КУЛАЧКОВЫЙ ПАТРОН ДЛЯ ОСЕВОГО ИНСТРУМЕНТА

Полезная модель относится к области станкостроения и металлообработки, а более конкретно, к конструкции кулачкового инструментального патрона для закрепления режущего (вспомогательного) инструмента на станках с ЧПУ, в обрабатывающих центрах, в гибких производственных системах (ГПС) и другом металлорежущем оборудовании. Предложенный патрон может также применяться для закрепления пруткового обрабатываемого материала на перечисленных видах оборудования.
Наиболее близким к заявленному является кулачковый патрон для осевого инструмента, содержащий цилиндрический корпус с коническим хвостовиком, муфту, размещенную на корпусе, втулку, сопряженную с корпусом с возможностью их взаимного перемещения, цилиндрические кулачки, размещенные в наклонных к продольной оси корпуса цилиндрических отверстиях детали патрона и снабженные Т-образными замковыми выступами, подвижно сопряженными с ответными замковыми пазами другой детали патрона (втулки), связанной с муфтой посредством резьбового соединения (см. книгу: Данилов Б.Ф. «Рабочие умельцы», М., «Московский рабочий», 1978 г., с.29, 30, рис.4).
Основным недостатком известного патрона является то, что при его работе недостаточно долго сохраняется первоначальная точность закрепления режущего инструмента в патроне. При долговременной эксплуатации патрона производится большое количество смен инструментов в патроне, что приводит к износу деталей патрона и накоплению погрешностей. Этот недостаток, в первую очередь, обусловлен сложной конструкцией известного патрона, детали которого образуют длинные кинематические цепи с большим количеством точек механического контакта элементов этих цепей друг с другом, в которых и наблюдается повышенный износ при эксплуатации патрона. В результате такого износа элементов патрона быстро прогрессирует его угловое и радиальное биения, приводящие к снижению точности обработки деталей.
Задачей, решаемой полезной моделью, является устранение указанных недостатков известного патрона, выбранного заявителем в качестве прототипа.
Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленной полезной модели является повышение долговременной точности закрепления инструмента в патроне, т.е. увеличение периода эксплуатации патрона, на протяжении которого точность закрепления инструмента в патроне остается на заданном уровне.
Указанный технический результат достигается тем, что в кулачковом патроне для осевого инструмента, содержащем корпус с коническим хвостовиком, муфту, размещенную на корпусе, втулку, сопряженную с корпусом с возможностью их взаимного перемещения, цилиндрические кулачки, размещенные в наклонных к продольной оси корпуса цилиндрических отверстиях детали патрона и снабженные Т-образными замковыми выступами, подвижно сопряженными с ответными замковыми пазами другой детали патрона, связанной с муфтой посредством резьбового соединения, цилиндрические отверстия для размещения кулачков выполнены во втулке, хвостовик которой размещен в цилиндрической проточке корпуса, снабженного замковыми пазами, головка втулки снабжена наружным кольцевым выступом, упирающимся в кольцевой бортик муфты, зафиксированной на головке втулки разрезным кольцом, размещенным в ее проточке.
Повышение долговременной точности в предложенном патроне по сравнению с известным патроном достигается благодаря тому, что при обработке детали с преобладанием осевых усилий (например, при сверлении или плунжерном фрезеровании) осевая составляющая усилия резания через кулачки патрона прикладывается непосредственно к корпусу патрона, а не через втулку и муфту, как это имеет место в прототипе.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид патрона в продольном осевом разрезе, а на фиг.2 - вид патрона со стороны кулачков.
Кулачковый патрон для осевого инструмента содержит корпус 1 (см. фиг.1), снабженный фланцем 2 под захват манипулятора станка с числовым программным управлением и коническим хвостовиком 3. В корпусе 1 выполнена цилиндрическая проточка 4, в которой без радиального зазора, но с возможностью осевого перемещения, размещен хвостовик 5 втулки 6, в головке которой (т.е. в части втулки 6, имеющей наружный диаметр больший, чем наружный диаметр ее хвостовика 5) выполнены, по меньшей мере, три наклонных к продольной оси патрона цилиндрических отверстия 13, в которых размещены кулачки 14 цилиндрической формы. Таким образом, втулка 6 через ее хвостовик 5 сопряжена с корпусом 1 с возможностью их взаимного перемещения вдоль продольной оси патрона (на фиг.1 продольная ось патрона показана штрих-пунктирной линией).
На цилиндрическом участке корпуса 1 размещена резьбовая муфта 9, обладающая возможностью перемещения по ответной резьбе, нарезанной на наружной поверхности указанного участка корпуса 1. Муфта 9 снабжена кольцевым бортиком 8, который упирается в кольцевой выступ 7 головки втулки 6. Осевому смещению резьбовой муфты 9 относительно втулки 6 препятствует разрезное пружинное кольцо 11, размещенное в кольцевой проточке 12 втулки 6. В то же время пружинное кольцо 11 выбрано таким, что оно не препятствует свободному вращению муфты 9 относительно втулки 6.
На наружной поверхности резьбовой муфты 9 выполнены глухие шлицы 10 под ключ для шлицевых гаек и насечка «елочкой» (на фиг.1 показана в виде косой штриховки с пересекающимися линиями) для исключения проскальзывания при ручном затягивании муфты.
Кулачки 14 снабжены зажимными губками 15 для надежного закрепления инструмента с цилиндрическим хвостовиком (или цилиндрической заготовки детали при использовании патрона для закрепления пруткового обрабатываемого материала). На торцах кулачков выполнены цилиндрические выточки 16, которые при частичном износе зажимных губок позволяют, зажав в кулачках специальное кольцо (не показано, т.к. не является деталью патрона), через его отверстие расшлифовать изношенные губки без разборки патрона, восстановив таким образом начальную точность закрепления осевого инструмента. С противоположной стороны кулачков на их цилиндрической поверхности выполнены Т-образные замковые выступы 17, которые подвижно сопряжены (с минимальным зазором) с ответными наклонными к продольной оси патрона замковыми пазами 18, выполненными в корпусе 1 патрона. Замковые пазы 18 по форме и размерам соответствуют размещаемым в них Т-образным замковым выступам 17 кулачков 14. При этом сохраняется возможность перемещения Т-образных замковых выступов 17 кулачков 14 вдоль ответных замковых пазов 18.
В отверстии 19 втулки 6 установлен (с возможностью перемещения вдоль оси указанного отверстия) регулируемый упор 20, позволяющий производить выбирать глубину установки хвостовика осевого инструмента (например, сверла) в патроне.
Закрепление осевого инструмента в кулачковом патроне производят вращением резьбовой муфты 9, при котором она перемещается по резьбе относительно корпуса 1 вдоль его продольной оси. При движении резьбовая муфта 9 своим кольцевым бортиком 8, зажатым между кольцевым выступом 7 и разрезным пружинным кольцом 11 (установленном в кольцевой проточке 12 втулки 6), увлекает за собой втулку 6, хвостовик 5 которой при этом свободно перемещается в цилиндрической проточке 4 корпуса 1 кулачкового патрона. Перемещению кулачков 14 вместе со втулкой 6 вдоль оси патрона относительно его корпуса 1 препятствует то, что Т-образные замковые выступы 17 кулачков находятся в механическом зацеплении с ответными замковыми пазами 18, выполненными в корпусе 1 патрона. Таким образом, у кулачков 14 имеется только одна степень свободы - возможность смещения за счет скольжения Т-образных замковых выступов 17 в наклонных к продольной оси патрона замковых пазах 18, выполненных в корпусе 1 патрона. При таком смещении кулачки 14 (соответственно, и их зажимные губки) сходятся друг к другу (зажимая осевой инструмент) или расходятся (освобождая осевой инструмент) в зависимости от вида резьбы на муфте 9 и корпусе 1 (правая или левая), а также в зависимости от направления вращения резьбовой муфты 9. Предварительное закрепление осевого инструмента в патроне производят путем вращения муфты 9 вручную за насечку на ее поверхности, а окончательное закрепление с требуемым усилием зажима инструмента в патроне, осуществляют с использованием ключа для шлицевых гаек, вводя его в зацепление с глухими шлицами 10 на наружной поверхности резьбовой муфты 9.
Конический хвостовик 3 корпуса 1 патрона используют для установки патрона в шпиндель станка или обрабатывающего центра.