогичное показанному на фиг.2 демпфирующему средству, при этом демпфирующее средство снабжено также устройством для предотвращения чрезмерного нагревания;

фиг.5 иллюстрирует демпфирующее средство, аналогичное показанному на фиг.3 и 4 демпфирующему средству, которое является вариантом осуществления демпфирующего средства согласно фиг.4, и

фиг.6 и 7 иллюстрируют демпфирующее средство, аналогичное показанному на фиг.3-5, которое является другим вариантом осуществления демпфирующего средства согласно фиг.4, соответственно, в рабочем положении после зажимания или усадки инструмента и в положении для предотвращения чрезмерного нагревания во время зажимания или усадки.

На фиг.1-7 показан в качестве примера держатель инструмента в виде расточной головки 1, который снабжен демпфирующим средством 2 в виде удлиненного тела.

Согласно изобретению демпфирующее средство 2 расположено в установочном теле 3, соединенном одним концом с телом держателя 1 инструмента и имеющем на своем другом конце концевой фитинг 4 для установки инструмента.

Как показано на чертежах, установочное тело 3 имеет корпус 31 для размещения демпфирующего средства 2 и соединено с передним концом тела держателя 1 инструмента посредством ввинчивания или глухой посадки на концевом фитинге 101. Предпочтительно, установочное тело 3 обеспечивает возможность согласования с инструментом малого диаметра и поэтому, в частности, возможность использования инструмента малого диаметра на конце держателя инструмента большой длины, например, для выполнения отверстий небольшого диаметра и значительной длины.

В показанных на фиг.1-7 вариантах осуществления закрывание корпуса 31 демпфирующего средства 2 достигается непосредственным навинчиванием или глухой посадкой на концевом фитинге 101 в конце корпуса 31.

Однако также возможно согласно другому не показанному на прилагаемых чертежах варианту осуществления изобретения устанавливать демпфирующее средство через концевой фитинг 4 для установки инструмента, при этом корпус 31 затем закрывается заглушкой, которая вводится в указанный концевой фитинг 4.

Кроме того, как показано на фиг.1-3, установочное тело 3 может быть предпочтительно снабжено по меньшей мере одной подающей смазку трубкой 32, входящей на своем переднем конце в концевой фитинг 4 для установки инструмента и соединенной на своем другом конце с кольцевой канавкой 102 для распределения смазки, которая подается на переднюю поверхность держателя 1 инструмента.

За счет установочного тела 3 можно выполнять длинные держатели инструмента, которые имеют небольшой диаметр относительно своей длины, и это обеспечивает возможность установки сверлильных или фрезерных инструментов небольшого диаметра при одновременном исключении эффектов вибрации за счет режущих усилий и скорости обработки, возможно ближе к режущим инструментам. Действительно, демпфирование осуществляется с помощью установочного тела, которое выполнено с возможностью согласования с различными держателями инструмента и которое непосредственно принимает режущий инструмент на своем установочном концевом фитинге 4.

Согласно другим характеристикам изобретения в случае использования концевого фитинга 4 для установки инструмента посредством зажимания или усадки установочное тело 3 может быть предпочтительно снабжено дополнительно устройством 5 для предотвращения чрезмерного нагревания демпфирующего средства 2 (фиг.4-7).

Согласно первому варианту осуществления, показанному на фиг.4, устройство 5 для предотвращения чрезмерного нагревания демпфирующего средства 2 предпочтительно состоит из теплоизоляционного буфера 51, который проходит перед концом демпфирующего средства 2 со стороны, возможно близкой к установочному концевому фитингу 4. Такой теплоизоляционный буфер 51 может состоять из любого материала, который имеет высокий коэффициент изоляции, а именно, например, на основе стекловолокна, которое погружено в смолу, или же на основе слюды и смолы. Таким образом, во время нагревания с целью зажимания или усадки инструмента, предварительно центрированного на указанном установочном концевом фитинге 4, относительно значительная часть выделяемого тепла передается в указанный установочный концевой фитинг 4 и через него во все установочное тело 3, так что происходит также нагревание корпуса 31 демпфирующего средства 2.

Наличие теплоизоляционного буфера 51, который образует устройство 5, обеспечивает возможность изоляции указанного корпуса 31 от тепла, которое приходит непосредственно от установочного концевого фитинга 4 и, в частности, тепла в виде очень горячего воздуха, который находится в центральном отверстии 41 указанного установочного концевого фитинга 4.

Следовательно, элементы демпфирующего средства 2, а именно упруго деформируемые части, которые используются для демпфирования, защищены от чрезмерного нагревания.

На фиг.5 показан вариант осуществления, в котором устройство 5 для предотвращения чрезмерного нагревания демпфирующего средства 2 состоит из приемника 52 для размещения демпфирующего средства 2, при этом приемник вставлен в корпус 31 держателя 1 инструмента и закрыт стенкой 52' по меньшей мере на одной стороне, повернутой к установочному концевому фитингу 4.

В этом варианте осуществления приемник 52 также предпочтительно выполнен из материала с высокой теплоизоляционной способностью.

На фиг.6 и 7 показан второй вариант осуществления, в котором устройство 5 для предотвращения чрезмерного нагревания демпфирующего средства 2 состоит, по существу, из обеспечения корпуса 31 демпфирующего средства 2 длиной, которая больше длины указанного демпфирующего средства 2, при этом предотвращение чрезмерного нагревания осуществляется посредством перемещения демпфирующего средства 2 из рабочего положения (фиг.6), в котором демпфирующее средство 2 расположено и удерживается у одного конца 31 как можно ближе к установочному концевому фитингу 4, в положение для предотвращения нагревания, в котором демпфирующее средство 2 расположено и удерживается у противоположного конца корпуса 31.

Удерживание демпфирующего средства 2 в двух концевых положениях может обеспечиваться с помощью двух прижимных винтов 53, каждый из которых взаимодействует в одном из положений демпфирующего средства 2 с кольцевой средней канавкой 21 указанного демпфирующего средства 2.

Удерживание демпфирующего средства 2 в его двух концевых положениях может обеспечиваться также с помощью устройства с двумя выдвижными шариками, каждый из которых взаимодействует в одном из положений демпфирующего средства 2 с кольцевой средней канавкой 21 указанного демпфирующего средства 2. Такое устройство не показано на прилагаемых чертежах, поскольку его конструкция хорошо известна специалистам в данной области техники.

Благодаря изобретению можно создавать демпфирующее средство для держателей инструмента, такого как расточная головка, зажимной патрон или оправка фрезы, которое можно использовать во всех типах держателей инструмента, в частности длинных держателях инструмента небольшого диаметра относительно их длины, и обеспечивается возможность установки сверлильных или фрезерных инструментов небольшого диаметра посредством зажимания или усадки при одновременной защите хрупких частей демпфирующего средства 2, в частности упруго деформируемых элементов, от повреждения за счет тепла, которое выделяется во время зажимания или усадки.

Естественно, изобретение не ограничивается вариантами осуществления, описание которых приведено выше и которые показаны на прилагаемых чертежах. Возможны модификации, в частности, с точки зрения состава различных элементов или замены эквивалентными решениями без выхода за объем изобретения.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для держателей инструментов, в частности расточных головок, зажимных патронов или оправок фрез. Державка содержит демпфирующее средство в виде удлиненного тела, которое расположено в установочном теле, соединенном одним концом с телом держателя инструмента и имеющем на своем другом конце концевой фитинг для установки инструмента. Установочное тело снабжено по меньшей мере одной подающей смазку трубкой, входящей на своем переднем конце в концевой фитинг для установки инструмента и соединенной на своем другом конце с кольцевой канавкой для распределения смазки, которая подается на переднюю поверхность держателя инструмента. Исключается вибрация при обработке инструментами, обеспечивается согласование с держателями различной длины. 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Держатель инструмента, такой как расточная головка, зажимной патрон или оправка фрезы, с интегрированным демпфирующим средством (2) в виде удлиненного тела, отличающийся тем, что демпфирующее средство (2) расположено в установочном теле (3), соединенном одним концом с телом держателя (1) инструмента и имеющем на своем другом конце концевой фитинг (4) для установки инструмента, при этом установочное тело (3) снабжено по меньшей мере одной подающей смазку трубкой (32), входящей на своем переднем конце в концевой фитинг (4) для установки инструмента и соединенной на своем другом конце с кольцевой канавкой (102) для распределения смазки, которая подается на переднюю поверхность держателя (1) инструмента.

2. Держатель инструмента по п.1, в котором установочное тело (3) имеет корпус (31) для размещения демпфирующего средства (2) и соединено с передним концом тела держателя (1) инструмента посредством ввинчивания или глухой посадки на его концевом фитинге (101).

3. Держатель инструмента по п.1 или 2, в котором установочное тело (3) выполнено в виде приемника с тонкими стенками.

4. Держатель инструмента по п.2, в котором корпус (31) демпфирующего средства (2) выполнен с возможностью закрывания посредством непосредственного ввинчивания или глухой посадки концевого фитинга (101) в конце корпуса (31).

5. Держатель инструмента по п.2, в котором демпфирующее средство (2) установлено через концевой фитинг (4) для установки инструмента в корпус (31), который закрыт заглушкой, вставленной в концевой фитинг (4).

6. Держатель инструмента по любому из пп.1-5, в котором установочное тело (3) снабжено устройством (5) для предотвращения чрезмерного нагревания демпфирующего средства (2) при использовании концевого фитинга (4) для установки инструмента посредством зажимания или усадки.

7. Держатель инструмента по п.6, в котором устройство (5) для предотвращения чрезмерного нагрева демпфирующего средства (2) состоит из теплоизоляционного буфера (51), который проходит перед концом демпфирующего средства (2) со стороны, расположенной ближе к установочному концевому фитингу (4).

8. Держатель инструмента по п.6, в котором устройство (5) для предотвращения чрезмерного нагрева демпфирующего средства (2) состоит из приемника (52) для размещения демпфирующего средства (2), вставленного в корпус (31) держателя (1) инструмента и закрытого стенкой (52') по меньшей мере на одной стороне, повернутой к установочному концевому фитингу (4).

9. Держатель инструмента по п.6, в котором устройство (5) для предотвращения чрезмерного нагрева демпфирующего средства (2) состоит, по существу, из корпуса (31) демпфирующего средства (2), имеющего длину, которая больше длины демпфирующего средства (2), при этом чрезмерный нагрев предотвращается посредством перемещения демпфирующего средства (2) из рабочего положения, в котором демпфирующее средство (2) расположено и удерживается у одного конца (31) как можно ближе к установочному концевому фитингу (4), в положение для предотвращения нагрева, в котором демпфирующее средство (2) расположено и удерживается у противоположного конца корпуса (31).

10. Держатель инструмента по п.9, в котором удерживание демпфирующего средства (2) в двух концевых положениях обеспечивается посредством двух прижимных винтов (53), которые взаимодействуют каждый в одном из положений демпфирующего средства (2) с кольцевой средней канавкой (21, выполненной в указанном демпфирующем средстве (2).

11. Держатель инструмента по п.9, в котором удерживание демпфирующего средства (2) в его двух концевых положениях обеспечивается посредством устройства с двумя выдвижными шариками, которые взаимодействуют каждый в одном из положений демпфирующего средства (2) с кольцевой средней канавкой (21), выполненной в указанном демпфирующем средстве (2).