Устройство для зажима инструмента в шпинделе металлорежущего станка Советский патент 1984 года по МПК B23B31/04 

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано для механизированного зажима инструмента в шпинделе металлорежущего станка.

Известно устройство для зажима и отжима инструмента, содержащее привод с поршневым линейным гидродвигателем, выполненным в виде гидроцилиндра двойного действия с узлом передачи усилия от поршня на толкатель при вращающемся щпинделе.

В корпус гидроЦилиндра встроен гидроаккумулятор для компенсации утечек на отрезок времени, необходимый для срабатывания предохранительной системы от случайного падения давления и полного останова шпинделя станка.

Узел передачи усилия от порщня на толкатель при вращающемся шпинделе выполнен в виде ПОДЩИПНИКОВОГ9 узла двустороннего действия, расположенного внутри поршня. Благодаря этому толкатель может свободно вращаться при неподвижном гидроцилиндре.

В полости гидроцилиндра со стороны толкателя установлеп дополнительный поршень с упорным подшипником, контактирующим с задним концом шпинделя, что позволяет не нагружать главные подшипники шпинделя усилием зажима инструмента 1.

Недостатком известного устройства является его ненадежность из-за малой долговечности упорных подшипников узла передачи усилия даже на средних частотах вращения, например 1000-1500 об/мин, так как на них действует большое усилие зажима и трудность введения эффективного охлаждения этих подшипников, находящихся, внутри порщня.

Целью изобретения является повыщение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для зажима инструмента в шпинделе металлорежущего станка, установленном в корпусе шпиндельной бабки, содержащем расположенный внутри шпинделя толкатель, соединенный одним концом с захватом хвостовика инструмента, а другим с линейным гидродвигателем, последний выполнен в виде двух концентрично расположенных гидроцилиндров одностороннего действия с общей нерабочей полостью, при этом внутренний гидроцилиндр установлен на заднем конце щпинделя, а его поршень соединен с толкателем и снабжен механическим замком для фиксации поршня относительно цилиндра в крайнем рабочем положении, а наружный гидроцилиндр жестко закреплен на корпусе шпиндельной бабки, его порщень снабжен буртом, предназначенным для взаимодействия с механическим замком при снятии инструмента, в цилиндре наружного гидроцилиндра выгюлнены отверстие и кольцевая канавка, расположенная на внутренней его поверхности, сообщающиеся между собой, а на цилиндре внутреннего гидроцилиндра на уровне кольцевой канавки выполнены радиальные отверстия, при этом поверхности цилиндров по обе стороны кольцевой канавки образуют между собой бесконтактное щелевое уплотнение.

Кроме того, в поршне внутреннего гидроцилиндра выполнен продольный паз, а механический замок выполнен в виде подпружиненной щарнирно установленной в указанном пазу защелки, свободный конец которой направлен в сторону рабочей полости внутреннего гидроцилиндра.

На чертеже изображены линейный гидродвигатель и задняя часть шпинделя металлорежущего станка, продольный разрез.

Шпиндель 1 установлен на подшипниках 2 в щпиндельной бабке 3, в нем выполнено центральное отверстие, внутри которого расположен толкатель 4 (передняя часть щпинделя с гнездом для закрепления инструмента и механизмом захвата его хвостовика не показана).

На заднем конце щпинделя 1 установлеп цилиндр 5 внутреннего гидроцилиндра, который закреплен гайками 6. Внутри цилиндра 5 расположен поршень 7, который закреплен на заднем конце толкателя 4 гайками 8, а в стенке цилиндра 5 выполнены радиальные отверстия 9 для прохода масла в зажимную рабочую полость 10.

В порщне 7 выполнены продольные канавки 11 (предпочтительно их должно быть три), в которых размещены заш.елки 12, в каждой из которых один из концов щарнирно закреплен в поршне 7 на оси 13. Свободные концы защелок 12 направлены в сторону рабочей полости 10 и гюджаты по направлению к периферии пружинами 14. Концентрично цилиндру 5 расположен цилиндр 15 наружного гидроцилиндра, жестко закрепленный винтами 16 на заднем торце корпуса щпиндельпой бабки 3.

Внутри цилиндра 15 расположен порщень 17, который снабжен буртом 18, направленным в сторону поршня 7. На щток поршня 17 надета крышка 19, привинченная к цилиндру 15 винтами 20. Между крышкой 19 и торцом, поршня 7 образована рабочая полость 21, подвод масла в которую осуществляется через штуцер 22.

К торцу штока поршня 17 прикреплена винтами 23 упорная щайба 24, между которой и крышкой 19 расположена возвратная пружина 25, надетая на шток поршня 7.

На внутренней поверхности цилиндра 15 выполнена маслопроводящая канавка 26, располагаемая напротив радиальных отверстий 9 в цилиндре 5. Подвод масла в канавку 28 осуществлен через штуцер 27. Щель 28 между наружной поверхностью вращающегося цилиндра 5 и внутренней поверхностью цилиндра 15 по обе стороны от канавки 26 является бесконтактным уплотнением, обеспечивающим малое падение давления перед маслопроводящими радиальными отверстиями 9. Предлагаемое устройство для зажима инструмента работает следующим образом. От гидростанций масло псгд давлением подается к гидрораспределителю, который управляет работой всего устройства при зажиме и отжиме инструмента. В гидростанции имеется необходимая аппаратура настройки режима работы, т.е. поддержания номинального рабочего давления и отключения станка при падении давления ниже минимальной нормы в случае аварии, например, разрыва трубок какойлибо гидролинии. Время останова станка при аварии в гидросистеме для современных станков обычно не превышает 6-8 с. Если авария в гидросистеме станка случилась во время резания, то необходимо инструмент надежно удержать в шпинделе до полной остановки привода вращения шпинделя во избежание травмирования рабочего вырвавшимся инструментом, а также образования брака обрабатываемого изделия. При зажиме инструмента масло от гидрораспределителя по питающей гидролинии под давлением подается через штуцер 27 в канавку 26, из которой через отверстия 9 оно направляется в зажимную рабочую полость 10. Поршень 7 при этом движется в направлении от переднего конца шпинделя, смещает толкатель 4, который посредством захвата сцепляется с головкой хвостовика инструмента и затягивает инструмент в конусное отверстие шпинделя 1, т.е. производит зажим. При этом свободные концы защелок 12 выходят из полости цилиндра 5 и под действием пружин 14 смещаются к периферии, заходя за внутренний край торца цилиндра 5. В таком положении защелок 12 поршень 7 не может сместиться в сторону переднего конца шпинделя - на отжим инструмента. Давление в питающей гидролинии непрерывно поддерживается во время резания. В случае аварийного падения давления в питающей гидролинии и в рабочей полости 10 свободные концы защелок 12 упираются в торец цилиндра 5. Механический замок, выполненный в виде подпружиненных защелок 12, надежно удерживает инструмент в зажатом положении. Для отжима инструмента штуцер 27 соединяется со сливом, а масло под давлением подается в отжимную рабочую полость 21 через штуцер 22. Под действием масла поршень 17 смешается в сторону поршня 7 и скосом своего торцевого бурта 18 прижимает защелки 12 к центру, чтобы их свободные концы разместились внутри цилиндра 5. Затем поршень 17 упирается в торец поршня 7 и смещает его и толкатель 4 в сторону переднего конца шпинделя 1. При этом захваты механизма зажима освобождают головку хвостовика инструмента и он свободно может быть вынут из конусного отверстия шпинделя и заменен на новый. Возврат отжимного поршня 17 в исходное положение производится пружиной 25. Использование изобретения позволяет повысить надежность зажимного устройства за счет исключения изнашивающихся деталей и простоты фиксации зажатого инструмента в аварийных условиях.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ З.АЖИМА ИНСТРУМЕНТА Е ШПИЕ-1ДЕ:ЛЕ МЕТАЛЛОРЕЖУШЕГО СТАНКА, устаиовленно, в корпусе ишиндельной бабки, содержащее расположенный внутри иишнделя толкатель, соедипемный одним концом с за.хватом .хвостовика инструмента, а другим с линейпым гидродви|-ателем, отличающееся тем, что, с целью новьииения надежности, лппейный гидродвигатель выполнен в виде дву.х конпентрично расноложенных гидроцилиндров одностороннего действия с общей нерабочей полостью, а его порнепь соединен с толкателем и снаожен механическим замком для фиксащш nopnniH отпоснтелью пи,1индра в KpaiiHCM рабочем ноложении, а наружный гидропилиндр жестко закреплен па корпусе П11111иде.1ьно11 бабкп, его поршень снабжен бхртом, предназначенным для взаимодейстния с механическим замком при снятии инсгрумента. к цп.:1пндре наружного гидроци,1индра вьпкхчнены отверстие и кольцевая канавка, расположенная на внутренней его поверхностп, сообн1аю1циеся между собой, а на ци,1индре внутреннего гидроцилиндра на уровне кольцевой канавки выполнены ра.чиальные отверстпя, iipH этом поверхности ци.чиндров но обе стороны кольцевой канавки ())т ,1у собой бесконтактное це,()0 уп.ютненис. 2. стройство но II. 1, отличающееся гем. что в iiopniHe внутреннего гидроцилиндра выпо,1нен продольный паз, а механический замок выполнен в виде подпружиненnoii нарнирпо установленпой в указанном пазу sanie.iKH, свободный конец которой ))явлен н сторону рабочей по,1ости внут Хи.кчо ги;-4кяи1.1инд|1а.