Токарный самоцентрирующий патрон Советский патент 1988 года по МПК B23B31/16 

Изобретение относится к станкостроению, а более конкретно - к уст- 1 ройствам для закрепления заготовок на шпинделе токарного станка преимущественно с ЧПУ,

Целью изобретения является повышение точности обработки путем повышения точности базирования.

На фиг,1 показан предлагаемый патрон, осеной разрез; на фиг,2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - вид Б на фиг.1; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.1; на фиг.5 - разрез Г-Г на фиг. 1

Токарный самоцентрирутощий патрон содержит корпус 1, жестко крепящийся к шпинделю 2 станка посредством фланца 3. Внутри корпуса расположен приводной механизм любого известного ти

ным диском 4, который связан через зубчатую спиральную нарузку с зубчатыми резцами, выполненными на зажимных кулачках 5, установленных с возможностью перемещения вдоль радиальных направляющих пазов, имеющихся в корпусе патрона,

В кулачке выполнен узкий надрез 6, проходящий параллельно оси патрона и делящий тело кулачка на основную часть 7 и упруго пружинящую часть 8 с зажимной рабочей гранью 9. В JHOM кулачке, в его основной части, |вьшолнено отверстие, заканчивающееся IB упомянутом надрезе, с осью, перпен- |дикулярной.оси патрона, которое за- |полнено столбиком пьезокерамических элементов 10, опирающихся в.зоне надреза на опорную пластину 11, а с про- ;тивоположной с тороны - на опорную плоскую поверхность крепезкного V-o6 разного элемента 12, охватывающего с трех сторон кулачок, т.е. его части, образованные надрезом.

Крепежнь1й V-образный элемент сое-- динен с основной частью зажимного кулачка посредством двух конусов 13, связанных мезвду собой резьбовой тягой 14, имеющих шлииэ 15 для обеспечения их вращения с заданным моментом. При зтом конуса установлены в сквозные отверстия V-образного элемента и входят в отверстие 16, выполненное в основной части зажимного элемента кулачка с некоторым смещением оси относительно упомянутого отверстия и параллельно ему. Кромки отверстия основной части кулачка имеют скошенный профиль под углом, равным углу скоса

х,

5

0

5

0

35

40

45

50

55

конусов. Для предотвращения западания конусов в отверстие кулачка, диаметр последнего выполняется несколько меньшим наружного диаметра самоустанавливающихся конусов. Кроме того, крепежный элемент соединен с зажимным кулачком винтами 17, установленными в нем с зазором 18 и ввинченными в основную часть кулачка.

Патрон имеет также электрическую цепь управления, выполненную в виде гибкого соединительного шнура 19, уложенного в отверстие 20 кулачка и отверстие 21 корпуса патрона, соединенного через штепсельньй разъем 22, закрепленн1 ш на торце штинделя станка, и проводов 23 с контактными кольцами 24, вынесенными за противопо- ложрпзш от патрона конец шпинделя.Контактные кольца смонтированы через изолятор 25 на трубе 26, снабженной пазами для укладки упомянутых проводов, плотно закрепленной в шпинделе. Они взаимодействуют с подпружиненны- Nm токоподводами 27, которые закреп-. лены на кронштейне 28, выполненном в виде стакана, жестко крепящегося к задней стенке коробки скоростей станка, т.е. к неподвижной его части, В патроне обрабатьшается деталь 29.

Токарный самоцентрирующийся пат-, рон работает в следующей последова- тельноети.

После установки обрабатьшаемой детали 29 в пространстве между зажимными кулачками 5 включают приводной механизм патрона, который через спиральный диск 4 смещает кулачки в направлении на обрабатываемую деталь, что сопровождается ее закреплением. Благодаря упругому выполнению части .8 кулачка с зажимной рабочей гранью 9, механическое воздействие детали на кулачок передается на столбик пьезокерамических элемен.- тов 10, часть которых включена в измерительную электрическую схему,т.е. соединена посредством гибкого пшура 19 и штепсельного разъема 22 с контактными кольцами 24. Напряжение, возникающее на обкладках пьезскера- мических элементов, снимается токоподводами 27 и фиксируется шкальным электроизмерительным прибором (не изображен).

По величине усилия зажима детали судят об окончании процесса закрепления ее в патроне и по достижении

усилием заданного значения приводной механизм отключают. В положении,когда деталь зажата в патроне, кулачки 5 перекашиваются в зоне контакта с витками спирального диска 4 и по направляющим пазам корпуса, что приводит к неопределенности базирования и потере точности центрирования обра- батьшаемой детали. В этот момент деталь прижимается к рабочим граням 9 кулачков неравномерно - более нагруженными оказьшаются участки, расположенные ближе к торцу корпуса патрона .

Поэтому для обеспечения равномерного Прижима детали по. всей длине базовой поверхности включают рабочее

электрическое напряжение, подаваемое на обкладки пьезокерамических элементов с использованием указанной цепи, но в противоположном направлении.Столбик пьезокерамических элементов 10-в этом случае увеличивает свою длину, что обусловлено обратным пьезоэффек- том, воздействует с достаточно большим усилием на упругую часть 8 кулачка, находя ;егося за надрезом 6, через бпорную пластину П и, отгибая упругую часть 8, осущесГтвляет плотное прижатие рабочей грани 9 и обрабатываемой детали 29 по всей длине базовой поверхности. При этом подтвержде иием высокого качества базирования и точности центрирования детали в патроне является равенство усилий зажима, снимаемых со всех трех кулачков и фиксируемых прибором.

-Далее станок включают. При дости0

5

0

5

0

5

да упругие части 8 кулачков 5, получивших дополнительный перекос от действия центробежной силы, пбворачива- ются на новый угол, благодаря чему сохраняется на. прежнем уровне как усилие зажима, так и качество базиро- вагшя детали в целом.

Особенностью конструкции кулачков патрона является наличие крепежного V-образного элемента 12, который при сборке кулачка поджимают с помощью двух пар самоустанавливающихся конусов 13 и резьбовых шпилек к выступающему за. опорные поверхности основной части 7 кулачка столбику пьезокерамических элементов 10. Для этого указанные конусы вращают навстречу друг другу, используя шлицы 15, прорезанные в них. Необходимый рабочий натяг на пьезокерамических элементах создается благодаря взаимодействию указанных конусов со скошенными кромками отверстия 16 кулачка.

Кроме того, крепежный эл емент 12, соединенный с кулачком дополнительно винтами 17 через зазоры 18, охватывающий упруго подпружиненную часть.8, соединяет кулачок в единое целое, придавая ему необходимую жесткость и дополнительно передает крутящий момент на обрабатьшаемую деталь 29.

Перемещение зажимных кулачков 5, связанное с переналадкой патрона на закрепление очередной детали с другим- диаметром возможно благодаря запасу гибкого шнура 19, находящемуся в отверстиях 20 и 21, съем патрона .

Изобретение относится к станкостроению, а более конкретно - к устройствам для закрепления заготовок на шпинделе токарного станка преимущественно с ЧПУ. Целью изобретения является повышение точности обработки путем повышения точности базирования заготовки. В корпусе 1 патрона установлены кулачки 5. В каждом кулачке вьшолнен надрез 6, разделяющий его на основную 7 и упругую 8 части. Каждый кулачок охвачен V-образным 7 8 25 элементом 12 и снабжен пьеэокердми- ческим столбиком 10, расположенным с натягом между элементом 12 и частью 8 кулачка. Посредством монопровода пьезокерамические столбики связаны с системой измерения усилия. После установки заготовки 29 включают механизм перемещения кулачков, который через спиральный диск 4 перемещает кулачки 5 к оси нейтрона, при этом упругая часть 8 воздействует на столбики 10 и возникающий в них ток регистрируется системой измерения силы. По достижении заданного усилия зажима привод выключают. Известно,, что при зажиме кулачки перекашиваются и усилие зажима больше у торца патрона, чем на периферии. Тогда включают рабочее электрическое напряжение в обратной направлении. При этом столбики 10 увеличивают свою длину и кулачки надежно и точно базируют деталь по всей длине грани 9. Этим повышается точность обработки, которая зависит от точности базирования. 5 ил. fffS 3 1921 1 { Ч UcUl jitysy Г в ssssk 5 S 42ib ю GO ) со 4

жении шпинделем станка заданной (дос- 40 ° станка сопровождается размыканием таточно большой) частоты вращения цепи по штепсельным разъемам 22.Электрическая цепь предохраняется трубой 26, практически не изменяющей проходное отверстие в птинделе станка,

(что. характерно для современных методов обработки) возникает центробежная сила, стремящаяся раздвинуть кулачки и приводящая к уменьшению факти-45 позволяет вести обработку дёта- ческого усилия зажима детали. Это лей из прутковых заготовок. Крон- приводит к образованию дополнитель- штейн 28, вьшолненный в виде стака- ной погрешности при механической об- на, закрьгоает узел токосъемника, выработке вследствие отжатия детали под действием силы резания.. Поэтому, учит тывая необходимость поддержания усилия зажима и жесткости патрона на занесенного за пределы рабочей зоны, cQ создавая необходимые условия для его

работы. Токоподводы 27 поджимаются к контактным кольцам 24 с небольшим по величине усилием, так как вследствие большого времени разрядки обработы. Токоподводы 27 поджимаются контактным кольцам 24 с небольшим по величине усилием, так как вследствие большого времени разрядки обданном уровне в период всей обработки, на пьезокерамические элементы 10 столбиков подают добавочное рабочее на- g кладок пьезокерамических элементов, пряжение, пропорциональное требуемому образующих электрическую емкость, приращению зажимного усихшя, через ТОКОПОДВОДЫ 27, контактнь1е кольца 24 и гибкие соединительные шнуры 19.Тогкратковременное прерывание контакта между ними не сказьшается на работе патрона, но в то же время значитель

ходное отверстие в птинделе станка,

позволяет вести обработку дёта- лей из прутковых заготовок. Крон- штейн 28, вьшолненный в виде стака- на, закрьгоает узел токосъемника, позволяет вести обработку дёта- лей из прутковых заготовок. Крон- штейн 28, вьшолненный в виде стака- на, закрьгоает узел токосъемника, вынесенного за пределы рабочей зоны, создавая необходимые условия для его

работы. Токоподводы 27 поджимаются к контактным кольцам 24 с небольшим по величине усилием, так как вследствие большого времени разрядки обкладок пьезокерамических элементов, образующих электрическую емкость,

кладок пьезокерамических элементов, образующих электрическую емкость,

кратковременное прерывание контакта между ними не сказьшается на работе патрона, но в то же время значительно повьппается долговечность этого узла.

формула изобретени

Токарный самоцентрирующий патрон содержащий корпус, в котором с возможностью радиального перемещения установлены зажимные кулачки с раз- мещенньми в них пьезокерамическими элементами, связанными с электронной измерительной системой, и меха23294 -6

Низм натяга в виде конусов, соединенных с резьбовой тягой, -отличающийся тем, что, с целью повьппения точности базирования,патрон снабжен V-образными элементами, установленными на нижней ступени кулачка, в которой выполнена прорезь, образующая опорную плоскость, причем 10 пь-езокерамические элементы размещены медцу внутренней поверхностью V-об- разных элементов и опорной плоскостью про.рези.

(ригЗ

В В

/«

fO

(

r-r

12

W/,

vvv

т

Й

7

.12

JO 6

рщ

Ч ч ч vN

.s:

фиг. 5