Самозатягивающийся патрон Советский патент 1987 года по МПК B23B31/04 

металлов резанием, в частности к устройствам для зажима режущего инструмента типа сверл, зенкеров и т.п.

Целью изобретения является повыше- ние производительности обработки за счет сокращения времени на смену инструментов путем замены вращательного движения при перемещении кулачков на

поступательное и автоматического зажима инструмента в патроне в процессе обработки.

На фиг.1 показан самозатягивающийся патрон, продольный разрез; на фиг.2 - схема взаимного расположе шя элементов резьбового соединения патрона, работающего в холостом режиме; на фиг.З - то же, работающего под нагрузкой; на фиг.4 - кольцевой элемент с выступами, общий вид; на фиг.З - сечение А-А на фиг.4; на фиг.б сечение на фиг.4; на фиг.7 - сечение па фиг.4; на фиг.З - вид F на фиг.1 (при снятой втулке).

Самозатягивающийся патрон состоит из корпуса 1, на наружной поверхности которого установлено резьбовое кольцо 2. Резьбовое кольцо 2 имеет поверхности, контактирующие соответственно с пружиной 3 и зажимными кулачками 4. Зажимные кулачки 4 размещены в отверстиях гильзы 5, состоящей из соеди- неннЕ)1х по прессовой посадке секций 6-8. Гильза 5 посредством секций 7 и 8 установлена с возможностью осе - вого перемещения в корпусе 1, В охва- тыварощей гильзу 5 части корпуса 1 выполнены продольные пазы 9, в которых установлены шарики 10, заключен- Q кольца 2 в радиальном направлении, а ные между поверхностями гильзы 5 и резьбовое кольцо смещается вправо.

Между торцами

резьбового кольца 2 корпуса 1 и гильзы 5 установлена пружина 11, усилие которой больше усилия пружины 3.

Пазы 9 одинаковой длины вьтолнень по периметру корпуса 1 со сдвигом один относительно другого в осевом направлении так, что торцовые стенки пазов образуют винтовую линию с шагом, равным шагу резьбы на кольце 2 и совпадающим с пей направлением вращения . На гш1ьзе 5 установлен с возможностью вращения кольцевой элемент

сжимая пружину 3. Гильза 5 неподвижна, так как усилие 11 болыие усилия пружины 3. Вследствие переме45 щения зажимных кулачков 4 между ними образуется зазор, в который вводят затем режущий инструмент 16 до касания им торцовой стенки гильзы 5. После того втулку 13 разгружают от осе50 вой силы, а пружина 3 через резьбовое кольцо 2 поджимает кулачки 4 к поверхности отверстий гильзы 5 и к инструменту 16. Включают привод вращения .корпуса 1 . Б результате вращения

12, имеющий выступы, входящие в пазы корпуса шарики 10 под действием цент9 корпуса 1. Патрон снабжен приспособлением синхронного перемещения зажимных кулачков 4, состоящим из втулки 13, установленной на наружной

робежнь х сил смещаются в радиальном направлении, так, что их центры образуют ломаную линию в зависимости от положения шариков в данный момент

соединенных с соответствующими кулачками Д. На расстоянии 1 от торца гильзы, смещенной относительно корпуса 1 пружиной 11, закреплен на корпусе 1 ограничитель 15. Количество шариков 10, установленных в каждом из пазов 9, кратно двум, а шаг резьбы, вьтолненной на кольце 2, равен выражению

S - (H+S)2 , где S - шаг резьбы на кольце 2;

D,,

Н

8

диаметр шариков 1C; глубина резьбы на кольце 2; зазор между поверхностями корпуса 1 и резьбового кольца 2.

Резьба на кольце 2 выполнена глу- биной, удовлетворяющей условию

D2 ш

- .-гт 5

где 1

расстояние от торца гильзы 5 до ограничителя 15; п - количество шариков, установленных в каждом из пазов 9 корпуса 1 ..

Режущий инструмент 16 размещен между зажимными кулачками 4.

Установка инструмента и его зажим в предлагаемом патроне оС1,т1г,ествляет- ся следующим образом.

Перемещением втулки 13 вправо зажимные кулачки 4 посредством пальцев 14 перемещаются относительно гильзы 5. При этом зажимные кулачки перемещаются по поверхности сопряжения относительно пальцев 14 и резьбового

сжимая пружину 3. Гильза 5 неподвижна, так как усилие 11 болыие усилия пружины 3. Вследствие перемещения зажимных кулачков 4 между ними образуется зазор, в который вводят затем режущий инструмент 16 до касания им торцовой стенки гильзы 5. После того втулку 13 разгружают от осевой силы, а пружина 3 через резьбовое кольцо 2 поджимает кулачки 4 к поверхности отверстий гильзы 5 и к инструменту 16. Включают привод вращения .корпуса 1 . Б результате вращения

робежнь х сил смещаются в радиальном направлении, так, что их центры образуют ломаную линию в зависимости от положения шариков в данный момент

312

времени относительно выступов и впадин резьбы (фиг.2, пунктирная линия). Поэтому под действием усилия подачи, сжимая пружину 11, система, состоящая из гильзы 5, зажимных кулачков 4с размещенным между ними инструментом 16, резьбового кольца 2, втулки 13 с пальцами 14 и пружины 3, смещается относительно корпуса 1 до касания торцовой поверхности гильзы ограничителя 15.

При перемещении гильзы 5 относительно корпуса 1 кольцевой элемент 12 своими выступами смещает шарики 10 в осевом направлении (фиг.3) , При этом осевое перемещение шарика, контактирующего с торцом паза, равно нулю, а среднее значение величины осевого смещения относительно корпуса каждого из подвижных шариков соответствующего паза равно величине осевого смещения каждого опорного шарика относительно шарика, входящего в канавку резьбового кольца (фиг,3)

1 , -L,

(1)

п-1 ш -К 1 - осевое смещение каждого опорного шарика, относительно шарика, входящего в резьбо- вую канавку;

1 - расстояние от торца гильзы , до ограничителя;

п - количество шариков, установленных в каждом из пазов;

D -.диаметр шариков;

L - проекции на ось патрона расстояния между центрами смежных шариков.

Величина радиальногоперемещения

иков, контактирующихс резьбой,

на (2) , а сучетом форму(1)

35

MD(D,- -iy)

(3)

В результате перемещения гильзы 5 кольцевой элемент своими выступами фиксирует шарики 10 в соответствующих пазах 9 - относительно профиля резьбы50 кольца 2 и образует винтовую пару: корпус 1 - резьбовое кольцо 2.

Благодаря наличию трения, создаваемого пружиной 3 на контактных поверхностях инструмента 16 и зажимных ку-55 лачков 4, резьбовому кольцу . сообщается момент сил резания, противоположный вращающему моменту привода корпуса 1. Кроме того, глубина резьбы

-5

0

5

5

2984

на кольце 2 больше радиального перемещения шариков 10 от усилия подачи,

т.е. НЖ+ или (D,--i-j-) Vs,

поэтому шарики, увлекаемые корпусом при его вращении, прокатываются по резьбовой канавке и смещают кольцо 2, а следовательно, и зажимные кулачки 4, осуществляя тем самым зажим инструмента 16 в патроне.

По окончании обработки и вывода инструмента из зоны резания ввиду отсутствия усилия подачи пружина 11 возвращает гильзу 5 с установленными в ней элементами в исходное положение. Для замены инструмента втулку 13 перемещают вправо, при этом между залчимными кулачками 4 и инструментом 16 образуется зазор, позволяющий легко высвободить инструмент из патрона.

В процессе установки и снятия инструмента при перемещении втулки 13, а следовательно, и резьбового кольца 4 возможно западание шариков 10 в канавках резьбы под действием сил тяжести. Поэтому для исключения заклинивания шариков при осевом смещении кольца глубина канадок должна удовлетворять условию Н « - - - S . Это позполяет радиальной составляющей Тр от нормальной силы N, действующей йа шарики со стороны канавки резьбы, превысить осевую силу Р (фиг.2), поэтому шарики легко утапливаются в пазу корпуса.

Таким образом, глубина резьбы должна удовлетворять условиям

.()4.

По периметру корпуса 1 торцовые стенки пазов образуют винтовую линию с шагом, равным шагу резьбы на кольце и совпадающим с ней направлением вращения, поэтому фиксация шариков относительно профиля резьбы происходит синхронно во всех пазах корпуса патрона.

Установленное в пазах 9 четное число шариков и выполнение канавок на резьбовом кольце 2 с шагом, равным

- (H-t-S)S где Н+5 - величина максимального радиального перемещения шариков, исключают неравномерное распределение шариков на опорные и контактирующие с канавкой резьбы. Это обеспечивает стабильную величину перемещения гильзы относительно пуса.

корФормула изобретения

1. Самозатягивающийся патрон, преимущественно для зажима режущих инструментов, содержащий корпус, подпружиненное резьбовое кольцо, установленное на наружной поверхности корпуса, и зажимные кулачки, предназначенные для взаимодействия с резьбовым кольцом, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности за счет сокращения времени на смену инструментов, он снабжен гильзой, установленной с возможностью осевого перемещения относительно корпуса, при этом зажимные кулачки раз- ме1щены в отверстиях, выполненных в гильзе, а в корпусе выполнены продольные пазы, в которых установлены введенные в патрон шарики, расположенные между поверхностями гильзы и резьбового кольца, причем между торцовыми поверхностями корпуса и гильзы установлена введенная в патро пружина, а пазы выполнены по окружности корпуса со сдвигом друг относительно друга в осевом направлении так, что торцовые стенки пазов образуют винтовую линию с шагом, равным шагу резьбы на кольце, и совпадающую с ней по направлению, при этом на ГИЛ1зе установлен с возможностью вра

введенный в патрон кольцевой элемент с выступами, расположенными в пазах корпуса и предназначенными для взаимодействия с шариками, а на гильзе установлена с возможностью осевого перемещения введенная в патрон втулка, связанная с кулачками с возможностью их перемещения в ради- альном направлении, причем патрон снабжен закрепленным на корпусе-упором, предназначенным для ограничения перемещения гильзы,

2.Самозатягивающийся патрон по П.1, отличающийся тем, что количество шариков, находящихся в каждом из пазов, кратно двум, а шаг резьбы на кольце равен

.|п(нТ5УТ ,

где S - шаг резьбы на кольце; - диаметр шариков; Н - глубина резьбы на кольце; 8 - зазор между поверхностями

корпуса и резьбового кольца,

3,Самозатягивающийся патрон по пп, 1и2, отличающийся темр что резьба на кольце выполнена глубиной, удовлетворяющей условию

1 2

где

D

DL-(.

ui

1 - расстояние от торца гильзы до ограничителя;

п - количество шариков, находящихся в каждом из пазов.

Изобретение относится к области обработки металлов резанием, в частности к устройствам для зажима осевого режущего инструмента. Пелью изобретения является повьпиение производительности обработки путем сокращения времени на смену инструмента за счет замены вращательного движения при перемещении зажимных кулачков на поступательное и автоматического зажима инструмента в патроне в процессе обработки. Для установки инструмента в патр он кулачки разводятся посредством осевого перемещения втулки 13 по гильзе 5. В процессе обработки перемещение обоймы в осевом направлении и ее поворот вместе с резьбовым кольцом и кулачками относительно корпуса приводят к западанию шариков-во впадины резьбы кольца, к образованию винтовой пары и автоматическому му инструмента. 2 з.п. ф-лы, 8 ил. (Л с; 1ЧЭ со to со 00 Фиг.

R

ZZ2.3L

Фие.2

У 10

12

Фиг.

ч,

§:J

Фиг.5 Фиг.§ . 7

Фvlг.if

Вид Г

14 г

Редактор И.Шулла

Составитель А.Сапенок

Техред В.Кадар Корректор М.Шароши

Заказ 80/14Тираж 976 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4