Шпиндель-инструментальная оправка на основе конического фасонного соединения

Полезная модель относится к области машиностроения и применяется для неподвижного разъемного соединения шпинделя и инструментальной оправки при передаче крутящего момента, осевой и поперечной силы в условиях многоразовых сборок-разборок соединений многоцелевого станка.
Известна глухая втулочная муфта на основе профильного конического соединения (патент на полезную модель RU №164678, МПК F16D 1/08, F16D 1/06), отличающаяся тем, что соединительные концевые участки поверхности валов выполняются конической формы с конусностью 7:24 и имеющие в поперечном сечении равноосный контур с числом граней равным трем (РК-3) посредством втулочной муфты, имеющей сквозное отверстие в виде двух зеркально расположенных профильных отверстий в виде усеченного конуса с конусностью 7:24, имеющих в поперечном сечении равноосный контур с числом граней равным трем (РК-3) обеспечивает при сборке центрирующую функцию и отсутствие концентраторов напряжения, что позволяет передавать большие крутящие моменты при высоких скоростях вращения валов.
Описанная глухая втулочная муфта не может быть использована в конструкции шпиндель-инструментальная оправка, поскольку имеет ряд недостатков, в том числе:
1. Недостаточная статическая жесткость конического (РК-3 профильного) соединения вала-втулки менее 500 Н/мкм при конусности 7:24 посадочной поверхности.
2. Недостаточная точность при автоматической сборке втулки (шпинделя) и вала (оправки) в условиях многоразовых сборок-разборок, более 2 мкм на торце шпинделя при конусности 7:24.
3. Невозможность передачи крутящих моментов соединением более 300 Н*м, из-за недопустимых смещений и поворотов вала (оправки) в осевом направлении Z при числе оборотов втулки (шпинделя) более 9000 об/мин.
Указанные недостатки глухой втулочной муфты на основе профильного конического соединения, как и конструкций традиционных конических хвостовиков инструментальных оправок (валов) с круглой формой поперечного сечения с конусностью 7:24, предусматривающие кроме прочего дополнительные призматические пазы для шпонок шпинделя, исключающие проворот, можно преодолеть путем применения соединения шпиндель-инструментальная оправка на основе фасонного конического соединения с равноосным контуром с числом граней равным трем, с конусностью 1:10.
Задачей полезной модели является гарантированное качественное соединение шпинделя и инструментальной оправки в условиях многоразовых сборок-разборок, за счет самоцентрирования (установки), обеспечение статической жесткости соединения не менее 500 Н/мкм, возможность передачи крутящих моментов более 300 Н*м при оборотах более 9000 об/мин. без самораскрепления соединения, а именно: исключение смены баз.
Задача достигается тем, что соединяемые поверхности конического отверстия шпинделя и конического хвостовика инструментальной оправки выполняются на основе конического неподвижного разъемного соединения с равноосным контуром с числом граней, равным трем (фасонного конического соединения), с конусностью 1:10.
На фиг. 1 представлен фрагмент шпинделя с коническим фасонным посадочным отверстием, с равноосным контуром, с числом граней равным трем и конусностью 1:10.
На фиг. 2 представлен хвостовик инструментальной оправки с конической фасонной посадочной поверхностью с равноосным контуром с числом граней равным трем и конусностью 1:10.
Соединение шпинделя и инструментальной оправки по коническим фасонным посадочным поверхностям хвостовика и отверстию в шпинделе изготовленных в виде трехгранного равноосного контура с конусностью 1:10, с фиксацией инструментальной оправки при величине силы закрепления равной 900 Н, обеспечивает следующие преимущества:
- коническая фасонная поверхность с равноосным контуром с числом граней равным трем и конусностью 1:10 обеспечивает самоцентрирование осей хвостовика инструментальной оправки и шпинделя в процессе автоматической сборки при силе закрепления, равной 900 Н в условиях многоразовой сборки;
- при сборке данной сборочной единицы обеспечивается статическая жесткость конического фасонного соединения с равноосным контуром не менее 500 Н/мкм;
- передача больших крутящих моментов возможна за счет геометрического замыкания конических фасонных поверхностей с равноосным контуром с числом граней равным трем в продольном и поперечном направлении при конусности 1:10, а также большей фактической поверхности сопряжения.