ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ ИНСТРУМЕНТА
DEVICE FOR TOOL HOLDER

Изобретение относится к приспособлению для крепления инструмента, в частности к приспособлению для крепления подлежащего приводу во вращение вокруг оси вращения инструмента, хвостовик которого имеет, по меньшей мере, один идущий вдоль оси канал для охлаждающей и/или смазочной жидкости или вместе с приспособлением для крепления инструмента ограничивает поперечное сечение канала.
Известно, что средство для охлаждения или смазки, которое в виде струи жидкости или тумана должно подводиться к режущей кромке режущего вращающегося инструмента, например сверла или фрезы, может быть направлено от приводного шпинделя металлообрабатывающего станка в центральный канал приспособления для крепления инструмента и оттуда через одно или несколько осевых отверстий в инструменте подано к режущей кромке инструмента (DE 10312743 А1). Также известно, когда на внутреннем периметре приемного отверстия приспособления для крепления инструмента, служащего для прессовой посадки хвостовика инструмента, предусмотрены осевые канавки для прохода охлаждающей или смазочной жидкости (ЕР 0662223 А1).
Чтобы обходиться возможно меньшим количеством смазочного средства, применяются системы минимального количества смазки (MMS-системы), при которых смазочное средство подводится к режущей кромке инструмента в виде тумана, передаваемого воздушным потоком. Существуют одноканальные MMS-системы, у которых туман смазочного средства создается вне приспособления для крепления инструмента, и двухканальные системы, у которых воздух и смазочное средство подаются отдельно к приспособлению для крепления инструмента и смазочное средство распыляется только в приспособлении для крепления инструмента. Одноканальные системы предполагают достаточно большое поперечное сечение потока, чтобы иметь возможность подвода к режущей кромке инструмента достаточно большого объемного потока, имеющего форму тумана смазочной жидкости. При двухканальных системах, напротив, поперечные сечения потоков не должны быть такими большими, так как в противном случае не будут достигнуты достаточно высокие скорости потока смазочной жидкости. Желательно, чтобы приспособление для крепления инструмента могло применяться при обоих видах систем.
MMS-системы чувствительно реагируют на завихрения воздуха в канале потока смазочной жидкости, которые могут образоваться при скачкообразных изменениях поперечного сечения потока, например на кромках и углах или при узких разворотах направления потока. Это может привести к завихрениям воздуха и осаждению смазочной жидкости, которая в виде тумана подводится в воздушном потоке. Каналы приспособления для крепления инструмента могут забиться и смазочное средство при повышенных рабочих температурах может образовать спек, как это случается, в частности, у патронов, в которых зажим осуществляется за счет усадки, или подобных устройств. Однако особый недостаток заключается в том, что может произойти ударный выброс смазки, и таким образом не будет достигнута непрерывность MMS-объемного потока, которая является предпосылкой устойчивой и надежной резки.
Обычно общая длина узла, состоящего из приспособления для крепления инструмента и закрепленного в нем инструмента, измеряется и подгоняется с помощью регулирующего длину прибора. У патронов, зажим инструмента в которых осуществляется с помощью гидравлики или за счет усадки после термического расширения, инструмент, установленный в приемном отверстии приспособления для крепления, когда это отверстие расширено, в заданное осевое положение относительно опорной поверхности приспособления для крепления инструмента устанавливается с помощью упора прежде, чем приспособление для крепления инструмента будет закреплено. Подобные регулировочные приборы, например, описаны в DE 10312743 A1, DE 10317575 A1, De 10317574 A1 или DE 20203783 U1. Регулировочные приборы предполагают наличие канала, частично соосного с осью вращения, идущего от стороны соединительного участка в отверстие для крепления хвостовика приспособления для крепления инструмента для введения упорного стержня, который на своем свободном конце образует упор для торца хвостовика инструмента и определяет желаемое положение инструмента относительно приспособления для крепления инструмента. Существующие приспособления для крепления инструмента для MMS-систем, например, как это известно из DE 10312743 A1, используют трубчатые винты, чтобы центральный канал для смазочной жидкости приспособления для крепления инструмента соединить с каналами, предусмотренными в инструменте. Правда, при работе с трубчатыми винтами известных приспособлений для крепления инструмента могут возникнуть проблемы, в частности, если хотят иметь автоматизированную смену инструмента.
С учетом первого аспекта задачей изобретения является создание приспособления для крепления инструмента для подлежащего приводу во вращение инструмента, которое может работать в сочетании с системой минимального количества смазки и при этом с одной стороны обеспечивает достаточно непрерывную смазку и с другой стороны с ним просто работать. В частности, приспособление для крепления инструмента должно допускать также простую предварительную регулировку длины.
С учетом первого аспекта изобретение исходит из приспособления для крепления приводимого во вращение вокруг оси вращения инструмента, хвостовик которого имеет, по меньшей мере, один канал, идущий вдоль оси вращения, для охлаждающей или смазывающей жидкости, или вместе с приспособлением для крепления инструмента ограничивает поперечное сечение канала, включающее:
- корпус приспособления, который имеет участок крепления инструмента с центральным относительно оси вращения приемным отверстием для не дающего возможность кручения, но разъемного крепления хвостовика инструмента, соединительный участок для не дающего возможность кручения, но разъемного соединения с приводящим во вращение приводным шпинделем, и соосное с приемным отверстием и переходящее в него открытое со стороны соединительного участка проходное отверстие,
- упорную втулку, расположенную в проходном отверстии с возможностью осевого перемещения, которая на стороне приемного отверстия образует упорную поверхность для торцевого конца хвостовика инструмента, и
- центральную относительно оси вращения гидравлическую муфту на стороне соединительного участка для подвода охлаждающей и/или смазочной жидкости.
Указанная выше задача согласно изобретению решается благодаря тому, что упорная втулка имеет наружную резьбу и установлена с возможностью ввинчивания по оси во внутренней резьбе проходного отверстия, что в проходном отверстии со стороны соединительного участка в гидравлической муфте с доступом по оси, соосно с осью вращения расположена в основном с закрытыми стенками регулировочная труба, которая может вращаться относительно корпуса приспособления, но зафиксирована по оси, и, что упорная втулка без возможности кручения, но подвижно по оси соединена с регулировочной трубой и с возможностью телескопического перемещения по оси перекрывает внахлестку конец регулировочной трубы, обращенный к приемному отверстию.
Упорная втулка и регулировочная труба могут телескопически перемещаться относительно друг друга. Так как регулировочная труба зафиксирована по оси относительно приспособления для крепления инструмента, контактные поверхности регулировочной трубы, предназначенные для зацепления регулировочного инструмента имеют постоянно фиксированное положение относительно приспособления для крепления инструмента независимо от осевого положения упорной втулки. Это облегчает работу и обеспечивает, в частности, автоматизацию, так как регулировочный инструмент автомата для смены инструмента обнаруживает контактные поверхности регулировочной трубы в фиксированном положении относительно участка соединения.
Регулировочные приборы, которые определяют положение инструмента относительно приспособления для крепления инструмента с помощью упорного стержня, который вводится со стороны соединительного участка, могут использовать подвижные упорные стержни одновременно для привода во вращение регулировочной трубы.
Упор упорной втулки может образовывать уплотнительную поверхность для герметичного соединения упорной втулки и каналов для охлаждающего или смазочного средства, специально для случая, когда каналы выполнены в хвостовике инструмента.
В зависимости от вида каналов, образованных в хвостовике инструмента или приемном отверстии участка для крепления в приспособлении для крепления инструмента, упорная поверхность упорной втулки может также использоваться только в качестве позиционирующего упора при предварительной регулировке длины узла, состоящего из инструмента и приспособления для крепления инструмента, в частности, когда в приемном отверстии участка для крепления инструмента по внутреннему периметру предусмотрены канавки для образования каналов для охлаждающего или смазочного средства.
Регулировочная труба вставляется преимущественно в упорную втулку. Таким образом, исключаются открытые навстречу направлению потока кольцевые зазоры, тем самым снижается опасность осаждения смазочного средства.
Гидравлическая муфта может включать соосную с проходным отверстием, отстоящую со стороны соединительного участка от корпуса приспособления соединительную втулку, на которой по оси зафиксирована регулировочная труба. Так как свободный конец соединительной втулки в целом в незначительной степени может радиально отклоняться, но имеет фиксацию на оси, это позволяет передать радиальное выравнивающее движение сразу же на регулировочную трубу. Преимущественно регулировочная труба имеет при этом в зоне своего дальнего от упорной втулки конца кольцевой выступ, который зафиксирован по оси с возможностью вращения. Таким образом, кольцевой зазор между регулировочной трубой и соединительной втулкой, необходимый из соображений допуска, уже в значительной степени закрывается в направлении против потока, что предотвращает образование карманов.
При работе соединительная втулка соединяется с подводящей магистралью рабочего шпинделя. Регулировочная труба, расположенная в соединительной втулке, оканчивается в зоне свободного конца соединительной втулки. Для обеспечения по возможности свободного от завихрений перехода от подводящей магистрали рабочего шпинделя в регулировочную трубу, регулировочная труба закачивается целесообразным способом на осевом расстоянии от свободного конца соединительной втулки, т.е. образует незначительный ступенчатый переход или же внутренний периметр регулировочной трубы расширяется к свободному концу соединительной втулки примерно в виде усеченного конуса.
В части контактной поверхности регулировочной трубы под инструмент речь преимущественно идет об установочном отверстии с внутренней полигональной площадью поперечного сечения, например шестиугольной поверхности. Также при не дающем возможности кручения, но подвижном по оси соединении упорной втулки с регулировочной трубой, упорная втулка на своей внутренней поверхности, а регулировочная труба на своей наружной поверхности могут иметь сопряженные друг с другом поверхности геометрического замыкания, в частности полигональные площади поперечного сечения. Особенно просто может быть осуществлено такое исполнение, когда регулировочная труба в основном по всей своей длине стенки трубы имеет полигональное поперечное сечение, в частности шестиугольное поперечное сечение.
Для уменьшения склонности к завихрению потока жидкости на переходе от упорной втулки к хвостовику инструмента упорная втулка образует на стороне приемного отверстия конус, расширяющийся к приемному отверстию.
Чтобы облегчить работу, но и, в частности, по возможности иметь небольшой крутящий момент на герметичном соединении между торцевым концом хвостовика инструмента и упорной втулкой, в предпочтительном варианте исполнения предусмотрено, что упорная втулка разделена в осевом направлении, при этом первая часть втулки имеет наружную резьбу и соединена с регулировочной трубой без возможности кручения, но подвижно по оси, и вторая часть втулки образует упорную поверхность и соосно с возможностью вращения опирается на первую часть втулки. Таким способом, при контакте упорной втулки с торцевым концом хвостовика инструмента может быть существенно уменьшен возникающий крутящий момент, в частности, если вторая часть гильзы будет опираться на первую часть втулки с помощью тела качения, например шариков или элементов подшипников скольжения типа вращающейся опоры. Целесообразным образом вторая часть втулки без возможности кручения, но подвижно по оси установлена в корпусе приспособления.
Как уже отмечалось, приспособление для крепления инструмента должно иметь возможность регулировки на заданную длину с помощью прибора, регулирующего длину. Гидравлическая муфта, регулировочная труба и упорная втулка образуют целесообразным образом проходящий от стороны участка соединения до приемного отверстия, соосный с осью вращения приемный канал для подвижного по оси регулируемого упорного стержня прибора, регулирующего длину инструмента. Целесообразным способом регулируемый по оси упорный стержень регулирующего прибора образует одновременно соединяемый без возможности кручения с регулировочной трубой установочный инструмент, который имеет выполненные с возможностью перемещения вдоль контактных поверхностей инструмента дополнительные контактные поверхности, которые позволяют поворачивать регулировочную трубу с возможностью выбора положения по оси упорного стержня.
Приспособление для крепления, которому выше были даны пояснения с учетом первого аспекта изобретения, предназначено в первую очередь для приборов, регулирующих длину инструмента, которые задают глубину установки хвостовика инструмента с помощью вставленного со стороны соединительного участка приспособления для крепления инструмента упорного стержня. Регулирующие приборы такого типа описаны, например, в DE 10317576 А1 или DE 10317574 A1. Однако также имеется возможность регулировать длину узла, состоящего из инструмента и приспособления для крепления инструмента, на заданную величину с помощью того, что уже установленный с возможностью перемещения в приемное отверстие приспособления для крепления инструмента инструмент с помощью своего свободного рабочего органа при необходимости сдвигается вручную за счет упора регулирующего прибора, установленного перед приспособлением для крепления инструмента на желаемый линейный размер. При термически расширяемых патронах, зажим в которых осуществляется за счет усадки, для предотвращения получения травм должны соблюдаться меры безопасности.
С учетом второго аспекта задачей изобретения является создание простого по конструкции приспособления для крепления инструмента, с помощью которого обеспечивалась бы смазка минимальным количеством смазочного материала, но с ним было бы проще работать, чем с до сих пор известными инструментами, в частности, в сочетании с прибором, регулирующим длину инструмента.
Отталкиваясь от уже однажды описанного приспособления для крепления инструмента, эта задача с учетом второго аспекта изобретения решается с помощью того, что упорная втулка снабжена пружиной, которая поджимает упорную втулку относительно корпуса приспособления к приемному отверстию.
Пружина автоматически осуществляет распор между упорной втулкой, имеющей возможность телескопического перемещения относительно трубчатого участка, и торцевым концом хвостовика инструмента, т.е. автоматически обеспечивает герметичную посадку при известных обстоятельствах проходящих в хвостовике инструмента каналов для смазочного средства. С другой стороны пружина при еще не зажатом приспособлении для крепления инструмента пытается вытолкнуть хвостовик инструмента из приспособления. Это движение выталкивания может быть использовано при контакте исполнительного органа инструмента с выступающим на пути выталкивания упором прибора, регулирующим длину инструмента, без необходимости вручную содействовать этому движению выталкивания. Понятно, что упор регулирующего прибора может быть установлен в желаемом положении вручную, но в желаемое положением он может быть установлен и с помощью позиционирующего привода с преодолением усилия, развиваемого пружиной. И при таком исполнении приспособления для крепления инструмента могут применяться приборы для регулирования длины инструмента с проходящим через упорную втулку упорным стержнем, если упорная втулка будет снабжена, по меньшей мере, одним фиксирующим элементом, который сможет фиксировать, впрочем, разъемно, упорную втулку против усилия, развиваемого пружиной, когда она находится в основном в оттянутом назад положении. Хвостовик инструмента в этом случае может фиксироваться в позиционированном положении с помощью упорного стержня прибора для регулировки. Для плотного соединения в этом случае достаточно только снять блокировку пружины.
Опертая на упорную втулку пружина может быть выполнена в виде винтовой пружины и своим другим концом опираться непосредственно на корпус приспособления. Трубчатый участок при этом может быть отформован заодно с корпусом приспособления, но может быть прочно соединен с конструктивным элементом гидравлической муфты. Для возможности замены конструктивных элементов и при необходимости стандартизации для различных типов приспособлений для крепления инструмента трубчатый участок, упорная втулка и пружина образуют специальный сменный блок. При этом трубчатый участок на своем смежном с гидравлической муфтой конце имеет кольцевой фланец, и упорная втулка на своей наружной оболочке имеет кольцевой выступ, при этом пружина располагается с распором между кольцевым фланцем и кольцевым выступом. Такой блок может располагаться непосредственно в проходном отверстии корпуса приспособления.
Установку блока целесообразно производить со стороны гидравлической муфты, которая включает соосно в проходном отверстии на стороне соединительного участка закрепленную на корпусе приспособления с возможностью снятия соединительную втулку, отстоящую от корпуса приспособления, на чей обращенный по оси к проходному отверстию конец опирается кольцевой фланец. Трубчатый участок при этом кольцевой торцевой поверхностью свободно опирается по оси на неподвижную относительно корпуса приспособления кольцевую поверхность. При простом исполнении кольцевая торцевая поверхность трубчатого участка и неподвижная относительно корпуса приспособления кольцевая поверхность выполнены в виде плоских нормальных к оси поверхностей. Однако, поскольку соединительная втулка гидравлической муфты, как уже отмечалось выше, может в незначительной степени упруго отклоняться в радиальном направлении, кольцевая торцевая поверхность трубчатого участка и неподвижная относительно корпуса приспособления кольцевая поверхность предпочтительно выполнены в виде приданных друг другу имеющих один центр шарнирных поверхностей, имеющих форму шаровых сегментов, чтобы при отклонении соединительной втулки предотвратить образование карманов.
Упорная втулка пружиной с предварительным распором прижимается к приемному отверстию. Чтобы иметь простое конструктивное решение в части создания препятствия выталкиванию приемной втулки через приемное отверстие из приспособления для крепления инструмента, может быть предусмотрено, что проходное отверстие выполнено в виде ступенчатого отверстия, внутренний диаметр которого у приемного отверстия в, по меньшей мере, одной ступени уменьшается и на переходе к приемному отверстию образует кольцевой выступ для ограничения движения упорной втулки, при этом корпус приспособления на стороне проходного отверстия с меньшим диаметром имеет съемное упорное средство для трубчатого участка, как это было описано ранее. Установка упорной втулки и пружины осуществляется в этом случае со стороны соединительного участка. Но в качестве альтернативы проходное отверстие может быть также выполнено в виде ступенчатого отверстия, внутренний диаметр у приемного отверстия в, по меньшей мере, одной ступени увеличивается, при этом корпус приспособления на стороне с большим диаметром имеет упорное средство для упорной втулки. При этом варианте установка упорной втулки осуществляется через приемное отверстие. В качестве упорных средств для упорной втулки речь может идти о дополнительно установленных предохранительных кольцах или предохранительных штифтах в области корпуса приспособления, находящейся вне области крепления хвостовика инструмента. Однако в качестве альтернативы упорная втулка может иметь определенный припуск относительно диаметра приемного отверстия, так что упорная втулка может перемещаться только в диаметре большего проходного отверстия, однако, это будет препятствовать проходу через приемное отверстие. Припуск упорной втулки после установки упорной втулки может быть создан с помощью пластического деформирования; но упорная втулка может перемещаться при известных обстоятельствах через приемное отверстие с преодолением прессовой посадки, при этом при известных обстоятельствах приемное отверстие может быть для этого также расширено с помощью термического способа. Пригодны также радиальные, эластичные фиксирующие элементы, но только те, которые не могут быть преодолены силой пружины.
Обычно у описанных выше приспособлений для крепления инструмента упорная втулка должна подгоняться к диаметру хвостовика, подлежащего закреплению инструмента. В соответствии с этим проходное отверстие корпуса приспособления в области перемещения упорной втулки должно выбираться соответственно диаметру хвостовика инструмента. Преимущество, однако, дает стандартизация остальных, обеспечивающих систему минимального количества смазки. В описанном с учетом первого аспекта изобретения приспособлении для крепления инструмента предпочтительный стандартизированный набор приспособлений для крепления инструмента отличается тем, что приемные отверстия приспособлений для крепления инструмента имеют разные по величине диаметры, в то время как регулировочные трубы приспособления для крепления инструмента имеют единые по величине внутренний и наружный диаметры. У набора приспособлений для крепления инструмента, соответствующему второму аспекту изобретения, у которого приемные отверстия приспособления для крепления инструмента также имеют различные по величине диаметры, проходные отверстия в области трубчатых участков, а также трубчатые участки имеют единые диаметры. В этой связи преимущество имеет исполнение упорной втулки из двух частей, у которой опорная поверхность, приданная пружине, предусмотрена на первой части, и подлежащая закреплению относительно хвостовика инструмента упорная поверхность предусмотрена на специальной второй части втулки, которая, однако, эксплуатационно соединена с первой частью втулки. Первая часть втулки может быть выполнена единой для набора приспособлений для крепления инструмента, в то время как вторая часть втулки может подбираться к переменному диаметру хвостовика.
Приспособления для крепления инструмента, описанные с учетом второго аспекта, упрощают предварительную регулировку общей длины узла, состоящего из инструмента и приспособления для крепления инструмента, за счет того, что пружина приспособления для крепления инструмента в момент, когда еще не закреплено приспособление, обеспечивает движение выталкивания хвостовика инструмента и это движение выталкивания может использоваться для автоматической установки исполнительного органа инструмента относительно упора регулирующего прибора. Эта ранее описанная в связи с системой минимального количества смазки идея имеет самостоятельное изобретательское значение и может применяться в приспособлениях для крепления инструмента с другими системами охлаждения или/и смазки или в приспособлениях для крепления инструментов без пропуска охлаждающих или смазочных средств. Главным является то, что в проходном отверстии этого приспособления для крепления инструмента с возможностью осевого перемещения расположен упорный элемент, на стороне приемного отверстия образует упорную поверхность для торцевого конца хвостовика инструмента, при этом упорный элемент включает пружину, которая поджимает опорную поверхность к торцевому концу хвостовика инструмента. В случае упорного элемента речь может идти о специальном имеющем возможность перемещения в проходном отверстии элементе. Однако упорный элемент может быть также непосредственно образован концом пружины, обращенным к приемному отверстию, которая своим другим осевым концом опирается на корпус приспособления. Например, пружина может быть закреплена на регулировочном винте, установленном в резьбе проходного отверстия. Особенно простым получается устройство, если пружина выполнена в виде винтовой, работающей на сжатие пружины, которая частью своих витков в зоне своего дальнего от приемного отверстия конца ввинчена во внутреннюю резьбу проходного отверстия.
Особенно простое исполнение получается тогда, когда обращенный к приемному отверстию конец винтовой, работающей на сжатие пружины, по меньшей мере, одним витком в зоне своего конца одновременно образует упорную поверхность. Для инструментов с коническим концом хвостовика конец винтовой пружины, образующий упорную поверхность, со своей стороны может быть в виде конуса расширен к приемному отверстию, вследствие чего винтовая пружина надевается на хвостовик инструмента. В случае винтовой, работающей на сжатие пружины речь также может идти о ступенчатой в осевом направлении пружине, которая своим участком с меньшим диаметром опирается на конец хвостовика инструмента, в то время как участок пружины с большим диаметром зафиксирован в проходном отверстии. Предпочтительными оказались винтовые, работающие на сжатие пружины, которые на части своей длины, например, сужаются в виде конуса, чтобы придать устойчивость ходу пружины.
Ниже изобретение более подробно поясняется с помощью чертежей. При этом показывают:
фиг.1 - продольный осевой разрез приспособления для крепления инструмента типа патрона с зажимом за счет усадки с пропуском смазочного средства;
фиг.2 - продольный осевой разрез первого варианта приспособления для крепления инструмента;
фиг.3 - продольный осевой разрез второго варианта приспособления для крепления инструмента;
фиг.4 - продольный осевой разрез третьего варианта приспособления для крепления инструмента;
фиг.5 - продольный осевой разрез четвертого варианта приспособления для крепления инструмента;
фиг.6 - продольный осевой разрез пятого варианта приспособления для крепления инструмента;
фиг.7 - продольный осевой разрез приспособления для крепления инструмента типа патрона с зажимом за счет усадки с устройством, облегчающим предварительную регулировку длины и
фиг.8-10 - продольные разрезы вариантов приспособления для крепления инструмента на фиг.7.
На фиг.1 показано приспособление 1 для крепления инструмента типа патрона с зажимом за счет усадки, при этом цельный корпус 3 приспособления имеет участок 5 для крепления инструмента в виде гильзы для подлежащего приведению во вращение вокруг оси 7 вращения инструмента 9, например фрезы или сверла на одном по оси конце корпуса 3 приспособления, и соединительный участок 11, в данном случае в форме полой муфты на противоположном по оси конце для соединения, не дающего возможность кручения, с вращающимся, подробно не показанным приводным шпинделем станка. Участок 5 для крепления имеет центральное относительно оси 7 вращения приемное отверстие 13, которое под действием термического, в частности, индукционного нагрева с помощью индукционной катушки может расширяться, так что инструмент 9 своим хвостовиком 15 может быть свободно вставлен в приемное отверстие 13 или извлечен из него. После охлаждения участка для крепления 5 хвостовик 15 удерживается за счет прессовой посадки.
В инструменте 9 параллельно оси 7 вращения проходят несколько, здесь два, осевых каналов 17, которые открываются соответственно во входные отверстия 21 на свободном конце 19 инструмента 9 и на противоположном по оси торцевом конце 23 хвостовика 15 к ним имеется доступ через диаметральный поперечный паз 25. По каналам 17 подается смазочная жидкость, которая при работе подводится к приспособлению 1 для крепления инструмента в зону резания инструмента 9 со стороны рабочего шпинделя через соединительную втулку 27. Соединительная втулка 27 одним своим концом закреплена в расширении 29 центрального относительно оси 7 вращения проходного отверстия 31, идущего до приемного отверстия 13, и своим концом 33, свободно отстоящим от соединительного участка 11, может герметично соединяться с сопряженной деталью рабочего шпинделя, подводящей смазочную жидкость. Для крепления в расширении 29 соединительная втулка 27 несет кольцевой буртик 35, который зафиксирован по оси между двумя эластичными уплотнительными кольцами 41 с помощью установленного во внутреннюю резьбу 37 расширения 29 втулочного винта 39. Свободный конец 33 соединительной втулки 27 имеет в незначительной степени радиальную подвижность для выравнивания допусков по оси.
Проходное отверстие 31 имеет в зоне приемного отверстия 13 по оси внутреннюю резьбу 43, в которую ввинчена снабженная наружной резьбой упорная втулка 45. Конец упорной втулки 45, обращенный к выполненному по периметру в виде усеченного конуса концу 23 хвостовика 15, образует упорную поверхность 47, имеющую вид полого конуса, которая при контакте с концом 23 закрывает поперечный паз 25.
Упорная втулка 45 с возможностью телескопического перемещения, но без возможности кручения соединена с регулировочной трубой 49, которая с одной стороны с возможностью вращения, но с фиксацией по оси закреплена в соединительной втулке 27. Регулировочная труба 49 имеет в основном по всей осевой длине как на своей внутренней оболочке, так и на наружной оболочке подобное имеющее полигональную форму поперечное сечение и с возможностью осевого перемещения входит внутрь упорной втулки 45. На внутренней оболочке упорной втулки 45 по периметру отформована дополнительная имеющая полигональную форму поверхность 51, которая с геометрическим замыканием соединена с имеющей полигональную форму наружной поверхностью регулировочной трубы 49.
В зоне свободного конца 33 соединительной втулки 27 регулировочная труба 49 имеет кольцевой выступ 53 с круговым наружным периметром, который закреплен в выемке 55 соединительной втулки 27 с возможностью вращения, но с фиксацией по оси. Концевая область регулировочной трубы 59 в зоне конца 33 имеет коническое расширение к свободному концу.
Внутренняя часть регулировочной трубы 49 имеет также полигональное поперечное сечение, здесь шестиугольное поперечное сечение, и образует, таким образом, контактные поверхности для регулировочного инструмента, с помощью которого упорный винт 45 может ввинчиваться, создавая уплотнение с помощью своего внутреннего конуса 47 с концом 23 хвостовика 15.
Приспособление 1 для крепления инструмента позволяет осуществлять смазку инструмента 9 с помощью тумана из смазочного средства в системе минимального количества смазки (MMS-система). Туман из смазочного средства вдувается на конце 59 регулировочной трубы 49 и проходит в основном без изменения направления и без завихрений по каналам 17 к выходным отверстиям 21 инструмента 9. Так как туман смазочного вещества на кромках и при резких изменениях диаметра имеет склонность к осаждению смазочного вещества, каналы, идущие по оси и сохраняющие по возможности постоянную форму, а также имеющиеся в данном случае конические переходы, как показывает позиция 59, обеспечивают резание инструментом 9 при непрерывной и равномерной смазке. Так как, помимо прочего, регулировочная труба 49 вставлена в упорную втулку 45 и благодаря допускам между установочной трубой и внутренней частью упорной втулки остающийся кольцевой зазор открыт только по направлению потока, так что возможно осевшее смазочное средство, например масло или нечто подобное, не может заполнить кольцевой зазор.
В представленном примере исполнения непосредственно в инструменте 9 предусмотрены два канала 17 для смазочного средства. Понятно, что при известных обстоятельствах может быть предусмотрен один, идущий преимущественным образом по центру канал. В качестве альтернативы по периметру приемного отверстия 13 участка 5 для крепления может быть предусмотрено несколько идущих по оси канавок 61, которые вместе с наружной частью хвостовика 15 образуют каналы для смазочного средства, которые направляют наружу туман из смазочного средства. Понятно, что в этом случае упорная втулка 45 в зоне своего обращенного в сторону инструмента конца должна иметь радиальные отверстия.
Приспособление 1 для крепления инструмента может быть отрегулировано на определенную длину узла, состоящего из инструмента и приспособления для крепления инструмента, между концом 19 инструмента и опорной поверхностью 63 приспособления для крепления инструмента с помощью прибора для предварительной регулировки длины инструмента. Для приборов предварительной регулировки, которые с помощью упорного стержня задают глубину захода хвостовика 15 в приемное отверстие 13, регулировочная труба 49 и упорная втулка 45 образуют пропускной канал для обозначенного позицией 65, прилегающего к концу 23 хвостовика и при этом определяющего заданную глубину установки упорного стержня. Представляется, что упорная втулка 45, которая с помощью регулировочной трубы 49 имеет возможность осевого перемещения, может взять на себя функции упорного стержня 65. Преимущество при этом заключается в том, что регулировочная труба 49 зафиксирована относительно корпуса 3 приспособления и таким образом контактные поверхности для инструмента занимают постоянное осевое положение. Это облегчает пользование и при известных условиях автоматизацию процесса предварительной регулировки.
Приспособления для крепления инструмента для различных диаметров хвостовика инструмента отличаются, как правило, только размерами своего участка для крепления. Чтобы обеспечить стандартизацию, в этой связи целесообразно для набора приспособлений для крепления инструментов подобного типа, однако отличающихся диаметром хвостовика инструмента, делать соединительную втулку 27 и регулировочную трубу 49 единого диаметра и подгонять к изменяющемуся диаметру хвостовика только упорную втулку 45.
Ниже описываются варианты приспособления для крепления инструмента, который был пояснен выше. Детали одинакового действия обозначены позициями, такими же, как описанные выше детали, и для различия снабжены буквами. Для пояснения конструкции и принципа действия делается ссылка на общее описание. Понятно, что описанные детали и варианты в части поясненных приспособлений для крепления инструмента могут быть применены также и в остальных приспособлениях.
У приспособления 1 для крепления инструмента, представленного на фиг.1, упорная втулка путем вращения вручную или механического вращения регулировочной трубы 49 при необходимости приводится в образующий уплотнение контакт с торцевым концом 23 инструмента 9. На фиг.2 показано приспособление 1а для крепления инструмента, у которого контактная поверхность 47а упорной втулки 45а, расширяющаяся в виде конуса к инструменту 9а, автоматически прижимается к торцевому концу 23а хвостовика 15а инструмента с помощью работающей на сжатие винтовой пружины 67. Упорная втулка 45а установлена с возможностью осевого перемещения в проходном отверстии 31а, идущим до приемного отверстия 13а участка 5а для крепления, и охватывает трубчатую насадку 69, которая со стороны соединительного участка 11а с возможностью телескопического движения вдается в упорную втулку 45а. Трубчатая насадка 69 несет в проходном отверстии 31а радиально направленный кольцевой фланец 71а, на который своим концом по оси опирается работающая на сжатие винтовая пружина 67. Работающая на сжатие винтовая пружина 67 охватывает упорную втулку 45а и опирается своим другим концом на радиально направленный кольцевой выступ 75, образованный головкой 73, формирующей упорную поверхность 47а.
Трубчатая насадка 69 со своим кольцевым фланцем 71, работающей на сжатие винтовой пружиной 67 и упорной втулкой 45а образуют конструктивный узел, который в виде сменного узла вставлен в проходное отверстие 31а. С этой целью проходное отверстие 31 а выполнено в виде глухого отверстия, которое сужается на стороне участка 5а для крепления к кольцевому выступу 77, ограничивающего ход выталкивания упорной втулки 45а. На стороне соединительного участка 11а кольцевой фланец 71 опирается на вдающуюся также в проходное отверстие 31а соединительную втулку 27а. Соединительная втулка 27а, как это было уже отмечено в связи с фиг.1, с возможностью снятия закреплена на корпусе 3а приспособления и в незначительной степени может двигаться своим свободным концом 33а в радиальном направлении, после того кольцевой фланец 71 будет свободно оперт на соединительную втулку 27а.
Приспособление 1а для крепления инструмента также пригодно для системы с минимальным количеством смазки. Туман из смазочного средства подводится к свободному концу 33а соединительной втулки 27а или при необходимости создается в соединительной втулке 27а, при этом соединительная втулка для предотвращения нежелательных завихрений может быть снабжена имеющим вид воронки направляющим конусом 59а. Так как трубчатая насадка 69 вдается в направлении потока жидкости в насадку втулки 45а, то она не образует по направлению потока жидкости способных к заполнению карманов, в которых могло бы произойти осаждение смазочного средства. Внутренний диаметр упорной втулки 45а больше, чем наружное расстояние между обоими каналами 17а инструмента 9а, так что можно отказаться от поперечного паза, который изображен на фиг.1 позицией 25. В качестве альтернативы торцевой конец 23а хвостовика 15а может быть снабжен расположенным радиально внутри контура каналов 17а центральным направляющим поток конусом 79. Приспособление 1а для крепления инструмента на внутренней части своего приемного отверстия 13а может быть снабжено канавками 61 для смазочного средства, которые уже были описаны в связи с фиг.1, чтобы можно было применять инструмент без собственных каналов для смазочного средства.
Упорная втулка 45а, прижатая работающей на сжатие винтовой пружиной 67 к хвостовику 15а выполняет двойную функцию. Она служит, насколько требуется, герметизации пути смазочного средства, проходящего через соединительную втулку 27а, трубчатую насадку 69 и упорную втулку 45а к каналам 17а инструмента 9а, относительно торцевого конца 23а хвостовика 15а и облегчает в связи с этим регулировку длины узла, состоящего из инструмента и приспособления для крепления инструмента, с помощью прибора для регулировки длины инструмента. Прибор для регулировки имеет измерительный упор, который может быть отрегулирован на желаемое линейное расстояние между ним и опорной поверхностью 63а приспособления 1а для крепления инструмента. При расширенном термическим способом участке 5а для крепления пружина 67, работающая на сжатие, смещает конец 19а инструмента 9а к этому заранее отрегулированному упору, при этом не требуется помогать вручную. Измерительный упор вручную или с помощью привода положения может перемещаться, преодолевая усилие винтовой, работающей на сжатие пружины 67, в нужное положение, определяющее расстояние.
У приспособления 1а для крепления инструмента, представленного на фиг.2, целесообразно стандартизировать детали, подводящие смазочное средство, и для этого, по меньшей мере, участок трубы 69 с кольцевым фланцем 71, а также при необходимости соединительную втулку 27а выполнять единого диаметра и в остальном приспосабливать только головку 73 упорной втулки 45а к изменяющемуся диаметру хвостовика 15а инструмента. Так как в этом случае диаметр хвостовика 15а инструмента, при известных условиях, также может быть больше, чем диаметр кольцевого фланца 71а, проходное отверстие 31а может быть выполнено также в виде ступенчатого отверстия, расширяющегося у кольцевого выступа 81 к участку 5а для крепления. Головка 73 при этом может быть установлена с возможностью перемещения в расширение 83, диаметр которого незначительно больше, чем диаметр приемного отверстия 13а в зоне своих зажимных поверхностей, удерживающих хвостовик 15а. Головка 73 в этом случае, несмотря на небольшой припуск при возможном тепловом расширении участка 5а для крепления по оси вдавливается в расширение 83. Понятно, что также могут быть предусмотрены и другие препятствия выталкиванию, например ограничители, захватывающие упорную втулку на пути выталкивания в форме дополнительно установленного ригеля или пластически деформированных участков материала.
У приспособления 1а для крепления инструмента, представленного на фиг.2, кольцевой фланец 71 и соединительная втулка 27а прилегают друг к другу нормальными к оси, плоскими торцевыми поверхностями. На фиг.3 показано приспособление 1b для крепления инструмента, которое отличается от приспособления 1а для крепления инструмента только тем, что кольцевой фланец 71b и соединительная втулки 27b прилегают друг к другу поверхностями шаровых сегментов 85 соответственно 87, центр которых лежит в средней плоскости кольцевого буртика 35b соединительной втулки 27b. Поэтому возможное колебание соединительной втулки 27b, обусловленное упругой опорой соединительной втулки 27b, не влечет за собой образование зазора между прилегающими друг к другу поверхностями кольцевого фланца 71b и соединительной втулки 27b.
На фиг.4 показан вариант приспособления для крепления инструмента, пояснения которому были даны с помощью фиг.1, который отличается от этого приспособления для крепления инструмента только исполнением своей упорной втулки 45с. Упорная втулка 45с разделена по оси и имеет первую часть 91 втулки, которая имеет наружную резьбу части втулки 45с и которой ввинчена во внутреннюю резьбу 43с проходного отверстия 31с. Кроме того, первая часть 91 втулки с помощью поверхностей 51, обеспечивающих геометрическое замыкание, без возможности кручения, но подвижно по оси соединена с регулировочной трубой 49с. Вторая часть 93 в зоне приемного отверстия 13 входит в приемное отверстие 13с и образует коническую упорную поверхность 47с, с которой упорная втулка 45с герметично прилегает к коническому торцевому концу 23с хвостовика 15с инструмента. Вторая часть 93 втулки с помощью заходящего в осевой шлиц 95 на наружной поверхности второй части 93 втулки предохранительного штифта 97 защищена от кручения, однако, вместе с первой частью 91 втулки может перемещаться по оси. Между обеими частями втулки расположена уменьшающая трение вращающаяся опора 99 с несколькими распределенными по периметру телами качения, здесь в форме шариков 101, через которую обе части 91, 93 втулки по оси опираются друг на друга. Вращающаяся опора 99 уменьшает при герметизирующем контакте упорной поверхности 47с крутящий момент, создаваемый регулировочной трубой 49с. Понятно, что вместо подшипника качения может быть предусмотрен также подшипник скольжения.
На фиг.5 показано приспособление 1d для крепления инструмента подобное приспособлению 1b для крепления инструмента на фиг.3. Приспособление 1d для крепления инструмента отличается от приспособления 1b для крепления инструмента в первую очередь тем, что его упорная втулка 45d подобно приспособлению 1с для крепления инструмента на фиг.4 для большей стандартизации выполнена из двух частей. Первая часть 91d втулки образует кольцевой выступ 75b, на который своим концом опирается винтовая, работающая на сжатие пружина 67d, в то время как вторая часть 93d втулки образует упорную поверхность 47d, с помощью которой упорная втулка 45d обеспечивает герметичный контакт с торцевым концом 23d хвостовика 15d инструмента. Иначе, чем в варианте исполнения на фиг.3, первая часть 91d втулки входит с возможностью телескопического перемещения в трубчатую насадку 69d и здесь телескопическое осевое перемещение ограничено заданным размером с помощью стопорного кольца 103. На своем конце, обращенном к соединительной втулке 27d, первая часть 91d втулки снабжена конусом 105 для заправки смазочной жидкостью. Трубчатый участок 69d здесь также имеет кольцевой фланец 71d, который через направляющие поверхности 85d соответственно 87d, имеющие форму шаровых сегментов, опирается на соединительную втулку 27d. Обе части 91d и 93d эксплуатационно прочно, но с возможностью разъема соединены друг с другом, в представленном примере исполнения с помощью байонетного соединения 107.
Понятно, что при описанном выше исполнении трубчатый участок, как это изображено на фиг.5 позицией 69d, при известных обстоятельствах может быть неразъемно соединен с соединительной втулкой 27d, если его радиальная подвижность достаточно мала или телескопическое соединение трубчатой насадки и упорной втулки обеспечивает достаточный кинематический цикл.
На фиг.6 показан другой пример исполнения приспособления 1е для крепления инструмента, который отличается от приспособлений для крепления инструмента, показанных на фиг.2-5, в первую очередь тем, что упорная втулка 45е непосредственно, однако с возможностью телескопического перемещения входит в соединительную втулку 27е гидравлической муфты. Также и при этом исполнении упорная втулка 45е подобно варианту на фиг.5 выполнена из двух частей и своей первой частью 91е, образующей опорный выступ 75е для винтовой, работающей на сжатие пружины 67е входит в соединительную втулку 27е, где она на своем осевом конце образует коническую заправочную воронку 109 для смазочной жидкости. Вторая часть 93е втулки, опять же эксплуатационно прочно, например, с помощью байонетного соединения 107е соединена с первой частью 91е втулки.
Чтобы иметь возможность предварительно отрегулировать приспособление 1е для крепления инструмента также с помощью прибора предварительной регулировки длины инструмента, который позиционирует хвостовик 15е инструмента с помощью упорного стержня, введенного насквозь со стороны участка соединения 11е через соединительную втулку 27е и упорную втулку 45е, упорная втулка 45е представлена радиально пружинящими упорными элементами 111, здесь в форме радиально пружинящих относительно приемного отверстия 13е предварительно распертых шариков на второй части 93е втулки. Упорным элементам 111, когда упорная втулка 45е находится в основном полностью оттянутом назад положении, предназначена кольцевая канавка 113 на внутреннем периметре приемного отверстия 13е. Расположение предусматривает, что упорная втулка 45е в оттянутом назад положении может фиксироваться, преодолевая усилие выталкивания винтовой, работающей на сжатие пружины 67е. В оттянутом назад положении упорной втулки 45е хвостовик 25е инструмента может зажиматься в позиционированном по оси с помощью упорного стержня положении. После этого под воздействием осевой силы на упорную втулку 45е происходит деблокирование, вслед за этим винтовая, работающая на сжатие винтовая пружина 67е прижимает с уплотнением упорную втулку 45е к концу хвостовика 23е. Для разъединения фиксирующего соединения через соединительную втулку 27е может быть введен соответствующий инструмент. Инструмент при известных условиях может являться составной частью гидравлической муфты со стороны шпинделя, так что при сочленении жидкостного соединения осуществляется установка упорной втулки 45е относительно хвостовика 15е инструмента.
Упорные элементы 111 могут использоваться при блокировании выталкивания для упорной втулки 45е. Приемное отверстие 13е расширяется к проходному отверстию 31е в зоне 115 при образовании выступа, который препятствует выталкиванию упорной втулки 45е.
Приспособление 1a для крепления инструмента на фиг.2 обеспечивает с одной стороны улучшенную смазку инструмента минимальным количеством смазки и с другой стороны упрощает работу при предварительной регулировке длины узла, состоящего из инструмента и приспособления для крепления инструмента. На фиг.7 показан вариант приспособления для крепления инструмента на фиг.2, у которого нет необходимых деталей 17, 21, 25, 27-35, 39, 41, 59, 61 и 79 для минимального количества смазки и предусмотрены только детали, необходимые для предварительного регулирования. В связи с этим приспособление для крепления инструмента 1е на фиг.7 имеет только упорную втулку 45е, которая упирается своей торцевой поверхностью 47е в торцевой конец 23е хвостовика 15е инструмента, винтовую, работающую на сжатие пружину 67е и трубчатую насадку 69е, которая своим кольцевым фланцем 71е, имеющим здесь наружную резьбу 117, ввинчена во внутреннюю резьбу 37е проходного отверстия 31е. Трубчатая насадка 69е в этом случае служит только в качестве направляющей упорной втулки 45е и при известных обстоятельствах может быть снята. Также и упорная втулка 45е может быть исключена при соответствующем исполнении винтовой, работающей на сжатие пружины 67е, если концевой виток винтовой, работающей на сжатие пружины 67е, будет выполнен таким образом, что он сможет непосредственно прижиматься к торцевому концу 23е хвостовика 15е инструмента. Также в исполнении фиг.7 детали 45е, 67е, 69е и 71е образуют сменный конструктивный узел, также и здесь при известных обстоятельствах головка 73е может подгоняться к различному диаметру хвостовика 45е инструмента, в то время как кольцевой фланец 71е при различных диаметрах хвостовика может иметь единое исполнение, как это уже было отмечено в связи с фиг.2. Проходное отверстие 31е приспособления 1е для крепления инструмента опять же может быть выполнено в виде сужающегося или расширяющегося у выступа 77е или выступа 81е ступенчатого отверстия. В этой связи делается ссылка на описание фиг.2 и дополнительные пояснения к фиг.1.
На фиг.8-10 показаны варианты приспособления для крепления инструмента 1е на фиг.7 особенно простой конструкции. Приспособление для крепления инструмента 1f на фиг.8 имеет винтовую, работающую на сжатие пружину 67f, которая своей концевой зоной 119, обращенной к соединительному участку 11f ввинчена непосредственно во внутреннюю резьбу 117f проходного отверстия 31f. Винтовая, работающая на сжатие пружина 69f выполнена в виде цилиндрической, но со ступенью пружины и имеет на своей стороне, обращенной по оси к приемному отверстию 13f участок 121 уменьшенного диаметра, который направлен к упорной втулке 45f. Упорная втулка 45f расширяется к приемному отверстию 13f к головке 123, образующей упорную поверхность 47f для торцевого конца 23f хвостовика 15f инструмента, которая на своей стороне, обращенной от упорной поверхности 47f, образует опорную поверхность 45f для торцевого конца винтовой, работающей на сжатие пружины 67f.
На фиг.9 показано приспособление 1g для крепления инструмента, который отличается от приспособления 1f на фиг.8 в основном только тем, что вместо опорной втулки 45f в зоне конца винтовой, работающей на сжатие пружины 67g, обращенного к приемному отверстию 13g, несколько витков винтовой, работающей на сжатие пружины 67g расширены в виде направляющего конуса 125. В остальном и здесь винтовая, работающая на сжатие пружина 67g выполнена в виде ступенчатой цилиндрической пружины, которая своей концевой зоной 119g, обращенной к соединительному участку 11g, ввинчена непосредственно во внутреннюю резьбу 117g проходного отверстия 31g.
На фиг.10 показано приспособление 1h для крепления инструмента, которое отличается от приспособления 1g на фиг.9 в основном только тем, что винтовая, работающая на сжатие пружина 67h, ввинченная своим участком 119h во внутреннюю резьбу 117h, на своем свободном и потому пружинящем участке 121h сужена к приемному отверстию 13h наподобие конусной пружины. Конусная форма повышает направляющую устойчивость винтовой, работающей на сжатие пружины 67h. Подобно пружине 67f на фиг.8 и пружина 67h прилегает непосредственно к торцевому концу 23h хвостовика 15h инструмента.