RU2191093C2

RU2191093C2 - Three-cam self-aligning lathe chuck for high speed turning of parts

Info

Publication number: RU2191093C2
Application number: RU99121551/02A
Authority: RU
Inventors: Н.М. Легкий; Ю.В. Маркин
Original assignee: Легкий Николай Михайлович; Маркин Юрий Владимирович
Priority date: 1999-10-14
Filing date: 1999-10-14
Publication date: 2002-10-20

Abstract

FIELD: metal cutting machine tools, namely their devices for mounting parts. SUBSTANCE: chuck includes housing in which three centering members are arranged. Said members are mounted at contact one with another and each member carries clamping cam. EFFECT: improved design allowing to clamp parts of any size and configuration parts in all ranges of clamping efforts. 5 cl, 3 dwg _

Description

Изобретение относится к области станкостроения и металлообработки, в частности к устройствам, используемых в металлорежущих и токарных станках для закрепления деталей. The invention relates to the field of machine tools and metalworking, in particular to devices used in metal cutting and turning machines for fixing parts.

Предшествующий уровень техники. The prior art.

Известен трехкулачковый самоцентрирующий патрон, в котором зажимные кулачки, выполненные в виде трех клиновидных элементов с направляющими и рабочими гранями, расположены в трехгранном углублении корпуса и сопряжены так, что их направляющие грани всегда образуют равносторонний треугольник при любом перемещении кулачков с помощью привода, выполненного в виде установленной в корпусе патрона червячной передачи, состоящей из трубы с червяком на одном конце и червячного колеса, расположенного на оси винта, размещенного в тангенсально расположенном отверстии корпуса зажимного устройства и связанного гайкой с одним кулачком для его перемещения, а второй конец трубы снабжен подпружиненной кулачковой муфтой, тормозящей червяк в процессе сближения кулачков, расположенных в трехгранном углублении корпуса патрона (см. авт. св. РФ 503642, М. Кл.⁶ В 23 В 31/10).Known three-jaw self-centering cartridge, in which the clamping cams, made in the form of three wedge-shaped elements with guides and working faces, are located in a trihedral recess of the housing and are conjugated so that their guide faces always form an equilateral triangle with any movement of the cams using a drive made in the form installed in the housing of the worm gear cartridge, consisting of a pipe with a worm at one end and a worm wheel located on the axis of the screw, placed in a tangential the hole of the clamping device housing and connected by a nut with one cam for its movement, and the second end of the pipe is equipped with a spring-loaded cam clutch that brakes the worm in the process of rapprochement of the cams located in the trihedral recess of the cartridge case (see ed. St. RF 503642, M. Kl ^.6 V 23 V 31/10).

Это устройство имеет ограниченные технологические возможности, так как увеличивается трение между приводом кулачков и корпусом патрона при увеличении усилия зажима детали, что значительно увеличивает усилие, приложенное к приводу. This device has limited technological capabilities, since friction between the cam drive and the cartridge body increases with an increase in the clamping force of the part, which significantly increases the force applied to the drive.

Для устранения указанных недостатков и для получения технического результата, заключающегося в создании трехкулачкового самоцентрирующего патрона с приводом, обеспечивающим зажим любых деталей во всех допустимых диапазонах усилий зажима, предлагается в трехкулачковый самоцентрирующий патрон, содержащий конус Морзе с внутренней поверхностью, корпус с углублением, образованным расположенными по углом 60^o тремя боковыми направляющими гранями, между которыми, с возможностью взаимного перемещения, расположены три центрирующих элемента с закрепленными на них зажимными кулачками, каждый из центрирующих элементов имеет направляющую грань, взаимодействующую с боковой направляющей гранью углубления корпуса, и грани, расположенные под углом 30^o к направляющей грани и контактирующие с соседними центрирующими элементами, один из которых связан с гайкой, расположенной на оси винта, размещенного в тангенсально расположенном отверстии корпуса, внутри конуса Морзе по центральной оси патрона проходит труба, выполненная с возможностью прохождения внутри шпинделя, и на одном ее конце установлена подпружиненная муфта, а на втором - выполнена винтовая резьба, входящая в зацепление с червячным колесом, закрепленным на винте, ввести две гайки и две подпружиненные друг относительно друга втулки с упорами, на внутренней поверхности конуса Морзе и на трубе выполнены выступы, одна из гаек закреплена на трубе, вторая - на внутренней поверхности конуса Морзе, а втулки установлены в контакте с гайками, при этом втулка, контактирующая с гайкой, закрепленной на внутренней трубе, уперта в выступ на внутренней поверхности конуса Морзе, а втулка, контактирующая с гайкой, закрепленной на внутренней поверхности конуса Морзе, уперта в выступ на внутренней трубе.To eliminate these drawbacks and to obtain a technical result, which consists in creating a three-jaw self-centering cartridge with a drive that provides clamping of any parts in all acceptable ranges of clamping forces, it is proposed to use a three-jaw self-centering cartridge containing a Morse cone with an inner surface, a housing with a recess formed by angle of 60 ^o three side guide faces between which, with the possibility of mutual movement, are three centering elements with clamping cams fixed on them, each of the centering elements has a guide face that interacts with the side guide face of the housing recess, and faces located at an angle of 30 ^° to the guide face and in contact with adjacent centering elements, one of which is connected to a nut located on the axis of the screw located in the tangentially located hole of the housing, inside the Morse cone along the central axis of the cartridge passes a pipe made with the possibility of passage inside the spindle, and on one of it to A spring-loaded clutch is installed, and a screw thread is made on the second, which engages with a worm wheel mounted on the screw, insert two nuts and two bushings spring-loaded relative to each other with stops, projections are made on the inner surface of the Morse cone and one of the the nuts are mounted on the pipe, the second on the inner surface of the Morse cone, and the bushings are in contact with the nuts, while the sleeve in contact with the nut mounted on the inner pipe is abutted on a protrusion on the inner surface of the cone M orze, and the sleeve in contact with the nut mounted on the inner surface of the Morse cone is abutted on a protrusion on the inner pipe.

Кроме того, для снижения усилия перемещения центрирующих элементов по направляющим граням корпуса между направляющими гранями центрирующих элементов и боковыми направляющими гранями корпуса размещены улучшающие скольжение материалы или элементы. In addition, to improve the effort of moving the centering elements along the guide faces of the housing between the guide faces of the centering elements and the side guide faces of the housing, slip-improving materials or elements are arranged.

Усилие перемещения центрирующих элементов также можно уменьшить, если улучшающие скольжение материалы или элементы расположить между взаимодействующими гранями центрирующих элементов. The force of movement of the centering elements can also be reduced if slip-improving materials or elements are placed between the interacting faces of the centering elements.

С целью использования патрона на стандартных установочных местах внутренняя труба имеет сочленение, а внешний торец тангенсально расположенного винта выполнен под стандартный четырехгранный ключ. In order to use the cartridge on standard installation sites, the inner pipe has an articulation, and the outer end of the tangentially located screw is made under a standard four-sided key.

Совокупность указанных признаков обеспечивает заявленный технический результат. The combination of these features provides the claimed technical result.

Краткое описание фигур чертежей. A brief description of the figures of the drawings.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства; на фиг.2 вид устройства по сечению А-А; на фиг.3 - вариант исполнения механизма подпружинивания. In FIG. 1 shows a General view of the device; figure 2 is a view of the device along section AA; figure 3 is an embodiment of a spring mechanism.

Вариант осуществления изобретения. An embodiment of the invention.

Ниже приводится вариант выполнения устройства по изобретению, который наиболее полно отображает существо и преимущества изобретения, но не ограничивает возможности использования этого изобретения. The following is an embodiment of the device according to the invention, which most fully displays the essence and advantages of the invention, but does not limit the possibility of using this invention.

Трехкулачковый самоцентрирующий патрон содержит корпус 1, в котором расположено углубление, образованное расположенными под углом 60^o направляющими гранями 2. В углублении между гранями 2 расположены три центрирующих элемента 3. У каждого центрирующего элемента 3 имеется направляющая грань 4, расположенная в той же плоскости, что направляющая грань 2. Под углом 30^o к направляющей грани 4 центрирующего элемента 3 расположены две контактирующие грани 5 и 6, контактирующие соответственно с контактирующей гранью 6 предыдущего центрирующего элемента 3 и с контактирующей гранью 5 последующего центрирующего элемента. К центрирующим элементам 3 крепятся зажимные кулачки 7 (на фиг. 1 не показаны). Один центрирующий элемент 3 жестко связан с гайкой 8, расположенной на резьбе 9 тангенсально расположенного винта 10. На оси винта 10 находится червячное колесо 11, входящее в зацепление с винтовой резьбой 12, расположенной на одном конце внутренней трубы 13, проходящей вдоль оси патрона внутри конуса 14 Морзе. На выступающий за шпиндель 15 второй конец внутренней трубы надет упорный подшипник 16, касающийся заднего конца шпинделя. С другой стороны подшипника 16 касается пакет тарельчатых пружин 17, поджатых обоймой 18. Между обоймой 18 и элементом привода станка 19 находится муфта 20. К внутренней трубе 13 прикреплена гайка 21, со стороны корпуса патрона в нее упирается втулка 22 с упором 23, поджатая пружиной 24. Другой стороной пружина 24 упирается во втулку 25, которая зафиксирована от выпадания гайкой 26, закрепленной с внутренней стороны конуса Морзе. Для снижения усилия перемещения центрирующих элементов по направляющим граням корпуса между направляющими гранями центрирующих элементов и направляющими гранями корпуса, а также между взаимодействующими гранями центрирующих элементов размещены соответственно сепараторы 27 и 28, преобразующие трение скольжения в трение качения. Для использования патрона на стандартных установочных местах внутренняя труба 13 имеет сочленение 29, а торец тангенсально расположенного винта 10 выполнен в виде четырехгранника 30 под стандартный четырехгранный ключ.The three-jaw self-centering cartridge contains a housing 1, in which there is a recess formed by guiding faces 2 located at an angle of 60 ^o . Three centering elements 3 are located in the recess between the faces 2. Each centering element 3 has a guide face 4 located in the same plane as 2. The guide face 30 ^o angle to the guide faces 4 of the centering member 3 has two contact faces 5 and 6, respectively, in contact with the contacting face 6 of the previous centering Elem 3 and the one with the engaging edge 5 further centering element. Clamping cams 7 are attached to the centering elements 3 (not shown in FIG. 1). One centering element 3 is rigidly connected with a nut 8 located on the thread 9 of the tangentially located screw 10. On the axis of the screw 10 there is a worm wheel 11, which engages with a screw thread 12 located at one end of the inner pipe 13 passing along the axis of the cartridge inside the cone 14 Morse Code. The second end of the inner tube protruding beyond the spindle 15 is fitted with a thrust bearing 16 touching the rear end of the spindle. On the other side of the bearing 16, a packet of Belleville springs 17 is pressed, preloaded by a cage 18. Between the cage 18 and the drive element of the machine 19 is a coupling 20. A nut 21 is attached to the inner tube 13, from the side of the cartridge case a sleeve 22 abuts against it with a stop 23 pressed by a spring 24. On the other side, the spring 24 abuts against the sleeve 25, which is fixed from falling out by a nut 26 fixed on the inside of the Morse cone. To reduce the effort of moving the centering elements along the guiding faces of the housing between the guiding faces of the centering elements and the guiding faces of the housing, as well as between the interacting faces of the centering elements, separators 27 and 28 are placed, which convert sliding friction into rolling friction. To use the cartridge at standard installation locations, the inner tube 13 has an articulation 29, and the end face of the tangentially located screw 10 is made in the form of a tetrahedron 30 for a standard tetrahedral wrench.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Перед зажимом детали кулачки 7 разведены. Пружина 24 распирает втулки 22 и 25. Ход втулки 22 ограничен выступом с внутренней стороны конуса Морзе, в который упирается упор 23 втулки 22. Ход втулки 25 ограничен гайкой 26. Внутренняя труба 13 находится в "подвешенном" состоянии, переместиться в сторону муфты 20 она самостоятельно не может, так как не позволяет упор 31 втулки 25, и переместиться по оси в сторону корпуса патрона не дает гайка 21, упирающаяся в муфту 22. Before clamping the details, the cams 7 are divorced. The spring 24 bursts the sleeves 22 and 25. The stroke of the sleeve 22 is limited by a protrusion on the inside of the Morse cone, which abuts the stop 23 of the sleeve 22. The stroke of the sleeve 25 is limited by a nut 26. The inner tube 13 is in a "suspended" state, move towards the sleeve 20 it cannot on its own, since the stop 31 of the sleeve 25 does not allow it, and the nut 21, abutting against the sleeve 22, does not allow to move along the axis towards the cartridge case.

Для зажима детали необходимо придать вращательное движение по часовой стрелке относительно корпуса 1 патрона внутренней трубе 13 (или корпусу патрона против часовой стрелки относительно внутренней трубы) с помощью элемента привода станка 19 через муфту 20. Винт 12, вращаясь вместе с трубой 13, начинает вращать червячное колесо 11 и вместе с ним винт 10. Поскольку винт 10 зафиксирован в корпусе 1, то при его вращении начинает перемещаться по резьбе 9 гайка 8, которая в свою очередь перемещает один центрирующий элемент 3 с закрепленным на нем зажимным кулачком 7 по направляющей грани 2. Своей контактирующей гранью 5 этот центрирующий элемент 3 давит на контактирующую грань 6 следующего центрирующего элемента 3, контактирующая грань 5 которого в свою очередь давит на контактирующую грань 6 следующего центрирующего элемента 3. Происходит равномерное перемещение всех центрирующих элементов и закрепленных на них зажимных кулачков 7 по радиусу к центру патрона. При соприкосновении зажимных кулачков 7 с деталью центрирующие элементы 3 и гайка 8 перестают перемещаться, винт 10 перестает вращаться. Винт 12, входящий в зацепление с червячным колесом 11, начинает вкручиваться, перемещая внутреннюю трубу 13 вдоль оси патрона в сторону корпуса. При этом обойма 18 перемещается вместе с внутренней трубой, сжимая тарельчатые пружины 17. Гайка 21, закрепленная на трубе 13, начинает давить на втулку 22, которая в свою очередь сжимает пружину 24. Усилие зажима детали определяется усилием сжатия пакета тарельчатых пружин 17 и пружины 24. При определенном перемещении трубы 13 в продольном направлении муфта 20 выводит из зацепления трубу 13 и элемент привода станка 19, при этом скорость вращения корпуса патрона и внутренней трубы одинаковая. Чтобы освободить деталь, необходимо трубе 13 прижать вращение против часовой стрелки относительно корпуса патрона. To clamp the part, it is necessary to give a clockwise rotation relative to the cartridge case 1 to the inner pipe 13 (or the cartridge case counterclockwise relative to the inner pipe) using the drive element of the machine 19 through the coupling 20. The screw 12, rotating together with the pipe 13, starts to turn the worm the wheel 11 and screw 10 together with it. Since the screw 10 is fixed in the housing 1, when it rotates, the nut 8 starts moving along the thread 9, which in turn moves one centering element 3 with a clamping element fixed to it with the ball 7 along the guiding face 2. With its contacting face 5, this centering element 3 presses on the contacting face 6 of the next centering element 3, the contacting face 5 of which in turn presses on the contacting face 6 of the next centering element 3. All the centering elements and the fixed ones move uniformly on them clamping cams 7 along the radius to the center of the cartridge. When the clamping jaws 7 come into contact with the part, the centering elements 3 and the nut 8 stop moving, the screw 10 stops rotating. The screw 12, which engages with the worm wheel 11, begins to screw in, moving the inner tube 13 along the axis of the cartridge towards the housing. In this case, the cage 18 moves together with the inner tube, compressing the Belleville springs 17. The nut 21, mounted on the tube 13, begins to press on the sleeve 22, which in turn compresses the spring 24. The clamping force of the part is determined by the compression force of the Belleville spring package 17 and the spring 24 With a certain movement of the pipe 13 in the longitudinal direction, the coupling 20 disengages the pipe 13 and the drive element of the machine 19, while the rotation speed of the cartridge housing and the inner pipe is the same. To release the part, it is necessary for the pipe 13 to press counter-clockwise rotation relative to the cartridge case.

Для использования патрона в качестве оправки необходимо внутренней трубе 13 с помощью элемента привода станка 19 через муфту 20 придать вращение против часовой стрелки. Когда кулачки 7 достигнут детали, винт 12 начнет выкручивать трубу 13, которая начинает перемещаться в сторону муфты 20. Выступом 32 труба 13 давит на упор 31 втулки 25, которая в свою очередь сжимает пружину 24. При определенном перемещении трубы 13 в продольном направлении муфта 20 выводит из зацепления трубу 13 и элемент привода станка 19, при этом скорость вращения корпуса патрона и внутренней трубы одинаковая. To use the cartridge as a mandrel, it is necessary for the inner pipe 13 to rotate counterclockwise using the drive element of the machine 19 through the coupling 20. When the cams 7 reach the part, the screw 12 will begin to unscrew the pipe 13, which begins to move towards the coupling 20. By the projection 32, the pipe 13 presses against the stop 31 of the sleeve 25, which in turn compresses the spring 24. With a certain movement of the pipe 13 in the longitudinal direction, the coupling 20 disengages the pipe 13 and the drive element of the machine 19, while the rotation speed of the cartridge housing and the inner pipe is the same.

При использовании патрона в качестве универсального на стандартных посадочных местах станков внутренняя труба 13 не выступает за пределы конуса Морзе, при этом с помощью стандартного четырехгранного ключа можно зажимать детали в ручном режиме. When using the cartridge as a universal one on standard machine seats, the inner pipe 13 does not protrude beyond the Morse cone, while using a standard four-sided key, parts can be clamped in manual mode.

Сепараторы 27 и 28 снижают усилие на привод при перемещении центрирующих элементов. Separators 27 and 28 reduce the force on the drive when moving the centering elements.

Промышленная применимость. Industrial applicability.

Приведенные особенности выполнения трехкулачкового самоцентрирующего патрона по изобретению, а также проведенные испытания показали надежность и преимущества предложенного патрона. The above features of the three-jaw self-centering cartridge according to the invention, as well as tests performed have shown the reliability and advantages of the proposed cartridge.

Claims

1. Three-jaw self-centering cartridge containing a Morse taper with an inner surface, a housing with a recess formed by three lateral guiding faces located at an angle of 60 ^o , between which are three movable centering elements with clamping cams fixed to them, each of the centering elements has a guiding face interacting with a side guiding face of the recess of the housing, and faces located at an angle of 30 ^° to the guiding face and in contact with adjacent they are centering elements, one of which is connected with a nut located on the axis of the screw located in the tangentially located hole of the housing, inside the Morse cone along the central axis of the cartridge passes a pipe made with the possibility of passage inside the spindle, and a spring-loaded coupling is installed at one end thereof, and on the second, a screw thread is made, which engages with a worm wheel mounted on a screw, characterized in that it contains two nuts and two bushings spring-loaded relative to each other with stops, on The morning surface of the Morse cone and the pipe are made of protrusions, one of the nuts is fixed to the pipe, the second on the inner surface of the Morse cone, and the bushings are in contact with the nuts, while the sleeve in contact with the nut fixed on the inner pipe is abutted on the protrusion on the inner the surface of the Morse cone, and the sleeve in contact with the nut attached to the inner surface of the Morse cone is abutted on a protrusion on the inner pipe.

2. The cartridge according to claim 1, characterized in that between the guide faces of the centering elements and the side guide faces of the housing are slip-improving materials or elements.

3. The cartridge according to claim 1, characterized in that between the interacting faces of the centering elements are placed slip-improving materials or elements.

4. The cartridge according to claim 1, characterized in that the pipe consists of two mating parts.

5. The cartridge according to claim 1, characterized in that the outer end of the screw is made in the form of a tetrahedron under a standard tetrahedral wrench.