ИНТЕРФЕЙС МЕЖДУ ЦАНГОВЫМ ПАТРОНОМ И АДАПТЕРОМ ДЛЯ ИНСТРУМЕНТА Российский патент 2022 года по МПК B23B31/00 B23C5/26 

Область техники, к которой относится изобретение

С помощью зажимных цанг вращающиеся инструменты могут быть очень точно и компактно зажаты. Однако, поскольку не все инструменты могут быть зажаты в зажимной цанге, необходимо предусмотреть цанговый патрон, в котором можно разместить как зажимные цанги, так и адаптеры для инструментов для приводных или неподвижных инструментов.

Уровень техники

Из патентного документа DE 10219600 С5 известен держатель инструмента с цанговым патроном, в который могут быть вставлены адаптеры для инструментов, в качестве альтернативы зажимным цангам. Причем адаптеры для инструментов имеют фланец. Посредством этого фланца адаптер для инструмента закреплен на цанговом патроне с помощью четырех винтов, расположенных на торцевой стороне.

Из патентного документа DE 102009060678 В4 заявителя известен держатель инструмента с цанговым патроном и вставкой для инструмента, предназначенной для использования в таком держателе. Держатель инструмента имеет наружную резьбу, на которую навинчивается зажимная гайка с внутренней резьбой, чтобы закрепить как зажимные цанги, так и адаптеры для инструмента в держателе инструмента.

Аналогичное решение известно из патентного документа DE 202009012087 U1. В данном документе как зажимные цанги, так и адаптеры для инструмента фиксируются в цанговом патроне с помощью зажимной гайки.

Из патентного документа DE 102004029047 А1 известно устройство для зажатия инструмента. В данном интерфейсе в адаптере для инструмента в осевом направлении перед наружным конусом выполнены кольцевое плечо и окружная канавка. Зажимной штифт соответствующего шпинделя может быть ввинчен в окружную канавку и таким образом адаптер для инструмента может быть зажат с шпинделем в осевом направлении. Это решение требует дополнительного монтажного пространства или укорачивает наружный конус адаптера для инструмента. Это отрицательно влияет на концентричность вращения (т.е. без биения) инструмента, зажатого в адаптере для инструмента.

Из патентного документа DE 102009042665 А1 известен интерфейс между держателем инструмента и адаптером для инструмента. В данном интерфейсе могут не использоваться зажимные цанги. В данном интерфейсе сначала устанавливают геометрически замыкающее соединение типа байонетного соединения между адаптером для инструмента и инструментодержателем. Затем это соединение фиксируют с помощью целенаправленной упругой деформации. Данный интерфейс требует очень малых производственных допусков и поэтому чувствителен к износу и загрязнению. Кроме того, его изготовление является дорогостоящим.

Данные решения, известные из предшествующего уровня техники, хорошо зарекомендовали себя во многих областях применения, однако они имеют недостатки, которые особенно важны, когда в рабочем пространстве станка мало места для замены адаптера для инструмента.

В решении, известном из патентного документа DE 10219600 С5, четыре винта должны быть вставлены с торцевой стороны через фланец и ввинчены в цанговый патрон. Это означает, что для использования адаптера для инструмента необходим доступ с торцевой стороны цангового патрона. Кроме того, для фиксации адаптера для инструмента необходимо вкрутить четыре винта.

Из патентного документа DE 29913650 U1 известен интерфейс между адаптером для инструмента и наконечником шпинделя. Наконечник шпинделя содержит два наклонных зажимных винта. Адаптер для инструмента содержит две продольные канавки и одну окружную канавку со скошенным краем канавки. За счет взаимодействия зажимных винтов получается быстроразъемное соединение байонетного типа.

Из патентного документа U 3762731 известен цанговый патрон, в который может быть вставлен адаптер для инструмента с помощью зажимной гайки зажимной цанги. В адаптере для инструмента предусмотрена радиально направленная выемка, в которую входит зажимной болт. Цанговый патрон содержит радиально направленную внутреннюю резьбу с зажимным штифтом. За счет вворачивания зажимного штифта зажимной болт прижимается к стержню инструмента, расположенного в адаптере для инструмента, и инструмент удерживается в адаптере для инструмента.

Патентный документ US 4437801 описывает очень похожую систему. Главное отличие состоит в том, что зажимной штифт прижимается непосредственно к стержню инструмента, расположенного в адаптере для инструмента.

В решениях, известных из предшествующего уровня техники с зажимной гайкой, для замены зажимной цанги или адаптера для инструмента цанговый патрон должен быть зафиксирован от вращения, и необходимо использовать ключ для ослабления или затягивания зажимной гайки. В ситуациях с ограниченным пространством, как это часто бывает на автоматах фасонно-продольного точения, для этого не достаточно места.

Раскрытие сущности изобретения

Задача изобретения состоит в том, чтобы обеспечить цанговый патрон и соответствующий адаптер для инструмента, которые позволяют надежно и с высокой повторяемостью вставлять и фиксировать адаптер для инструмента в цанговом патроне простым образом даже в стесненных пространственных условиях.

Согласно изобретению данная задача решена интерфейсом между цанговым патроном и адаптером для инструмента, причем цанговый патрон содержит внутренний конус, плоскую поверхность и наружную резьбу для зажимной гайки, причем адаптер для инструмента содержит наружный конус, комплементарный к внутреннему конусу, и при этом цанговый патрон содержит крепежные средства для адаптера для инструмента, которые не зависят от наружной резьбы и зажимной гайки, причем указанный интерфейс отличается тем, что независимые крепежные средства содержат одну или несколько радиально или наклонно расположенных внутренних резьб и зажимной штифт в каждой внутренней резьбе, причем в адаптере для инструмента предусмотрены одна или несколько выемок, которые взаимодействуют с указанным зажимным штифтом (штифтами).

В данном решении в соответствии с изобретением адаптер для инструмента закреплен в цанговом патроне не с помощью наружной резьбы цангового патрона и зажимной гайки, а с помощью независимых от них крепежных средств в виде радиально или наклонно расположенных зажимных штифтов. Для этого зажимные штифты ввинчивают концами в соответствующие комплементарные выемки в адаптере для инструмента.

Для зажатия адаптера для инструмента в цанговом патроне в соответствии с изобретением требуется только боковой или радиальный доступ для отвертки. В соответствии с изобретением, на интерфейсе не требуется моментная опора в виде второго инструмента для контрзажима. Это значительно упрощает замену и затягивание адаптера для инструмента в соответствии с изобретением. Достаточно также ослабить или затянуть один зажимной штифт. Это также экономит много времени при смене адаптера для инструмента по сравнению с другими известными решениями.

Отвертка представляет собой очень тонкий и недорогой инструмент, который позволяет зажать или высвободить адаптер для инструмента простым способом, даже в стесненных пространственных условиях в рабочей области станка.

Поскольку выемки конические, но в любом случае вращательно-симметричные по отношению к центральной оси, силы натяжения в осевом направлении и крутящие моменты могут быть переданы через зажимной штифт и выемку. Кроме того, выемка может быть выполнена в наружном конусе адаптера для инструмента, поэтому она не требует дополнительного монтажного пространства.

Интерфейс в соответствии с изобретением используют прежде всего при использовании инструментов с малыми диаметрами и соответственно высокими частотами вращения. Это означает, что крутящие моменты, передаваемые между цанговым патроном и адаптером для инструмента, сравнительно малы. Поэтому во многих случаях достаточно, чтобы передача крутящего момента между цанговым патроном и адаптером для инструмента осуществлялась через зажимной штифт (штифты).

Наиболее предпочтительный вариант осуществления изобретения предусматривает, что цанговый патрон имеет одну или несколько (радиальных) канавок или углублений в области плоской поверхности, а адаптер для инструмента также имеет одну или несколько (радиальных) канавок или углублений в области буртика, причем интерфейсу принадлежит отдельное захватное кольцо, которое содержит по меньшей мере один геометрически замыкающий элемент, который может быть вставлен в канавки или углубления в области плоской поверхности и в области буртика. Иными словами, как на буртике, так и на плоской поверхности имеются только канавки или углубления. Таким образом, буртик и плоская поверхность очень просты в изготовлении и могут быть изготовлены с высокой прецизионностью и точностью по торцевому биению.

Геометрически замыкающие элементы, предназначенные для точного или однозначного позиционирования (и опционально также для передачи крутящего момента посредством геометрического замыкания), встроены в захватное кольцо, выполненное как отдельный компонент. При необходимости, т.е. если в цанговый патрон вставлен адаптер для инструмента, это захватное кольцо насаживают на наружную резьбу цангового патрона и на предварительно ввинченные зажимные штифты до тех пор, пока геометрически замыкающие элементы захватного кольца не войдут в канавки цангового патрона. Затем зажимные штифты позиционируют таким образом, чтобы адаптер для инструмента мог быть вставлен в цанговый патрон таким образом, чтобы в канавки на буртике адаптера для инструмента входили геометрически замыкающие элементы захватного кольца. Это обеспечивает точное позиционирование между цанговым патроном и адаптером для инструмента. Затем адаптер для инструмента фиксируют с помощью одного или нескольких зажимных штифтов описанным выше способом. Кроме того, данное геометрически замыкающее соединение может использоваться для передачи крутящего момента между гнездом для инструмента и адаптером для инструмента.

Дополнительно или альтернативно возможна передача крутящего момента посредством геометрического замыкания между адаптером для инструмента и цанговым патроном в области плоской поверхности и буртика адаптера для инструмента или в области на заднем конце внутреннего конуса цангового патрона (см. п. 13 формулы изобретения) или в другом месте между передним и задним концом.

Опциональный буртик адаптера для инструмента не должен соприкасаться с плоской поверхностью цангового патрона. Затем адаптер для инструмента позиционируют и центрируют исключительно посредством внутреннего конуса цангового патрона и наружного конуса адаптера для инструмента. Если буртик адаптера для инструмента вытягивается на плоскую поверхность цангового патрона, то концентричность вращения адаптера для инструмента (т.е. без торцевого биения) улучшается еще больше.

Чтобы гарантировать, что адаптер для инструмента может быть вставлен в цанговый патрон только таким образом, чтобы выемки на адаптере для инструмента взаимодействовали с зажимными штифтами цангового патрона, является возможным и во многих случаях также выгодным, если, например, ширина канавки на плоской поверхности не одинакова. То же самое относится и к ширине канавок на буртике адаптера для инструмента, а также к ширине геометрически замыкающих элементов захватного кольца в соответствии с изобретением. В результате положение, в котором адаптер для инструмента может быть вставлен в цанговый патрон, задано конструктивно. В качестве альтернативы ширине канавок, положение, в котором адаптер для инструмента должен быть вставлен в цанговый патрон, может быть также задано глубиной канавок и соответствующим размером геометрически замыкающего элемента (элементов) на захватном кольце или (неравномерным) расположением канавок и геометрически замыкающих элементов по периметру плоской поверхности и буртика.

За счет конструктивно заданного позиционирования гнезда для инструмента и адаптера для инструмента относительно друг друга гарантируется, что концы зажимных штифтов входят в зацепление с комплементарно расположенными выемками адаптера для инструмента, когда зажимной штифт (штифты) затянут. Поэтому неправильный монтаж невозможен.

Такая неравномерность размеров и/или расположения канавок не вызывает значительного дисбаланса, если цанговый патрон, адаптер для инструмента и захватное кольцо изготовлены из одного и того же материала, например, из стали. Как уже упоминалось, зажатие осуществляют путем затягивания зажимного штифта (штифтов).

Кроме того, геометрически замыкающие элементы могут быть расположены на кольце таким образом, чтобы они обладали определенной упругостью в осевом направлении и служили выталкивателями для адаптера для инструмента.

Во время зажатия адаптера для инструмента, он притягивается своим буртиком к плоской поверхности цангового патрона против силы пружины, приложенной геометрически замыкающими элементами, путем затягивания зажимного штифта (штифтов).

Если позднее с цангового патрона будет снят адаптер для инструмента, а для этого зажимной штифт или зажимные штифты будут высвобождены, то предварительно зажатые в осевом направлении геометрически замыкающие элементы активно поддерживают выталкивание адаптера для инструмента.

За счет этого манипулирование интерфейсом в соответствии с изобретением еще больше улучшается. Это особенно полезно, если внутренний и наружный конус имеют легкий самоблокирующийся эффект, или если внутренний и наружный конус приклеены друг к другу с помощью смазывающе-охлаждающей жидкости.

Захватное кольцо также закрывает наружную резьбу цангового патрона и защищает ее от повреждений или загрязнений, если на наружную резьбу не навинчивается зажимная гайка.

В еще одном выгодном варианте осуществления изобретения захватное кольцо имеет по меньшей мере одно радиальное или наклонное сквозное отверстие, через которое можно вставить отвертку для затягивания или ослабления зажимного штифта в соответствии с изобретением.

Диаметр по меньшей мере одного сквозного отверстия в захватном кольце может быть настолько большим, чтобы

а) через него проходили зажимной штифт и отвертка или

б) через него подходила только отвертка.

В случае а) зажимной штифт можно ввинтить в адаптер для инструмента и извлечь из него.

В случае б) зажимной штифт нельзя извлечь до тех пор, пока захватное кольцо находится на месте. Тогда зажимной штифт предохраняет захватное кольцо от падения и потери.

Поскольку между канавками на плоской поверхности цангового патрона и внутренней резьбой для зажимных штифтов в цанговом патроне существует четкое пространственное распределение, также можно легко сконструировать захватное кольцо таким образом, чтобы по меньшей мере одно сквозное отверстие было расположено в захватном кольце таким образом, чтобы отвертка, вставленная через сквозное отверстие захватного кольца, достигала головки зажимного штифта. Если на цанговом патроне имеется несколько зажимных штифтов, то в захватном кольце, разумеется, имеется несколько сквозных отверстий.

Если в последующем варианте осуществления в соответствии с изобретением минимальный диаметр сквозного отверстия достаточно велик, чтобы отвертка для затягивания и ослабления по меньшей мере одного зажимного штифта могла быть вставлена в сквозное отверстие, то захватное кольцо также служит в качестве защиты от выпадения для зажимных штифтов. Если зажимной штифт отвинтить слишком сильно, он упрется в захватное кольцо и не сможет быть отвинчен дальше.

Преимуществом является также то, что сквозное отверстие выполнено в виде ступенчатого отверстия, причем ступенчатое отверстие на внутренней стороне захватного кольца имеет больший диаметр, чем на наружной стороне захватного кольца, и если диаметр ступенчатого отверстия на внутренней стороне захватного кольца немного больше, чем номинальный диаметр зажимного штифта (штифтов). Тогда зажимной штифт может быть немного ввинчен в ступенчатое отверстие. Только когда диаметр ступенчатого отверстия уменьшен, зажимной штифт упирается в захватное кольцо и не может быть отвинчен дальше. В этом положении зажимной штифт служит также в качестве защиты от выпадения для захватного кольца, так что можно заменить адаптер для инструмента без опасности выпадения захватного кольца с цангового патрона в рабочую зону станка.

Кроме того, захватное кольцо в соответствии с изобретением имеет и другие дополнительные функции.

Извлечение адаптера для инструмента может также активно поддерживаться путем ослабления/отвинчивания зажимных штифтов. Это может быть достигнуто за счет подходящей конструкции сквозного отверстия (отверстий) в захватном кольце и/или подходящего позиционирования сквозного отверстия (отверстий) в захватном кольце относительно внутренней резьбы (резьб) в цанговом патроне. Результатом обоих вариантов является то, что при ослаблении зажимного штифта (штифтов) осевое усилие косвенно прилагается зажимным штифтом (штифтами) через захватное кольцо к адаптеру для инструмента, при этом указанное осевое усилие поддерживает извлечение.

Если, например, сквозное отверстие или фаска или скругление сквозного отверстия в захватном кольце расположены со смещением в осевом направлении к зажимному штифту, то при переходе от внутреннего большего диаметра к меньшему диаметру сквозного отверстия зажимной штифт ударяется со смещением в осевом направлении о кромку или фаску. Это смещенное нажатие зажимного штифта вызывает извлечение адаптера для инструмента или по меньшей мере способствует этому извлечению.

В качестве альтернативы внутренняя часть сквозного отверстия может быть выполнена с большим диаметром, чем конус, который слегка смещен в осевом направлении от продольной оси внутренней резьбы.

Альтернативные варианты осуществления геометрически замыкающих соединений предусматривают, что цанговый патрон имеет один или несколько выступов в области плоской поверхности, а адаптер для инструмента в области буртика имеет одну или несколько выемок или углублений, комплементарных выступам.

Кроме того, адаптер для инструмента может иметь один или несколько выступов в области буртика, а цанговый патрон в области плоской поверхности может иметь выемки или углубления, комплементарные выступам. Эти выступы могут представлять собой также вставленные пазовые сухари или вставленные штифты. В данных вариантах захватное кольцо не требуется.

Альтернативные или дополнительные варианты осуществления предусматривают, что адаптер для инструмента и цанговый патрон могут быть соединены между собой с геометрическим замыканием на конце внутреннего конуса, противоположном плоской поверхности. Такое геометрически замыкающее соединение может представлять собой, например, профильное бесшпоночное многодуговое соединение между адаптером для инструмента и цанговым патроном.

В качестве альтернативы или в дополнение к этому в цанговом патроне или в адаптере для инструмента может быть образовано множество осевых канавок, причем эти осевые канавки взаимодействуют с выступами на адаптере для инструмента или в цанговом патроне в смысле передачи крутящего момента с помощью геометрического замыкания.

Другой альтернативный вариант предусматривает передачу крутящего момента с помощью кулачковой муфты между цанговым патроном и адаптером для инструмента.

Функции "позиционирование гнезда для инструмента и адаптера для инструмента" и "передача крутящего момента от инструментодержателя на адаптер для инструмента" могут быть реализованы за счет геометрически замыкающего соединения в области плоской поверхности и буртика или за счет геометрически замыкающего соединения на противоположном конце инструментодержателя.

Однако, возможно также, что функция "позиционирование гнезда для инструмента и адаптера для инструмента" реализуется посредством геометрически замыкающего соединения в области плоской контактной поверхности и буртика, а функция "передача крутящего момента от гнезда для инструмента на адаптер для инструмента" реализуется на противоположном конце гнезда для инструмента. Также возможно обратное распределение функций.

Это "разделение задач" конструктивно реализуют посредством вращательного люфта и расположения в осевом направлении обоих геометрически замыкающих соединений. Геометрически замыкающее соединение с большим вращательным люфтом позиционируют в осевом направлении таким образом, что оно становится активным, когда вставляют адаптер для инструмента, и оно берет на себя позиционирование; другое геометрически замыкающее соединение берет на себя функцию "передачи крутящего момента".

Также было установлено, что особенно выгодным является номинальный диаметр наружной резьбы зажимной гайки по меньшей мере в 1,4 раза больше, предпочтительно в 1,5-1,8 раза, чем наибольший диаметр D_max внутреннего конуса.

С увеличением толщины стенок цангового патрона между внутренним конусом и наружной резьбой внутренняя резьба становится длиннее, так что повышается ее упругость. Кроме того, зажимной штифт (штифты) может быть выполнен более длинным, что означает, что зажимной штифт (штифты) может лучше воспринимать поперечные силы, возникающие при зажатии адаптера для инструмента. Это также приводит к очень прочному и стабильному цанговому патрону.

Интерфейс в соответствии с изобретением может быть встроен в приводной инструментодержатель, в частности, в приводной инструментодержатель для токарных автоматов фасонно-продольного точения или в неподвижный инструментодержатель.

В дальнейшем усовершенствовании интерфейса в соответствии с изобретением на наружном конусе адаптера для инструмента имеются один или несколько желобков. Желобки предпочтительно проходят в окружном направлении. Эти желобки, как правило, могут проходить произвольным образом на наружном конусе, например, также в осевом направлении. Однако из производственных соображений предпочтительнее использовать круглую или спиральную конструкцию. Эти желобки при установке и зажатии адаптера для инструмента в шпинделе обеспечивают небольшой объем хранения, который удерживает смазочно-охлаждающее средство, присутствующее в области внутреннего конуса шпинделя и наружного конуса адаптера для инструмента. При одинаковом усилии зажатия это значительно уменьшает толщину пленки смазочно-охлаждающего средства на контактной поверхности внутреннего конуса шпинделя и наружного конуса. В результате концентричность вращения (т.е. без радиального биения) адаптера для инструмента повышается еще больше.

При расположении желобков важно убедиться, что они своевременно заканчиваются по меньшей мере перед одним из двух концов конуса, чтобы создать достаточную область уплотнения без перерывов. Эта область уплотнения необходима для того, чтобы смазочно-охлаждающее средство не могло случайно выйти из внутренней части гнезда для инструмента через спиральную канавку.

В других преимущественных вариантах осуществления изобретения зажимной штифт (штифты) имеет конический конец. Дополнительно или альтернативно зажимной штифт (штифты) может иметь конец, расположенный эксцентрично по отношению к наружной резьбе зажимного штифта. Данный конец может быть коническим или цилиндрическим. В этом случае зажимной штифт работает как эксцентриковый зажимной штифт.

Дальнейшие преимущества и выгодные варианты осуществления изобретения можно найти на следующих чертежах, в их описании и формуле изобретения. Все признаки, раскрытые на чертежах, в их описании и формуле изобретения, могут быть существенными для изобретения как по отдельности, так и в любой комбинации друг с другом.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1а показан разрез Е-Е через гнездо для инструмента с цанговым патроном в соответствии с изобретением без зажимной цанги и без зажимной гайки;

На фиг. 1b показан разрез Е-Е через гнездо для инструмента с цанговым патроном в соответствии с изобретением с зажимной цангой и с зажимной гайкой;

На фиг. 2 показан вид в аксонометрии гнезда для инструмента, представленного на фиг. 1b;

На фиг. 3 показан вид сбоку фиг. 1b;

На фиг. 4 показан вид в аксонометрии гнезда для инструмента с адаптером для инструмента в соответствии с изобретением, представленным на фиг. 6, 7 и 8;

На фиг. 5 показан вид сбоку фиг. 6, 7 и 8;

На фиг. 6 показан разрез G-G (повернутый) через гнездо для инструмента с адаптером для инструмента;

На фиг. 7 показан разрез F-F через гнездо для инструмента с адаптером для инструмента, в котором зажимной штифт 210 находится в зажатом положении;

На фиг. 8 показан разрез F-F через гнездо для инструмента с адаптером для инструмента, в котором зажимной штифт 210 находится в высвобожденном положении;

На фиг. 9 показан разнесенный вид гнезда для инструмента с адаптером для инструмента с фиг. 6, 7, 8;

На фиг. 10 показан приводной наклонный инструментодержатель с тремя гнездами для инструмента, одно из которых снабжено зажимной цангой согласно фиг. 1b и два других снабжены адаптерами для инструмента согласно фиг. 6, 7 и 8;

На фиг. 11 изображен приводной прямой инструментодержатель с гнездом для инструмента и снабженный адаптером для инструмента в соответствии с фиг. 6, 7 и 8;

На фиг. 12 изображен приводной прямой инструментодержатель с гнездом для инструмента и снабженный зажимной цангой и зажимной гайкой в соответствии с фиг. 1b;

На фиг. 13 изображен адаптер для инструмента в соответствии с изобретением с гнездом для инструмента, показанный здесь в качестве примера с цанговым патроном;

На фиг. 14 показан адаптер для инструмента в соответствии с изобретением со встроенным режущим инструментом, показанным здесь в качестве примера в виде сверла;

На фиг. 15 показан адаптер для инструмента, выполненный в виде заглушки;

На фиг. 16 показан адаптер для инструмента в соответствии с изобретением с гнездом для поворотной режущей пластины для токарной обработки;

На фиг. 17 показан инструментодержатель в соответствии с изобретением, здесь в виде квадратного гнезда со встроенным гнездом для инструмента, снабженный адаптером для инструмента для поворотных режущих пластин;

На фиг. 18 показаны два инструментодержателя в соответствии с изобретением, здесь в виде цилиндрических гнезд со встроенным гнездом для инструмента, один из которых снабжен адаптером для инструмента с фиг. 13, а другой снабжен адаптером для инструмента с фиг. 16;

На фиг. 19 показан многоугольник (профильного многодугового соединения) для передачи крутящего момента на адаптере для инструмента в соответствии с изобретением, и

На фиг. 20 показан другой вариант осуществления передачи крутящего момента на адаптере для инструмента в соответствии с изобретением,

На фиг. 21 показано взаимодействие передачи крутящего момента на адаптере для инструмента в соответствии с изобретением и в соответствии с фиг. 21 и цанговом патроне в соответствии с изобретением в разрезе,

На фиг. 22 показан адаптер для инструмента в соответствии с изобретением с цанговым патроном для зажатия инструмента, а также инструмент и шпиндель в продольном разрезе,

На фиг. 23 показан шпиндель в двух видах,

На фиг. 24 показан разрез, аналогичный фиг. 7, через другой вариант осуществления с зажимным штифтом 210 в зажатом положении; и

На фиг. 25 показан разрез, аналогичный фиг. 24, в котором зажимной штифт 210 берет на себя выталкивание адаптера для инструмента.

Осуществление изобретения

На фиг. 1а, 1b, 2 и 3 показан вариант осуществления цангового патрона 300 в соответствии с изобретением, который встроен в шпиндель 100. Шпиндель 100 может, например, быть встроен в приводной инструментодержатель в соответствии с фиг. 10, 11 и 12. В случае приводных инструментодержателей шпиндель установлен в инструментодержателе с возможностью вращения и вращается во время обработки.

Кроме того, шпиндель может быть встроен в неподвижный инструментодержатель или выполнен в виде неподвижного инструментодержателя, как показано на фиг. 17 и 18 и будет более подробно объяснено ниже.

Собственно цанговый патрон 300 расположен на фиг. 1а и 1b на левом конце шпинделя 100. Цанговый патрон 300 в соответствии с изобретением содержит внутренний конус 310, плоскую поверхность 311 и наружную резьбу 230. Внутренний конус 310 может соответствовать стандарту DIN ISO 15488, так что в цанговом патроне 300 в соответствии с изобретением могут быть использованы стандартизированные зажимные цанги 400.

На наружную резьбу 230 шпинделя 100 известным способом навинчена зажимная гайка 401 (см. фиг. 1b). Во время затягивания зажимной гайки 401 она прижимает зажимную цангу 400 (см. фиг. 1b) ко внутреннему конусу 310. В результате инструмент с цилиндрическим хвостовиком (не показан на фиг. 1-3) зажимается в зажимной цанге 400.

Внутренний конус 310 имеет передний конец 312 и задний конец 313. На фиг. 1а и 1b передний конец 312 расположен слева. На переднем конце 312 внутренний конус 310 имеет наибольший диаметр D_max.

На заднем конце 313 внутренний конус имеет наименьший диаметр D_min. В данном примерном варианте осуществления внутренний конус 310 переходит в цилиндрическое отверстие 314 на 313. Опциональное цилиндрическое отверстие 314 позволяет смещать хвостовик инструмента (не показан), зажатого в зажимную цангу 400, через зажимную цангу 400 в направлении цилиндрического отверстия 314. В результате можно установить осевое расстояние между режущей кромкой (кромками) инструмента и плоской поверхностью 311. Цель состоит в том, чтобы сохранить это расстояние как можно меньше для достижения максимально жесткого зажатия инструмента. Это повышает точность обработки, возможную производительность резания и срок службы инструмента. В конфигурации, показанной на фиг. 1-3, осевое расстояние между режущей кромкой (кромками) инструмента и плоской поверхностью 311 можно установить только в рабочем пространстве станка. Это нежелательно, так как приводит к относительно длительным непродуктивным простоям станка и низкой повторяемости настройки.

Наружная резьба 230 имеет номинальный диаметр D_nom, который значительно больше диаметра D_max на переднем конце 312 внутреннего конуса 310. На практике оказалось выгодным, если номинальный диаметр D_nom наружной резьбы 230 как минимум в 1,4 раза больше, чем максимальный диаметр D_max внутреннего конуса 310. Тогда толщина стенки между наружной резьбой 230 и внутренним конусом 310 достаточна для обеспечения радиально или наклонно проходящей внутренней резьбы 315, в которую можно вкрутить резьбовую заглушку 402 или зажимной штифт 210. Внутренняя резьба имеет коническую фаску (ссылочное обозначение отсутствует) на своем радиальном наружном конце.

В качестве альтернативы показанному радиальному прохождению, внутренняя резьба 315 может также проходить наклонно (не показано) так, чтобы продольные оси внутреннего конуса 310 и внутренняя резьба 315 перекрывали угол α более 90°, предпочтительно 105° или 120°.

Во внутреннюю резьбу 315 вкручивают резьбовую заглушку 402, когда для зажатия инструмента используют зажимную цангу 400 и зажимную гайку 401.

Резьбовая заглушка 402 имеет конический верхний конец, который вместе с конической фаской внутренней резьбы 315 уплотняет внутреннюю резьбу 315. Это предотвращает неконтролируемое попадание через внутреннюю резьбу 315 в окружающее пространство смазочно-охлаждающего средства, которое подается на инструмент, зажатый в зажимной цанге 400. Кроме того, внутренняя резьба 315 защищена от повреждения или загрязнения резьбовой заглушкой 402.

На фиг. 2 и 3 показан шпиндель в разных видах. Резьбовая заглушка 402 хорошо видна на фиг. 2. Наружная резьба 230 не показана на фиг. 2. Вместо этого только цилиндрическая поверхность снабжена ссылочным обозначением 230. Цанговый патрон 300 в соответствии с изобретением шпинделя 100 работает в конфигурации, показанной на фиг. 1b-3, как и обычный цанговый патрон в соответствии со стандартом DIN ISO 15488 с зажимной гайкой.

На фиг. 4-9 в разных видах показана вторая конфигурация. В этой конфигурации вместо зажимной цанги 400 и зажимной гайки 401 во внутренний конус 310 цангового патрона 300 вставлен адаптер 500 для инструмента в соответствии с изобретением.

На фиг. 9 данная конфигурация показана на разнесенном виде. Во внутреннюю резьбу 315 цангового патрона 300 вставлен зажимной штифт 210. В проиллюстрированном варианте осуществления внутренняя резьба 315 расположена радиально. Это означает, что продольная ось внутренней резьбы 315 проходит радиально и ортогонально к продольной оси шпинделя 100. Возможно также, что угол α между продольной осью внутренней резьбы 315 и продольной осью шпинделя 100 отличается от 90°. Например, угол может быть не 90°, как показано на фиг. 9, а 105° или 120°.

В данном примерном варианте осуществления зажимной штифт 210 имеет на одном конце конический конец 316. На противоположном конце зажимного штифта 210 выполнен захват для отвертки. На левом конце шпинделя 100 на фиг. 9 хорошо видна плоская поверхность 311. Плоская поверхность 311 взаимодействует с буртиком 321 адаптера для инструмента 500.

Как в плоской поверхности 311, так и в буртике 321, выполнены канавки 221 и 223, которые также можно назвать выемками. В данном примерном варианте осуществления канавки 221 и 223 проходят радиально и расположены так, чтобы канавки 221 и 223 при вставке адаптера 500 для инструмента в шпиндель 100 были расположены напротив друг друга.

За счет того, что на плоской поверхности 311 и на буртике 321 нет выступов, буртик 321 и плоская поверхность 311 могут быть изготовлены очень просто и точно. Например, обе поверхности можно изготовить шлифованием так, чтобы они были точно ровными и перпендикулярными к продольной оси шпинделя 100 или адаптера 500 для инструмента. Также возможно обеспечить плоскую поверхность 311 и/или взаимодействующую с ней контактную поверхность буртика 321 с вогнутым шлифованием. В результате контактная поверхность между буртиком 321 и плоской поверхностью 311 уменьшается до кольцевой поверхности, и между шпинделем 100 и адаптером 500 для инструмента возникает определенная эластичность в осевом направлении, так что адаптер 500 для инструмента за счет затягивания зажимного штифта 210 втягивается в осевом направлении против предварительного натяжения, возникающего при незначительной упругой деформации, во внутренний конус 310.

Если высвобождают зажимной штифт 210, чтобы высвободить соединение между адаптером для инструмента и цанговым патроном 300, то адаптер 500 для инструмента отпружинивает и соединение высвобождается. Эта осевая деформация как правило составляет менее 0,03 мм.

Между шпинделем 100 и адаптером 500 предусмотрено захватное кольцо 220 в соответствии с изобретением. Захватное кольцо 220 содержит два геометрически замыкающих элемента 222, которые совместимы с канавками 221 на плоской поверхности 311 и канавками 223 в буртике 321. Совместимость в этом контексте означает, что геометрически замыкающие элементы 222 погружаются как в канавки 221, так и в канавки 223, когда захватное кольцо 220 установлено на шпиндель 100, а адаптер 500 для инструмента вставлен в гнездо для инструмента или шпиндель 100.

Захватное кольцо 220 содержит трубчатый участок 224, который соединяет между собой геометрически замыкающие элементы 222, а также служит крышкой для наружной резьбы 230. В трубчатом участке 224 выполнено сквозное отверстие 225. Сквозное отверстие 225 расположено таким образом, что оно прилегает к внутренней резьбе 315 или зажимному штифту 210, когда геометрически замыкающие элементы 222 захватного кольца 220 вставлены в канавки 221 шпинделя 100 или цангового патрона 300. Если шпиндель 100 имеет только внутреннюю резьбу 315 и только один зажимной штифт 210, то это особенно выгодно, если канавки 221.1 и 221.2 отличаются, например, по ширине или глубине. Соответственно, геометрически замыкаемые элементы 222.1 и 222.2 имеют различную ширину или глубину (см. также фиг. 23 и ее описание). За счет этого обеспечивается возможность установки захватного кольца 220 только в одном положении и таким образом, чтобы сквозное отверстие 225 находилось над внутренней резьбой 315 или над зажимным штифтом 210.

То же самое касается геометрически замыкающих элементов 222.1 и 222.2, а также канавок 223.1, 223.2 в буртике 321. На фиг. 9 видна только одна канавка 223.1. Канавка 223.2, расположенная напротив, закрыта буртиком 321.

На фиг. 4 и 5 показан примерный вариант осуществления, как показано на фиг. 9, в собранном состоянии. Из фиг. 4 видно, что захватное кольцо 220 покрывает наружную резьбу 230 шпинделя 100 или цангового патрона 300. Сквозное отверстие 225 освобождает зажимной штифт 210 до такой степени, что отвертка (не показана) может быть вставлена в захватный элемент зажимного штифта 210 и, таким образом, зажимной штифт 210 может быть повернут.

На фиг. 5 показан вид сбоку конфигурации в соответствии с фиг. 4.

На фиг. 6 показан разрез вдоль линии G-G через шпиндель 100, адаптер 500 для инструмента в соответствии с изобретением и захватное кольцо 220. На этом изображении хорошо видно геометрическое замыкание между шпинделем 100 и адаптером 500 для инструмента с помощью геометрически замыкающих элементов 222.

В данном примерном варианте осуществления адаптер 500 для инструмента оснащен небольшим цанговым патроном с наружной резьбой и зажимной гайкой. Это позволяет зажимать в зажимной цанге инструменты с малым диаметром хвостовика. Кроме того, можно точно установить осевое расстояние между режущей кромкой зажатого инструмента и плоской поверхностью 311 цангового патрона 300 снаружи станка.

На фиг. 7 показана ситуация, при которой зажимной штифт 210 ввинчен в выемку 317 в наружном конусе 320 адаптера 500 для инструмента.

Выемка 317 является конической, как видно из фиг. 7 и 8. Угол конусности выемки 317 и угол конусности конического конца 316 на зажимном штифте 210 одинаковы. Как видно из фиг. 7 и фиг. 8, центральная ось зажимного штифта 210 или внутренней резьбы 225 несколько смещена от центральной оси выемки 317 (см. штрихпунктирные осевые линии зажимного штифта 210 и выемки 317, которые несколько смещены в осевом направлении). Смещение выбрано таким образом, что за счет ввинчивания зажимного штифта 210 в выемку 317 наружный конус 320 адаптера 500 для инструмента втягивают во внутренний конус 310. В результате этого буртик 321 адаптера 500 для инструмента притягивается к плоской поверхности 311. В результате этого адаптер 500 для инструмента выровнен с очень малыми допусками и высокой повторяемостью в шпинделе 100 или внутреннем конусе 310 и плоской поверхности 311. Другими словами, концентричность вращения и ровность вращения (т.е. без торцевого биения) инструмента, зажатого в адаптере 500 для инструмента, очень хороши.

Однако возможны также варианты осуществления, в которых буртик 321 адаптера 500 для инструмента не соприкасается с плоской поверхностью 311 шпинделя 100. Затем осуществляют позиционирование и центрирование адаптера для инструмента с помощью конусов.

Поскольку выемки 317 являются коническими, но в любом случае вращательно-симметричными по отношению к центральной оси, с помощью зажимного штифта 210 и выемки 317 могут быть переданы не только силы зажатия в осевом направлении (т.е. в направлении оси вращения шпинделя 10), но и крутящие моменты, т.е. силы в окружном направлении. Кроме того, выемка 317 может быть выполнена в наружном конусе 320 адаптера для инструмента, поэтому она не требует дополнительного монтажного пространства.

На фиг. 8 показана ситуация, когда зажимной штифт 210 вывинчен из выемки 317 так, чтобы адаптер 500 для инструмента можно было вынуть из внутреннего конуса 310.

На фиг. 8 также отчетливо видно, что захватное кольцо 220 служит в качестве защиты от выпадения зажимного штифта 210. За счет того, что зажимной штифт 210 упирается в захватное кольцо 220, зажимной штифт 210 не может быть полностью вывинчен из внутренней резьбы.

Если отверстие 225 в захватном кольце 220 выполнено в виде ступенчатого отверстия, как показано на фиг. 8, то зажимной штифт 210 не может быть полностью вывинчен, и в то же время захватное кольцо 220 не может быть снято со шпинделя 100 или гнезда 300 для инструмента, так как зажимной штифт 210 не дает захватному кольцу выйти. В этом случае зажимной штифт 210 служит в качестве защиты от выпадения для захватного кольца.

Зажимной штифт 210 в любом случае может быть вывинчен наружу так, чтобы конический конец 316 не был погружен в выемку 317 адаптера 500 для инструмента.

Интерфейс в соответствии с изобретением обладает значительными преимуществами при размещении адаптеров 500-504 инструмента в цанговом патроне 300 с геометрическим замыканием с высокой повторяемостью и очень малыми отклонениями от концентричного и ровного вращения.

Кроме того, адаптер для инструмента в соответствии с изобретением может быть легко и быстро вставлен или заменен даже в стесненных пространственных условиях.

Интерфейс в соответствии с изобретением возможно выполнить без захватного кольца и без канавок 221 и 223 на плоской поверхности 311 или буртике 321. Тогда передачу крутящего момента осуществляют с помощью по меньшей мере одного зажимного штифта 210.

В качестве альтернативы можно реализовать передачу крутящего момента между адаптером 500 для инструмента и шпинделем 100 с помощью геометрического замыкания на заднем конце 313 внутреннего конуса 310 или цангового патрона 300. Для этого ниже описаны варианты осуществления в соответствии с фиг. 19, 20 и 21.

На фиг. 10 показан пример использования интерфейса в соответствии с изобретением. Здесь изображен приводной наклонный инструментодержатель 600 с тремя шпинделями. Такие инструментодержатели 600 используют, например, на автоматах фасонно-продольного точения. Там обрабатывают заготовки с относительно небольшим диаметром токарной обработки. В рабочей зоне доступно мало места для замены адаптера для инструмента или инструмента, зажатого в зажимную цангу.

В первый шпиндель вставлена зажимная цанга 400 с зажимной гайкой 401, в соответствии с вариантом осуществления на фиг. 1-3. Легко представить, что вставление инструмента и точная установка осевого расстояния между режущими кромками инструмента и цанговым патроном 300 в этих стесненных пространственных условиях является сложной и трудоемкой задачей.

В два других шпинделя вставлены адаптеры 500 для инструмента в соответствии с фиг. 4-9. Захватные кольца 220 со сквозными отверстиями 225 и зажимные штифты 210, расположенные позади них, хорошо видны.

На фиг. 10 также наглядно показано, что захватные элементы зажимных штифтов 210 легко доступны с помощью отвертки через сквозное отверстие 225 захватного кольца 220.

Поскольку зажимные штифты 210 являются легко доступными сбоку с помощью отвертки, адаптеры 500 для инструмента в соответствии с изобретением могут быть легко заменены даже в этих стесненных монтажных условиях. Второй инструмент и вторая рука оператора станка для контрзажима не требуются.

На фиг. 11 и 12 показан второй вариант осуществления инструментодержателя 600 в соответствии с изобретением. В этом варианте осуществления имеется только один шпиндель. На фиг. 11 на шпинделе расположен адаптер 500 для инструмента, имеющий захватное кольцо 220.

На фиг. 12 в данном инструментодержателе используют зажимную цангу с зажимной гайкой 401, соответствующие фиг. 1-3

На фиг. 13-16 в качестве примеров показаны различные варианты осуществления адаптеров 500-504 для инструмента. На фиг. 13 еще раз показан адаптер для инструмента с зажимной цангой в соответствии с фиг. 4-9.

В варианте осуществления на фиг. 14 режущий инструмент (показан здесь в виде сверла) и адаптер 502 для инструмента выполнены в виде одного целого. Это может быть сделано, например, путем впаивания твердосплавного сверла в собственный адаптер 502 для инструмента.

На фиг. 15 изображен адаптер 503 для инструмента, выполняющий функцию уплотнительной заглушки. Этот адаптер 503 для инструмента используется всегда, когда шпиндель не требуется, чтобы предотвратить загрязнение внутреннего конуса 311 этого шпинделя и/или неконтролируемый выход смазочно-охлаждающего средства через этот внутренний конус в машинное отделение.

На фиг. 16 показан адаптер 504 для инструмента, в котором расположен токарный резец. Этот токарный резец может быть заключен в неподвижный инструментодержатель 700 (см. фиг. 17 и 18). Токарный резец может также быть вставлен в приводной инструментодержатель. Также он выполняет функцию вырезающего инструмента, с помощью которого можно расточить внутренние отверстия.

На фиг. 17 схематически показан бесприводной инструментодержатель 700. Бесприводной инструментодержатель 700 имеет квадратный хвостовик и на одном конце интерфейс в соответствии с изобретением. Например, в этот интерфейс может быть вставлен адаптер 501 для инструмента в соответствии с изобретением. С помощью зажимного штифта 210 адаптер 501 для инструмента может быть соединен с инструментодержателем 700. Затем этот неподвижный адаптер 700 для инструмента можно использовать в качестве токарного резца. В зависимости от требований могут использоваться другие адаптеры для инструмента, например, 504 (см. фиг. 16).

На фиг. 18 изображены два неподвижных инструментодержателя 700 (здесь с цилиндрическим хвостовиком и поверхностью зажима), расположенных рядом друг с другом. Вышеуказанный токарный резец 504 зажат в инструментодержателе 700. В другом инструментодержателе зажато сверло 505 с помощью адаптера 500 для инструмента, имеющего зажимную цангу.

Инструментодержатели 700, в свою очередь, зажаты в направляющей, которая является частью токарного автомата фасонно-продольного точения или другого станка.

На фиг. 19 и 20 показано на двух примерах, как может быть реализована передача крутящего момента с помощью геометрического замыкания на заднем конце внутреннего конуса 310 или на заднем конце наружного конуса 320 адаптера 500 для инструмента в соответствии с изобретением.

В примерном варианте осуществления, показанном на фиг. 19, на заднем конце наружного конуса 320 выполнен многоугольник 322 (профильного многодугового соединения). В соответствующем цанговом патроне 300 (не показан) выполнен комплементарный многоугольник (профильного многодугового соединения). В результате от цангового патрона 300 к адаптеру 500-504 для инструмента может быть передан крутящий момент.

В примерном варианте осуществления, показанном на фиг. 20 и 21, на заднем конце наружного конуса 320 выполнено множество радиальных выступов 323, распределенных по окружности. В соответствующем цанговом патроне 300 (см. фиг. 21) видны комплементарные осевые канавки 325. Крутящий момент может быть передан от цангового патрона 300 к адаптеру 500-504 для инструмента с помощью выступов 323 и осевых канавок 325.

На фиг. 22 на виде в продольном разрезе изображены адаптер 500 для инструмента в соответствии с изобретением с цанговым патроном 340 для зажатия инструмента 505 (в данном случае - спирального сверла) и шпиндель 100 с цанговым патроном 300 в соответствии с изобретением. На этом изображении видно, что осевое положение инструмента 505 можно регулировать относительно адаптера 500 для инструмента посредством задвигания цилиндрического хвостовика инструмента 505 на большее или меньшее расстояние в цанговый патрон. Эта регулировка происходит вне станка с большой точностью и без остановки станка.

Если такой адаптер 500 для инструмента в соответствии с изобретением с предустановленным инструментом должен быть вставлен в цанговый патрон 300 инструментодержателя, который находится в рабочем пространстве станка, то для этого достаточно высвободить зажимной штифт 210, вставить предустановленный адаптер 500 для инструмента и затянуть зажимной штифт 210. Это очень быстро и может быть выполнено без ошибок операторами станка с малой квалификацией.

На фиг. 23 показано, как можно простым образом вставить адаптер 500-504 для инструмента в цанговый патрон 300 таким образом, чтобы выемки на адаптере 500-504 для инструмента взаимодействовали с зажимными штифтами 210 цангового патрона 300. Как видно из фиг. 23, ширины X, Y канавок 221.1 и 221.2 в цанговом патроне 300 могут быть разными. То же самое относится и к ширине канавок 223.1 и 223.2 на буртике 321 адаптера 500 для инструмента (не показано на фиг. 23) и к ширине геометрически замыкающих элементов 222.1 и 222.2 захватного кольца 220 в соответствии с изобретением (не показано на фиг. 23).

Тот же эффект может быть достигнут, если глубины V, W канавок 221.1 и 221.2 различны. То же самое относится и к глубине канавок 223.1 и 223.2 на буртике 321 адаптера 500 для инструмента (не показано на фиг. 23) и к высоте геометрически замыкающих элементов 222.1 и 222.2 захватного кольца 220 в соответствии с изобретением (не показано на фиг. 23). За счет этого положение, в котором адаптер для инструмента может быть вставлен в цанговый патрон, может быть задано конструктивно.

Интерфейс в соответствии с изобретением очень легко контролировать с точки зрения технологии производства. Еще одно преимущество интерфейса в соответствии с изобретением заключается в том, что его можно использовать на первом этапе в качестве обычной зажимной цанги. Тогда внутренняя резьба 315 закрыта резьбовой заглушкой 402.

Если позднее возникнет необходимость снабдить интерфейс в соответствии с изобретением адаптерами 500, 501, 502, 503 или 504 для инструмента, то к этому времени можно обеспечить и вставить необходимые адаптеры 500, 501, 502, 503 или 504 для инструмента. Таким образом, интерфейс в соответствии с изобретением предлагает минимальные инвестиционные затраты, если первоначально будут использованы только зажимные цанги. В то же время, "совместимость снизу вверх" решения в соответствии с изобретением гарантирует, что адаптеры для инструмента в соответствии с изобретением могут быть обеспечены и вставлены в более позднее время без необходимости переоборудования приводного инструментодержателя. Ни один интерфейс, известный из предшествующего уровня техники, не обладает этими преимуществами.

На фиг. 24 и 25 изображен вариант осуществления захватного кольца 220, в котором зажимной штифт 210 служит также для выталкивания адаптера 500-504 для инструмента. Это достигается тем, что на внутренней стороне сквозного отверстия 225 захватного кольца 220 предусмотрена коническая фаска 318. Центр этой фаски 318 предпочтительно расположен несколько смещенно к продольной оси внутренней резьбы 315 или зажимного штифта 210. На фиг. 24 и 25 центр фаски 318 смещен вправо относительно продольной оси внутренней резьбы 315 или зажимного штифта 210. На фиг. 24 и 25 это смещение обозначено буквой "V".

Если зажатый во внутреннем конусе 310 адаптер 500-504 для инструмента должен быть удален из внутреннего конуса 310, то зажимной штифт 210 в данном примерном варианте осуществления также выкручивается из выемки 317. Если зажимной штифт 210, после того, как он достигнет конической фаски 318, которая расположена со смещением (см. фиг. 25), выкручивается дальше из выемки 317, то на захватном кольце 220 (слева на фиг. 25) возникает сила, действующая в осевом направлении. Это осевое усилие передается через геометрически замыкающие элементы 222 на буртик 321 адаптера 500-504 для инструмента и выдавливает его из внутреннего конуса 310.

Для снижения поверхностного давления между конической фаской 318 и зажимным штифтом 210 на зажимной штифт 210 можно нанести фаску 319 или выполнить закругление.

Возможно также, что сквозное отверстие 225 захватного кольца 220 выполнено в виде ступенчатого отверстия (см. фиг. 7 и 8), а переход между двумя диаметрами отверстий выполнен в виде конической фаски 318. Этот вариант не показан на фигурах. Их функционирование соответствует функционированию примерного варианта осуществления на фиг. 24 и 25.

Для функции "выталкивание" предусмотрено смещение "V" между продольной осью внутренней резьбы 315 или зажимного штифта 210 и фаской 318.

Сквозное отверстие 225 можно расположить коаксиально с продольной осью внутренней резьбы 315 или коаксиально с фаской 318. В первом случае, это выглядит несколько "лучше", так как зажимной штифт 210 для пользователя центрирован в сквозном отверстии 225. Во втором случае производство немного проще.

Список ссылочных обозначений

100 шпиндель

101 прямой приводной инструмент

102 наклонный приводной инструмент

103 квадратный хвостовик для токарной обработки с гнездом для инструмента

104 круглый хвостовик или шпиндель с гнездом для инструмента

200 гнездо для инструмента в инструментодержателе

210 зажимной штифт

220 захватное кольцо с геометрически замыкающим элементом (элементами)

221 канавка в инструментодержателе

222 геометрически замыкающий элемент

223 канавка в адаптере для инструмента

224 цилиндрический участок

225 сквозное отверстие

230 наружная резьба

300 цанговый патрон

310 внутренний конус цангового патрона

311 плоская поверхность/плоская контактная поверхность на цанговом патроне

312 передний конец

313 задний конец

314 цилиндрическое отверстие

315 внутренняя резьба

316 конический конец

317 выемка

318 коническая фаска

319 фаска на зажимном штифте 210

320 наружный конус на адаптере для инструмента

321 буртик/плоская контактная поверхность на адаптере для инструмента

322 многоугольник (профильного многодугового соединения)

323 выступ

325 осевая канавка

326 желобок

330 рассверловка

340 гнездо для инструмента на адаптере для инструмента

400 зажимная цанга

401 зажимная гайка

402 резьбовая заглушка

500 адаптер для инструмента с гнездом для режущего инструмента

501 адаптер для инструмента в качестве токарного инструмента

502 адаптер для инструмента со встроенным режущим инструментом

503 адаптер для инструмента в качестве уплотнительной заглушки

504 адаптер для инструмента в качестве сверлильного инструмента

505 спиральное сверло

600 приводной инструментодержатель

700 неподвижный инструментодержатель.

Изобретение относится к инструментодержателю, содержащему цанговый патрон (300) и адаптер (500-504) для инструмента. Цанговый патрон (300) содержит внутренний конус (310), плоскую поверхность (311) и наружную резьбу (230) для зажимной гайки (401). Адаптер (500-504) для инструмента содержит наружный конус (320), комплементарный к внутреннему конусу (310), и при этом цанговый патрон (300) содержит крепежные средства для адаптера (500-504) для инструмента, которые не зависят от наружной резьбы (230) и зажимной гайки (401). Упомянутые крепежные средства содержат одну или несколько радиально или наклонно расположенных внутренних резьб (315) и зажимной штифт (210) в каждой внутренней резьбе (315), причем в адаптере (500-504) для инструмента предусмотрена одна или несколько выемок (317), которые взаимодействуют с указанным зажимным штифтом или зажимными штифтами (210). Достигается высокая повторяемость установки адаптера в патрон и простота его фиксирования в стесненных пространственных условиях. 20 з.п. ф-лы, 25 ил.

1. Инструментодержатель, содержащий цанговый патрон (300) и адаптер (500-504) для инструмента, причем цанговый патрон (300) содержит внутренний конус (310), плоскую поверхность (311) и наружную резьбу (230) для зажимной гайки (401), адаптер (500-504) для инструмента содержит наружный конус (320), комплементарный к внутреннему конусу (310), и при этом цанговый патрон (300) содержит крепежные средства для адаптера (500-504) для инструмента, которые не зависят от наружной резьбы (230) и зажимной гайки (401),

причем крепежные средства содержат одну или несколько радиально или наклонно расположенных внутренних резьб (315) и зажимной штифт (210) в каждой внутренней резьбе (315), причем в адаптере (500-504) для инструмента предусмотрена одна или несколько выемок (317), которые взаимодействуют с указанным зажимным штифтом или зажимными штифтами (210),

отличающийся тем, что

адаптер (500-504) для инструмента содержит буртик (321), причем адаптер (500-504) для инструмента и цанговый патрон (300) выполнены с возможностью соединения между собой с геометрическим замыканием в области плоской поверхности (311) и буртика (321), причем

цанговый патрон (300) в области плоской поверхности (311) содержит одну или несколько канавок (221, 221.1, 221.2), а адаптер (500-504) для инструмента в области буртика (321) содержит одну или несколько канавок (223, 223.1, 223.2), при этом инструментодержатель снабжен захватным кольцом (220), имеющим по меньшей мере один геометрически замыкающий элемент (222), который совместим с канавками (221, 221.1, 221.2, 223, 223.1, 223.2) в области плоской поверхности (311) и в области буртика (321).

2. Инструментодержатель по п.1, отличающийся тем, что канавки (221, 221.1, 221.2) в области плоской поверхности (311) и канавки (223, 223.1, 223.2) в области буртика (321) имеют различные размеры, форму и/или положение.

3. Инструментодержатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что захватное кольцо (220) закрывает наружную резьбу (230) цангового патрона (300).

4. Инструментодержатель по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что захватное кольцо (220) имеет по меньшей мере одно радиальное или наклонное сквозное отверстие (225), причем по меньшей мере одно сквозное отверстие (225) расположено таким образом, чтобы обеспечить доступ к зажимному штифту или зажимным штифтам (210) с помощью отвертки.

5. Инструментодержатель по п.4, отличающийся тем, что минимальный диаметр (D_min) сквозного отверстия (225) имеет такую величину, что в сквозное отверстие (225) может быть вставлена отвертка для затягивания и ослабления по меньшей мере одного зажимного штифта (210), причем минимальный диаметр (D_min) сквозного отверстия (225) меньше номинального диаметра по меньшей мере одного зажимного штифта (210).

6. Инструментодержатель по п.4 или 5, отличающийся тем, что по меньшей мере одно сквозное отверстие (225) выполнено в виде ступенчатого отверстия, причем ступенчатое отверстие на внутренней стороне захватного кольца (220) имеет больший диаметр, чем на наружной стороне захватного кольца (220), при этом диаметр на внутренней стороне захватного кольца (220) больше, чем номинальный диаметр зажимного штифта или зажимных штифтов (210).

7. Инструментодержатель по любому из пп.4-6, отличающийся тем, что по меньшей мере одно сквозное отверстие (225) на внутренней стороне захватного кольца (220) имеет скошенную, закругленную или коническую фаску (318).

8. Инструментодержатель по п.1, отличающийся тем, что цанговый патрон (300) в области плоской поверхности (311) содержит один или несколько выступов, а адаптер (500-504) для инструмента в области буртика (321) содержит одну или несколько выемок, комплементарных указанным выступам.

9. Инструментодержатель по п.1, отличающийся тем, что адаптер (500-504) для инструмента в области буртика (321) содержит один или несколько выступов, а цанговый патрон (300) в области плоской поверхности (311) содержит выемки, комплементарные указанным выступам.

10. Инструментодержатель по п.8 или 9, отличающийся тем, что выступы или выемки в области плоской поверхности (311) и выемки или выступы в области буртика (321) имеют различные размеры, форму и/или положение.

11. Инструментодержатель по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что адаптер (500-504) для инструмента и цанговый патрон (300) выполнены с возможностью соединения между собой с геометрическим замыканием на конце внутреннего конуса (310), противоположном плоской поверхности.

12. Инструментодержатель по п.11, отличающийся тем, что адаптер (500-504) для инструмента и цанговый патрон (300) выполнены с возможностью соединения между собой с геометрическим замыканием с помощью профильного бесшпоночного многодугового соединения.

13. Инструментодержатель по п.11, отличающийся тем, что геометрически замыкающее соединение выполнено в виде кулачковой муфты.

14. Инструментодержатель по любому из пп.11-13, отличающийся тем, что геометрически замыкающее соединение в области цангового патрона (300) и буртика (321) и/или на конце внутреннего конуса (310), противоположном плоской поверхности (311), конструктивно предопределяет относительное положение адаптера (500-504) для инструмента и гнезда (300) для инструмента таким образом, чтобы по меньшей мере одна выемка (317) и по меньшей мере один зажимной штифт (210) взаимодействовали друг с другом.

15. Инструментодержатель по любому из пп.11-14, отличающийся тем, что геометрически замыкающее соединение в области цангового патрона (300) и буртика (321) имеет больший вращательный люфт, чем геометрически замыкающее соединение на конце внутреннего конуса (310), противоположном плоской поверхности (311).

16. Инструментодержатель по любому из пп.11-14, отличающийся тем, что геометрически замыкающее соединение в области цангового патрона (300) и буртика (321) имеет меньший вращательный люфт, чем геометрически замыкающее соединение на конце внутреннего конуса (310), противоположном плоской поверхности (311).

17. Инструментодержатель по любому из пп.1-16, отличающийся тем, что номинальный диаметр (D_nom) наружной резьбы (230) по меньшей мере в 1,4 раза больше, предпочтительно в 1,5-1,8 раза больше, чем наибольший диаметр (D_max) внутреннего конуса (310).

18. Инструментодержатель по любому из пп.1-17, отличающийся тем, что он выполнен в виде приводного инструментодержателя (600), в частности, для токарного автомата фасонно-продольного точения, или в виде неподвижного инструментодержателя (700).

19. Инструментодержатель по любому из пп.1-18, отличающийся тем, что на наружном конусе (320) адаптера (500-504) для инструмента предусмотрены один или нескольких желобков (326).

20. Инструментодержатель по любому из пп.1-19, отличающийся тем, что зажимной штифт или зажимные штифты (210) имеют конический конец (316).

21. Инструментодержатель по любому из пп.1-20, отличающийся тем, что зажимной штифт или зажимные штифты (210) имеют конец, расположенный эксцентрично по отношению к наружной резьбе зажимного штифта (210).