Трехкулачковый самоцентрирующий токарный патрон Советский патент 1982 года по МПК B23B31/16 

(S) ТРЕХКУЛАЧКОВЫЙ САМОЦЕНТРИРУЮЩИЙ ТОКАРНЫЙ ПАТРОН

1

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в металлорежущих станках токарного, шлифовального (например спиралешлифовальных), а станках с копировальными механизмами.

По основному авт. сэ. № известен трехкулачковый самоцентрирующий токарный патрон со спирально-реечным механизмом перемещения- JQ кулачков, в котором на посадочной поверхности спирального диска, выполнена кольцевая выточка глубиной больше половины рабочей высоты диска, а между посадочной поверхностью кор- 15 пуса патрона и цилиндрической поверхностью спирального Диска, ограниченного торцом диска со стороны рабочих витков и торцом выточки, предусмотрен зазор, исключающий контакт 20 этих поверхностей в нагруженном сое-тоянии t 1J..

Недостатком известного патрона является повышение объемной и поверхностной концентраций напряжений спирально-реечного механизма, вследствие несоответствия алгоритма изменения шага спирали в спирально-реечном механизме алгоритму изменения нагрузки между несущими элементами.

Цель изобретения - увеличение надежности и долговечности патрона за счет соответствия алгоритма изменения шага в спирально-реечном механизме алгоритму изменения нагрузки между несущими элементами.

С этой целью направляющие канавки спирального диска и рейки кулачка выполнены по эвольвенте с переменной в зависимости от шага спирали эволютой.

Эволюта эвольвенты описывается уравнением

a | coh5t. Q - сила, действующая в зацеплении I f - проекция боковой поверхности спиральной нарезки на плоскость, перпендикулярную к оси; q(z - интенсивность распределения осевых сил в сечении z; W /lvX,j- коэффициенты, зависящие от упругогеометрических параметров нарезки и всего соединения}И - высота спирального диска, Е,Бл модули упругости материала кулачка и диска , Z - высота рассматриваемого сечения, Rf --площадь поперечного сечения кулачка ,(z)--F,i(z)7rf H,) - площадь поперечного се чения диска. На фиг. 1 представлен предлагаемы патрон, общий вид; на фиг.12 - узел А на фиг, 1 в увеличенном масштабе/ .На фиг, 3 профилирующая кривая, на фиг. 4 вид Б на фиг. 2 - кулачок. На втулке 1, напрессованной на ст пицу 2 корпуса 3 патрона центрируется спиральный диск k с выточкой 5 на посадочной поверхности 6 диска А. Глубина выточки 5 h в известном изобретений определяется так: К. 0,6 И, где Н - рабочая высота диска , Между цилиндрической поверхностью 7 спирального диска и посадочной поверхностью 6 втулки 1 выполнен зазор h, величина которого может быть опре делена выражением ,06 Н. Наличие зазора h выточки 5 обуславливает равномерное распределение /нагрузки между витками при закреплеочерчена по гиперболическому косинусу или кривой максимального приближения, например, по дуге окружности Н, где Н - высота кулачка. Оптимальный характер распределения нагрузки обеспечивается преднамеренным изменением геометрических параметров спирали, например, шага спирали по эвольвенте с переменной эволютой в соответствии с алгоритмом изменения нагрузки по высоте свинчивания. Текущие координаты точки М(х,у) профилирующей кривой в этом случае зависят от алгоритма изменения радиуса эволюты а, В результате профилирования направляющих канавок спирального диска и рейки по эвольвенте с переменной эволютой, каждой нагрузке в любом сечении спирально-реечного механизма соответствует свое изменение шага. Переменный натяг по высоте свинчивания благоприятно влияет на распределение нагрузки, тем самым снижает объемную и поверхностную концентрацию напряжений, увеличивает надежность и долговечность патрона. Алгоритм изменения шага коррелирует с алгоритмо(И изменения нагрузки по высоте нарезки. Переменное изменение шага по высоте нарезки в соответствии с изменением нагрузки между несущими элементами обеспечивается путем профилирования канавок спирального диска и рейки кулачка по эвольвенте с переменной в «зависимости от шага эволютой. Необходимо отметить , что эвольвента с переменной эволютой не имеет аналогов в теории плоских кривых. Эвольвента с переменной эволютой характеризуется Rs const и г оо, где R - радиус неподвижного круга, г радиус подвижного круга. Предлагаемая спираль обладает следующими положительными свойствами: 5 выравнивает нагрузку между несущими элементами, увеличивает прочность патрона, повышает несущуют способность патрона, расширяет технологические возможности патрона. Профилирование спирали по эвольвенте с переменной эволютой автоматически изменяет алгоритм изменения шага по высоте свинчивания в соответствии с фактическими условиями нагружения несущих элементов спирал но-реечного механизма. Зту специфику эвольвенты с переменной эволютой необходимо учитывать при создании прецизионных спирально-реечных токарных патронов. Таким профилированием спирали исключается возникновение дополнительных (расчетом не предусмотренны нагрузок, и, следовательно, обеспечив тся постоянство величины и направления расчетной нагрузки. Корреляция алгоритма-изменения ша га спирали алгоритму изменения нагрузки между несущими элементами по вышает выносливость спирально-реечного механизма более чем на 30%. Формула изобретения 1.Трехкуламковый самоцентрирующий токарный патрон по авт. св. № 384б31 , отличающийся тем, что, с целью увеличения надежности и долговечности патрона, направляющие канавки спирального диска и рейки кулачка выполнены по эвольвенте с переменной в забисйг мости от шаг спкрали эволютой. 2.Токарнай патрон по п. 1, от личающийся тем, что эволю вольвенты описывается уравне. 1 i. a--Tj:jc- CoHefc, . - номинальный шаг нарезки спирального диска Q - сила действукнцая в зацеплении;f - проекция боковой поверхности спиральной нарезки «а плоскость, перпендикулярную к оси; t) - интенсивность распределения осевых сил в сечении z, Д.а: коэффициенты, зависящие от упругогеометрических параметров нарезки и всего соединенияН - высота спирального дискаJ Ea - модули упругости материала кулачка и диска , X - высота рассматриваемого сечения, F - площадь поперечного сечения кулачка F,--FW--fiWlirr () - площадь поперечного сечения диска. Источники информации,, тые во внимание при экспертизе , Авторское свидетельство СССР 631, кл. В 23 В 31/16, 1969.