ПАТРОН ЦАНГОВЫЙ РАЗЖИМНОЙ

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к клиновым зажимным устройствам, и может быть использована при механической обработке металлорежущего инструмента с креплением по осевому отверстию.
5
Известен цанговый патрон для концевого инструмента, состоящий из корпуса, в котором аксиально подвижно установлена гильза с коническими отверстиями на концах, охватывающих ответные конические поверхности зажимных цанг. Кроме того, патрон снабжен механизмом выравнивания нагрузок на цанги, выполненным в виде пружин сжатия (а.с. СССР №1745421, МПКВ23В31/02, опубл. 07.07.1992).
Известно устройство для закрепления пустотелой цилиндрической детали, содержащее корпус с центральным отверстием и двумя рядами радиальных отверстий, оси которых перпендикулярны оси центрального отверстия, тягу, размещенную в центральном отверстии с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси корпуса, и подпружиненные плунжеры, размещенные в радиальных отверстиях с возможностью осевого перемещения под действием кулачковых поверхностей, выполненных на тяге. На корпусе устройства выполнена торцевая упорная базовая поверхность, а на тяге установлен прижим (патент РФ №2320458, МПК В23В31/40, опубл. 27.03.08).
Данное устройство не предназначено для изготовления инструмента червячного типа, имеющего малый диаметр и большую длину базируемого отверстия.
Известна также, выбранная в качестве ближайшего аналога, разжимная оправка, в радиальных отверстиях корпуса которой установлены два ряда зажимных элементов, контактирующих с наклонными поверхностями наружной втулки и кольца, запрессованного на внутренней втулке. Внутренняя втулка установлена подвижно в осевом направлении на поверхности штока, между торцом которого и торцами втулок размещены нажимные элементы в виде шариков. Наружная втулка установлена в корпусе также с возможностью перемещения в осевом направлении (патент РФ №1403494, МПК В23В31/40, опубл. 20.09.96).
Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает зажим с равномерным распределением усилий закрепления.
Была поставлена задача, не усложняя конструкцию, обеспечить равное усилие зажима обрабатываемой детали.
Поставленная задача достигается тем, что в патроне цанговом разжимном, содержащем корпус, выполненный с торцевой упорной базовой поверхностью, рабочей частью и центральным отверстием, шток, установленный в нем с возможностью перемещения в осевом направлении, втулку, установленную на штоке, и имеющем клиновые пары, втулка выполнена разрезной, имеет внутри кольцевой буртик, а на концах -рабочие конические поверхности, предназначенные для взаимодействия с ответными коническими поверхностями рабочей части корпуса и штока с образованием клиновых пар шток/втулка и корпус/втулка с разными углами конуса, при этом в средней части штока установлена гайка. Углы конуса клиновых пар шток/втулка и корпус/втулка могут быть равны соответственно 14° и 12°.
За счет наличия двух клиновых пар, образованных конусными поверхностями шток/втулка и корпус/втулка, имеющих разные углы конуса, обеспечивается одновременное крепление по двум базовым поверхностям осевого отверстия, и, как следствие, равномерное усилие зажима заготовки, имеющей малый диаметр и большую длину базируемого отверстия.
В совокупности заявляемые признаки гарантируют быстрое расклинивание, а также исключение проворота детали при любых усилиях обработки, кроме того, такая конструкция патрона позволяет использовать поддерживающий вращающийся центр для увеличения точности и жесткости при обработке длинномерных деталей, что в итоге также положительно влияет на качество зажима детали.
Заявителю не известны патроны цанговые разжимные с указанной совокупностью существенных признаков и заявленная совокупность существенных признаков не вытекает явным образом из современного уровня техники, что подтверждает соответствие заявляемого технического решения условию «новизна».
Заявляемое техническое решение поясняется эскизом, где изображен объемный вид патрона цангового разжимного.
Патрон цанговый разжимной содержит корпус 1, шток 2, разрезную втулку 3.
Корпус 1 выполнен с торцевой упорной базовой поверхностью 4, рабочей частью 5 и центральным отверстием 6.
Шток 2 установлен в отверстии 6 корпуса 1 с возможностью перемещения в осевом направлении.
На штоке 2 навинчена гайка 7 и установлена разрезная втулка (цанга) 3, которая выполнена внутри с кольцевым буртиком 8, а на концах - с рабочими коническими поверхностями 9. Гайка 7 установлена в средней части штока.
Рабочая часть 5 корпуса и шток 2 выполнены с ответными коническими поверхностями, 10 и 11 соответственно, предназначенными для взаимодействия с рабочими коническими поверхностями 9 штока с образованием клиновых пар. Анализ математической модели патрона методом конечных элементов показал, что для обеспечения равного усилия зажима, необходимо, чтобы клиновые пары имели разные углы конусов. Угол конуса первой клиновой пары шток/втулка равен 14°, а второй пары корпус/втулка равен 12°. Углы клиновых пар различны и подобраны таким образом, чтобы обеспечить высокое зажимное усилие при сравнительно небольшом осевом усилии на штоке. Соотношение этих сил определяется углом конусной пары: чем меньше угол, тем выше усилие зажима. Однако при углах конуса менее 12° значительно увеличивается ход штока, а клиновый зажим приобретает самотормозящие свойства, что требует дополнительного усилия для разжима заготовки. При выбранных углах обратный ход штока 2 гидрозажима станка гарантирует их быстрое расклинивание. Быстрое расклинивание позволяет в свою очередь использовать малые углы клиновых пар, гарантирующие деталь от проворота при любых условиях обработки.
Кроме того, такая конструкция патрона позволяет использовать поддерживающий вращающийся центр для увеличения точности и жесткости при обработке длинномерных деталей.
Сборка патрона осуществляется в следующей последовательности.
Надевают на шток 2 коническую разрезную втулку 3. При помощи торцевого ключа наворачивают на шток гайку M12×1 до упора без усилия, после чего отворачивают на один оборот. От проворота в процессе работы гайку 7 предохраняет анаэробный герметик «Стопор-7». Далее на шпиндель станка (не показан) устанавливают корпус 1, имеющий стандартные присоединительные размеры. Подсобранный патрон надевают на корпус и через переходник присоединяют к штоку гидрозажима станка. Патрон готов к работе.
Патрон работает следующим образом.
Деталь 12 насаживается на патрон до упора в торец 4. По команде оператора гидравлический привод (не показан) тянет шток 2, который, перемещаясь в осевом направлении, толкает перед собой разрезную коническую втулку 3. Здесь осевое усилие штока распределяется по двум потокам: осевому и радиальному. Радиальный поток через первую клиновую пару шток/втулка разжимает втулку, центрирует и закрепляет деталь 12 предварительно. Осевой поток через разрезную втулку 3 передает усилие на вторую клиновую пару корпус/втулка, которая в свою очередь разжимает втулку 3, центрирует и закрепляет деталь окончательно.
После обработки оператор кратковременно включает гидравлику на реверс, шток 2 идет обратно. Т.к. у первой клиновой пары угол конусности больше, то она и расклинивается первой. Далее шток 2, продолжая движение, толкает навинченной на него гайкой 7 через кольцевой буртик 8 втулку 3, посредством чего и расклинивается вторая клиновая пара.
Для работы патрона требуется постоянно действующий гидравлический привод.
В результате была решена задача, не усложняя конструкцию, обеспечить равное усилие зажима обрабатываемой детали.