Автомотический поводковый патрон Советский патент 1988 года по МПК B23B33/00 

сл

оо 00

00

со

4Фаз. 2

1388

дежности зажима и качества обработки. Устройство содержит механизм привода зажимньгх кулачков, выполненный в виде махового 34, связанного промежуточными шестернями 18 и 19 с приводными осями 13 и 14, механизм компенсации эксцентриситета заготовки, выполненный в виде пружин кручения 23 и муфт 24-25, размещенных между приводными осями 13 и 14 и осями 26 зажимных кулачков 84. Кроме того, патрон содержит механизм равномерного распределения усилий.зажима и механизм освобождения поводков, несущих зажимные кулачки 84 в радиальном направлении. Наличие указанных механизмов обеспечивает надежность зажима и повышает качество обработки, 18 ил.

Изобретение относится к станко- строению, а именно к устройствам, передающим крутящий момент на деталь при обработке на металлорежущих стан- квх. Цель изобретения - повьшение на

1

Изобретение относится к станкостроению, а именно к устройствам для передачи крутящего момента на деталь при обработке на металлорежущих станках.

Целью изобретения является повы- щение надежности зажима и качества обработки.

На фиг, 1 показан патрон, вид с ра- бочего торца; на фиг,2 - разрез А-А на фиг,1; на фиг,3 - разрез Б-Б на фиг,2; на Фиг,4 - разрез В-В на фиг, нафиг.5 - Р зрез Г-Г на фиг.3; на фиг,6 - разрез Д-Д на фиг,5; на фиг,7 - разрез Е-Е на фиг,2; на фиг,8 разрез Ж-Ж на фиг,7; на фиг,9 - разрез 3-3 на фиг,2; на фиг.10 - обойма меньшего диаметра, вид спереди; на фиг,11 - разрез И-И на фиг,10; на фиг,12 - разрез К-К на фиг,10; на фиг ,13- вид Л на фиг ,10; на фиг ,14- поводок меньшего диаметра, вид спереди; на фиг,15 - разрез М-М на фиг, 14; на фиг,16 - вид И на фиг,15; на фиг,17 - разрез 0-0 на фиг,2 (положение при раскрытии зажимных кулачков) ; на фиг,18 - разрез П-П на фиг,2,

Автоматический поводковый патрон содержит фланец 1, которьш установлен в выточке планшайбы станка и закреплен на ней болтами 2, В выемках на заднем торце фланца 1 имеются отверстия для болтов 3, которыми прик- репляются к нему фланец кожуха 4, а также отверстие для болтов 5 для закрепления фланца 6, предназначенного для регулировки пружины 7 кручения. На переднем торце фланца 1 имеется кольцевая выточка для помещения цилиндрической части фланца 6 и пружины 7 , В резьбовом отверстии фланца 1 помещен хвостовик 8 ступицы 9 патрона,

Ступица 9 предназначена для закрепления на ней частей патрона. На цилиндрической части ступицы 9 помещены шарикоподшипники 10, закрепленные кольцами 11, На торце ступицы 9 по двум концентрическим окружностям меньшего и большего диаметров размещены по три отверстия, в каждом из которых на шарикоподшипниках 12 помещены приводные оси 13 и 14, Шарикоподшипники 12 с одной стороны упираются во фланцы втулок 15, закрепленных на передней плоскости ступицы 9 при ПОМО1ДИ болтов 16, ас другой стороны они закреплены кольцами 17,

На концах осей 13 и 14 жестко посажены шестерни 18 и 19, На осях 13 и 14 имеются уплотнительные буртики 20 и шейки, на которые надеты стаканы 21 с уплотнительными буртиками 22

На стаканы 21 надеты пружины 23 кручения, концы которых закреплены с одной стороны в гнездах стаканов 21, с другой - в гнездах 13 и 14, На передних торцах стаканов 21 имеются выемы 24 для помещения выступов 25 (по принципу кулачково-дисковой муфты) осей 26 сменного поводка 27, Шестерн 18 попарно соединены промежуточными шестернями 28 с шестернями 19,

На заднем торце диска ступицы 9, имеются два выступа 29 со сквозными отверстиями, в которых помещены шарики 30 и два выступа 31, на которых при помощи болтов 32 закреплены упоры 33,

На шарикоподшипниках 10 посажено маховое колесо 34, На заднем торце

махового колеса 34 имеется кольцевая выточка Д.ПЯ помещения пружины 7 и сквозное отверстие для закрепления одного конца пружины 7. Второй конец пружины 7 закреплен в отверстие в ступице фланца 6. На переднем торце махового колеса ЗА имеется круговая выточка для помещения шестерни 35, закрепленной гужонами 36. Она входит в зацепление с шестернями 19. Кроме того, на переднем торце махового колеса 34 имеется два дуговых выступа 37 и 38 с гнездами 39. На образующей махового колеса 34 имеется выем для помещения зуба 40 запорного колеса 41 и другой выем для помещения пружины 42, один конец которой при помощи винта 43 прикреплен к маховому колесу 34, а второй при помощи винта 44 прикреплен к запорному колесу 41. Пружина 42 стремится повернуть запорное колесо против часовой стрелки.

На образующей махового колеса 34 посажен шарикоподшипник 45, на котором посажено запорное колесо 41. В отверстии запорного колеса 41 имеется дуговой выем для помещения пружины 42.

На переднем торце запорного колеса 41 имеется два серповидных выступа 46 со скошенными упорами 47 на задних концах, взаимодействующих с ща- риками 30.

На переднем торце ступицы 9 при помощи болтов 48 закреплена обойма 49 большого диаметра, предназначенная для закрепления на ней сменного поводка большего диаметра (не показан). В диске обоймы 49 имеется цилиндрическое отверстие, в котором помещен диск легкосъемной обоймы 50 малого диаметра. На образующей цилиндрического отверстия имеется три канавки 51, предназначенные для проходов выступов 52, имеющихся на диске малой обоймы 50. В конце канавок 51 с одной стороны сделаны выемки 53, в которые входят выступы 52 (при повороте малой обоймы на некоторьй угол). - Для фиксации обоймы 50 в цилиндрическом отверстии обоймы 49 в диске ступицы 49 смонтирована защелка 54 с пружиной 55 и гайкой 56. На диске обоймы 50 имеется три выступающих . вперед сегмента 57, равномерно распа- ложенные по концентрической окружности, с дуговыми выступами 58, которые входят в дуговые выемки фиксатора 59.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

На сегментах 57 в ходовом направлении выполнены глухие цилиндрические отверстия, в которых помещены плунжеры 60 (с уплотнительными кольцами) . Эти отверстия при помощи каналов 61 соединены с замкнутой коль.цевой полостью 62, заполненной машин- ньш маслом.

С другой стороны на сегментах 57 вьтолнены выемки для помещения проушин двудлечих рычагов 63. Короткие

I плечи 64 рычагов 63 предназначены для

центрирования сменного поводка 27 при взаимодействии с упорами 65,имеющимися на задней плоскости поводка 27. К большему плечу двуплечего рычага 63 при помощи заклепок прикреплен груз 66. Двуплечий рычаг 63 на оси 67 может поворачиваться на некоторый угол. Пружина 68, прикрепленная одним концом к зацепу 69, а другим надета на головку заклепки 70, стремится повернуть двуплечий рычаг 63 по часовой стрелке.

На одном сегменте 57 вьшолнено резьбовое отверстие, сообщающееся с каналом 61. Оно предназначено для за- ливки масла в замкнутую полость 62. В это отверстие ввинчивается заглушка 71, которая фиксируется гайкой 72. На диске обоймы 50 имеется три

, овальных отверстия 73 для прохода втулок 15, а в центре - отверстие 74 для прохода центра станка (токарного или круглошлифовального) и кольцевая выточка 75 для помещения пружин 68.

Фиксатор 59 предназначен для фиксации поводка 27 на обойме 50. Фиксатор 59 может поворачиваться вокруг своей оси на некоторый угол, причем в крайних положениях он запирается зубом 76 плоской пружины 77, закрепленной в пазу, вьшолненом на передней плоскости большей обоймы 49, который входит при этом в вырезы, имеющиеся на торцах дуговых выступов 78 фиксатора 59.

На внутренних поверхностях дуговых выступов 78 имеются дуговые буртики 79, взаимодействующие с дуговыми выступами 58. На плоскости диска 80 фиксатора 59 имеется отверстие, на образующей которого сделано три выреза (не показано) для прохода фигурных выступов 81 поводка 27.

Поводок 27 предназначен для зажима заготовок малых диаметров (например, от 6 5 до 6 26 мм).

5138

На задней плоскости подводкового диска имеется три цилиндрических бо- бьшки 82, расположенных по концентрической окружности со сквозными отверстиями, в которых на иголках 83 установлены оси 26. На передних концах осей 26 посажены зажимные ролики 84, закрепленные гуженами 85. Зажимные поверхности роликов 84 выполнены по спирали с углом подъема 7°.

На задних плоскостях роликов 184 имеются круговые канавки, в которых, помещены резиновые уплотнительные кольца 86, вторые половины которых помещены в круговых канавках, выполненных на передней плоскости диска поводка 27.

На задних концах осей 26 имеются высокие уплотнительные буртики 87,

Сменный поводок (не показан) с более крупными зажимными роликами предназначен для зажима заготовок большего диаметра (например, от 6 26 до 56 мм).

Сменный, поводок (не показан) с зажимными роликами такого же размера, как у поводка 27. Он предназначен для зажима,заготовок больших диаметров (например, от «5 50 до i 70 мм). Эти поводки устроены так же, как поводок 27 и отличаются только размерами. Оба они устанавливаются на обойме 49.

Обойма 49 в основном устроена аналогично обойме 50. На передней плоскости обоймы 49 имеется выступ 88, н котором закрепляется плоская пружина 89 с зубом 90.

Кроме того, на передней плоскости обоймы 49 имеется выступ 91, в котором вьтолнено резьбовое отверстие, сообщающееся с замкнутой кольцевой полостью 92, в которое ввинчена заглушка 93, законтрогаенная гайкой 94.

Фиксатор 95 устроен аналогично (фиксатору 59 и предназначен для фиксации сменных поводков среднего и большого диаметров.

На плоскости диска фиксатора 95 имеется отверстие, на образующей которого выполнены три выреза 96 для прохода фигурных выступов поводков среднего и большего диаметров.

Патрон закрепляется на шпинделе токарного станка таким же образом, как трехкулачковый самоцентрирующий патрон.

0

5

Q

п с

5

На круглошлифовальном станке патрон закрепляется на планшайбе станка.

Патрон работает следующим образом.

Для обработки заготовок малых диаметров необходимо установить на патроне легкосъемную обойму 50. Для этого нужно обойму 50 наложить выступами 52 на канавки 5 и торец защелки 54 и, преодолевая сопротивление пружины 55, утопить выступы 52 в канавках 51 до упора. При этой обойма 50 своей образующей войдет в цилиндрическое отверстие обоймы 49, а защелка 54 утопится в отверстии диска ступицы патрона. Далее обойму 50 нужно повернуть по часовой стрелке на некоторый угол (до щелчка защелки). При этом зубья войдут в выемы 53 и один из зубьев сойдет с торца защелки 54, которая под воздействием пружины 55 войдет в канавку 51 и зафиксирует обойму 50 в выемках большой обоймы 49. После этого нужно установить на патроне поводок 27. Для этого необходимо цилиндрические бобышки 82 поводка 27 ввести в обойму 50 с таким расчетом, чтобы фигурные выступы 81 вошли в вьфезы не показаны) в диске фиксатора 59, а выступами 25 - в выемы 24 стаканов. Фигурные выступы 81 при этом войдут в контакт с торцами плунжеров 60. Затем, нажав на зуб 76, нужно повернуть фиксатор 59 против часовой стрелки до щелчка. Зуб 76 войдет в вырез, имеющийся на торце дугового выступа 78, и запрет фиксатор в таком положении. При этом вы- резы, имеюищеся на диске фиксатора 59, сместятся относительно фигурных выступов 81, а тело диска войдет в щель между передними стенками фигурных выступов 81 и задними плоскостями зажимных роликов 84, зафиксировав поводок в патроне.

Далее нужно установить заготовку в центрах станка.

При включении станка патрон начинает вращаться.

. Маховое колесо 34, запертое шариками 30, находящимися наполовину в гнездах 39 на его дуговых выступах 38 и наполовину в сквозных отверстиях в вые-- тупах 29 на диске ступицы патрона, удерживамых в таком положении плоскостью серповидных выступов 46, начинает вращаться вместе с патроном.

Запорное колесо 4 под воздействием силы инерции некоторое время ос11388197

тается на месте (отстает от махового

колеса) и, растягивая слабую пружину 42, поворачивается относительно махового колеса 34 по часовой стрелке на некоторый угол. При этом скошенные упоры 47 расклинивают шарики 30. При дальнейшем повороте серповидных выступов 46 С5 :ошенные упоры 47 смещаются относительно отверстий в выступах 29 и освобождают шарики 30, которые под воздействием скошенных стенок гнезд 39 выталкиваются в зазор между смежными плоскостями выступов 46 и

38 (фиг,В), освобождая маховое колесо лении. Остающаяся связь с патроном

20

25

34 от связи со ступицей 9 патрона, которое под воздействием пружины 7 кручения начинает поворачиваться относительно ступицы 9 патрона по часовой .стрелке.

При этом шестерня 35 начнет поворачивать связанные с ней шестерни 19, которые через паразитные шестерни 28 начнут поворачивать шестерни 18 с осями 13, которые через пружины 23 кручения начнут поворачивать стаканы 21 и связанные с ними выступами 25 оси 26 с закрепленными на них зажим- ными роликами 84.

Поворот зажимных роликов 84 продолжается до тех пор, пока они своими спиральными поверхностями не войдут в -контакт с поверхностью зажимной заготовки. Если поверхность заготовки окажется эксцентричной к ее осям, то при контакте первого зажимного ролика 84 с заготовкой он останавливается, а связанная с осью, на которой закреплен этот зажимной кулачок, пружина 23 кручения начинает закручи- Q ваться. Это произойдет с остальными пружинами 23 кручения, когда зажимные кулачки войдут в контакт с заготовкой.

30

35

через выступы 25 имеет характер муф тового (кулачково-дисковой муфты) с единения, что предоставляет поводку 27 большую свободу в радиальном нап равлении. Это устраняет возможность возникновения поперечной силы при о работке заготовки.

Когда шлифовальный круг (или резец войдет в соприкосновение с поверхностью обрабатываемой заготовки возникнет момент силы резания, стремящейся повернуть заготовку отн сительно патрона по часовой стрелке Связанные с заготовкой силой трения зажимные ролики 84 при этом повернутся на некоторый угол, все сильне зажимая (заклинивая) спиральными по верхностями заготовку, причем сила зажима возрастает пропорционально увеличению момента силы резания.

Момент силы резания через фигурные выступы 81 передается плунжерам 60, причем выдвинувшийся вперед оди из плунжеров 60 под воздействием фи гурного выступа 81 начнут утапливат ся в отверстии обоймы 50, а машинно масло по каналу 61 начнет перетекат в кольцевую полость 62, а из нее по другим каналам 61 в другие отверсти

Таким образом, поводок 27 подстра- дс с плунжерами 60, которые под воздейивается под эксцентриситет зажимаемой заготовки.

Пружины 23 кручения, закручиваясь, уменьшают свой внутренний диаметр и садятся на стаканы 21, поглощая при этом силу инерции махового колеса 34 При этом происходит предварительный зажим заготовки.

Когда патрон наберет полные обороты, сила инерции махового колеса упадет до нуля, но зажимные ролики 84 по-прежнему будут прижиматься к заготовке пружиной 7 кручения.

50

55

ствием давления масла начнут выдвиг гаться вперед до касания с другими фигурньми выступами 81, и момент силы рез.ания равномерно распределяется между всеми плунжерами 60.

Под воздействием момента силы резания происходит дополнительный зажим заготовки.

После окончания обработки заготовки станок выключается и вращение патрона резко затормаживается.

Под воздействием силы инерции маховое колесо 34, преодолевая сопротивление пружины 7, начнет поворачи8

При достижении патроном расчетного числа оборотов грузы 66 под воздействием центробежной силы, преодолевая сопротивление пружины 68, начнут поворачивать двуплечие рычаги вокруг осей 67 против часовой стрелки до упора плечами рычагов 63 в поверхность втулок 15. При этом плечи 64 устраивают контакт с. упорами 65 поводка 27.

Таким образом, поводок 27, зажав заготовку (оседлав ее), утрачивает связь с патроном в радиальном направ0

5

Q

0

5

через выступы 25 имеет характер муфтового (кулачково-дисковой муфты) соединения, что предоставляет поводку 27 большую свободу в радиальном направлении. Это устраняет возможность возникновения поперечной силы при обработке заготовки.

Когда шлифовальный круг (или резец войдет в соприкосновение с поверхностью обрабатываемой заготовки, возникнет момент силы резания, стремящейся повернуть заготовку относительно патрона по часовой стрелке. Связанные с заготовкой силой трения зажимные ролики 84 при этом повернутся на некоторый угол, все сильнее зажимая (заклинивая) спиральными поверхностями заготовку, причем сила зажима возрастает пропорционально увеличению момента силы резания.

Момент силы резания через фигурные выступы 81 передается плунжерам 60, причем выдвинувшийся вперед один из плунжеров 60 под воздействием фигурного выступа 81 начнут утапливаться в отверстии обоймы 50, а машинное масло по каналу 61 начнет перетекать в кольцевую полость 62, а из нее по другим каналам 61 в другие отверстия

0

5

ствием давления масла начнут выдвиг гаться вперед до касания с другими фигурньми выступами 81, и момент силы рез.ания равномерно распределяется между всеми плунжерами 60.

Под воздействием момента силы резания происходит дополнительный зажим заготовки.

После окончания обработки заготовки станок выключается и вращение патрона резко затормаживается.

Под воздействием силы инерции маховое колесо 34, преодолевая сопротивление пружины 7, начнет поворачи

ваться относительно ступицы патрона против часовой стрелки. При этом шестерня 35 по вышеуказанной цепочке начнет поворачивать зажнмныё ролики 84 по часовой стрелке. Спиральные поверхности зажимных роликов 84 при этом утратят контакт с заготовкой и освободят ее.

При дальнейшем повороте махового колеса 34 поворачивающееся вместе с ним запорное колесо 41 скошенными упорами 17 пройдет к шарикам 30 и, растягивая слабую пружину 42, начнет поворачиваться относительно махового колеса (отставать) по часовой стрелке. Когда зуб 40 стопорного колеса 41 упрется в стенку выема, имеющегося на образующей махового колеса 34, стопорное колесо 41 начнет поворачиваться вместе с маховым колесом 34. При этом гнезда 39 подойдут к шарикам 30, которые под воздействием скошенных упоров 47 войдут одной половиной в гнезда 39 и зафиксируют махово колесо 34 в таком положении. В этот момент дуговой выступ 38 упрется в упор 33.

Под воздействием пружины 42 стопорное колесо 41 повернется еще на некоторый угол и пологими участками скошенных упоров 47 запрет (заклинит) шарики 30 в таком положении. Когда зажимные ролики 84 утратят кон

такт с поверхностью заготовки, поводок 27 на доли секунды зависнет в по лумиллиметровом зазоре между образующей диска поводка 27 и образующей дуговых выступов фиксатора 59.

В некоторый момент вращение патрона замедлится настолько, что пружины 68, преодолевая центробежную силу начнут поворачивать двуплечие рычаги 63 с грузами 66 по часовой стрелке. При sToivf короткие плечи 64 рычагов 63 входят в контакт с упорами 65 поводка 27 и центрируют его относительно оси патрона.

Обработанная заготовка снимается с центров станка и устанавливается следующая.

Для обработки заготовок большого размера например, от (4 26 до (6 56 мм нужно сменить поводок. Чтобы снять поводок 27 нужно нажать на упор и повернуть фиксатор 59 по часовой стрелке (до щелчка). При этом дуговые буртики 79 фиксатора 59, скользя по дуговым выступам 97 двуплечего ры10

15

25

20

30

35

40

, , 45

50

55

чага 63, зафикс::руют двуплечие рычаги 63 с грузами 66 в закрытом положении. При этом окна фиксатора 59 установятся напротив фигурных выступов 81. Затем, потянув на себя, нужно снять поводок 27 с патрона.

Чтобы снять обойму 50 нужно нажать на головку защелки 54 и утопить ее в отверстие диска ступицы 9. Затем повернуть обойму 50 против часовой стрелки и снять обойму с патрона.

Далее нужно установить поводок среднего диаметра. Он устанавливает-. ся по тем же правилам, что и поводок 27. Для фиксации.этого поводка в обойме 49 необходимо нажать на зуб 90 пружины 89 и вывести его из отверстия в фиксаторе 95, затем повернуть на некоторый угол фиксатор 95 против часовой стрелки до щелчка. При этом зуб 90 войдет в отверстие в фиксаторе 95 и зафиксирует его в таком положении, а вырезы 96 в фиксаторе 95 сместятся относительно фигурных, выступов среднего поводка и зафиксируют его в таком положении.

Таким же образом устанавливается и большой поводок, который может зажимать заготовки диаметром до 70мм.

Таким образом, зажим и освобожде-: ние заготовки полностью автоматизированы.

Во время обработки заготовки по- , водок, оседлав заготовку, утрачивает связь с патроном в радиальном направлении, это предотвращает.возникновение поперечной силы и биение шеек заготовки.

Окружное усилие от момента силы резания от патрона к поводку передается в трех точках, равномерно расположенных по окружности, причем вели-- чина усилия на все фигурные выступы поводка автоматически выравнивается, что предотвращает искажение геометрической формы обрабатываемой поверхности в поперечном сечении и значительно сокращает время на выхаживание .

Таким образом, повьшзается надежность закрепления и качество обработки.

Формула изобретения

Автоматический поводковый патрон, содержащий фланец, ступицу, кольцо с установленными в нем на осях с возможностью поворота зажимными кулачками, .связанными с механизмом их поворота, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности зажима, патрон снабжен соосно установленными на ступице обоймами, предназначенными для размещения на них поводков, механизмом компенсации эксцентриситета и механизмом освобожде- ния поводка в радиальном направлении механизм поворота зажимных кулачков выполнен в виде установленного на ступице с возможностью поворота махового колеса с центральной тестер- ней, связанной с установленными в

ступице с возможностью вращения приводными осями посредством промежуточных зубчатых колес, механизм компенсации эксцентриситета выполнен в виде пружин кручения и кулачковых муфт, размещенных между приводными осями и осями зажимных кулачков, а механизм освобождения поводка в радиальном направлении выполнен в виде установленных на поводках упоров и рычагов, установленных с возможностью поворота на обоймах,причем на одних плечах рычагов закреплены грузы, а другие плечи предназначены для взаимодействия с упорами.

Фиа.1

95

фиг.З

В в noSepHyfrto

30

(иеЛ

48

97

77

76

78

39

л-л

фиг. б

35

У

56

- noSepf yfTfO

30

25

46

U6

.LL.

18

J9

6

фиг. 9

Л 66 60

69

сриг. W

f /f no eflf y/rro

y/lb6wy J w J;60

w///m

v

67

X

X.

w l wyyxx

6

X

ee

фие.Г2

И-И

6 57 58

К

/

6U

fS 7

7J

75

cf3ue.J1

no fflHt/mo

v

I

В

J

л

иЛ

риг13

Т7

ви

Фиг./

М- М

82

фиг. 15

видН

в

gjus.i6

2

г,78