БЫСТРОЗАЖИМНОЙ ЦАНГОВЫЙ ПАТРОН
QUICK-LOCK COLLET CHUCK

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к обработке материалов резанием, и может быть использовано для закрепления длинномерных заготовок различного диаметра при скоростной обработке на токарном станке.
Основной задачей любого станка с числовым программным управлением (ЧПУ) является снижение себестоимости производства деталей посредством увеличения производительности. Одним из наиболее важных путей решения данной задачи является снижение общего времени обработки каждой детали (включая время, затрачиваемое на смену инструмента). Использование длинномерных заготовок позволяет сократить время технологического процесса изготовления партии мелкоразмерных деталей на токарном станке с ЧПУ. При этом исключаются операции останова станка для смены заготовки малой длины, закрепление заготовки. В процессе использования длинномерной заготовки происходит раскручивание незакрепленного конца заготовки с возникновением вибрации, которая может привести к разрушению узлов и деталей станка. Возникает потребность в устройстве, ограничивающем заготовку в двух степенях свободы: вокруг и вдоль своей оси.
Рассмотрены патенты и свидетельства RU: №25292 «Цанговый патрон», №1811991 «Патрон для осевого инструмента», №2304491 «Патрон для крепления осевого инструмента», №2354506 «Устройство для отвода сверла», №2431551 «Метчикодержатель».
Известно устройство цангового патрона (http://ru.wikipedia.org). Цанга - приспособление для зажима цилиндрических или призматических предметов. Изготавливают цанги в виде пружинящей разрезной втулки. Зажим предмета происходит под действием осевого усилия, приложенного к наружной или внутренней (при зажиме предмета за его внутреннюю поверхность) конической части цанги, так как со стороны головки цанга имеет осевые прорези, разделяющие лепестки - зажимные кулачки. Применяется в цанговых карандашах, электрических соединителях, анкерных болтах, как деталь зажимных патронов на металлорежущих или деревообрабатывающих станках, например в цанговом патроне и т.п. Недостатком цангового патрона является отсутствие возможности крепления обрабатываемых заготовок различного диаметра, профиль которых должен соответствовать форме и размеру отверстия цанги. Несмотря на это цанговый патрон получил очень широкое распространение благодаря своей простоте и надежности.
Наиболее близким по техническому решению, исходя из назначения, к заявляемому изобретению является «Направляющее устройство для пруткового материала», авторское свидетельство SU №1458085, выбранное за прототип. Изобретение относится к обработке материалов резанием, а именно к направляющим устройствам автоматов фасонно-продольного точения пруткового материала. К недостаткам данного изобретения относятся: сложность конструкции с применением электро- и пневмоустройств, а также отсутствие возможности крепления обрабатываемых заготовок различного диаметра.
Проведенный авторами патентный поиск показал отсутствие аналогов и прототипа с совокупностью всех признаков заявляемого изобретения.
Задачей изобретения является быстрозажимное закрепление длинномерных заготовок различного диаметра с возможностью движения вокруг и вдоль своей оси, для обработки на станке.
Заявляемое изобретение решает поставленную задачу за счет того, что быстрозажимной цанговый патрон для крепления длинномерных заготовок различного диаметра, содержит корпус, цангу с осевыми прорезями, подпружиненную головку. При этом внутренняя полость цанги выполнена в виде коаксиально расположенных сегментов различного диаметра, хвостовик цанги размещен в подшипниках, расположенных в корпусе, установленном на платформе, имеющей возможность продольного перемещения вдоль оси закрепляемой заготовки.
Устройство заявляемого изобретения поясняется чертежами: фиг.1, фиг.2, фиг.3., где на фиг.1 показан внешний вид устройства в изометрической проекции, на фиг.2 - устройство быстрозажимного цангового патрона в разрезе, фиг.3 - вид сверху.
Быстрозажимной цанговый патрон содержит цангу 10 с осевыми прорезями, подпружиненную головку 11, коаксиально расположенную пружину 12. При этом внутренняя полость цанги 10 выполнена в виде коаксиально расположенных сегментов различного диаметра. Хвостовик цанги 10 размещен в подшипниках, расположенных в корпусе 1, установленном на платформе 3, имеющей возможность продольного перемещения по рельсам 2 вдоль оси закрепляемой заготовки (заготовка не показана на чертеже). На углах платформы 3 установлены кронштейны 4 с роликами 5. Рельсы 2 зафиксированы на станине 6 при помощи кронштейнов 7. На краю платформы со стороны подпружиненной головки 11 в подшипнике 8 установлен упор 9, служащий для раскрытия зажимных кулачков цанги 10.
Для закрепления заготовки подпружиненная головка 11 перемещается силой рабочего к корпусу 1 и сжимает пружину 12. Вследствие этого происходит раскрытие зажимных кулачков цанги 10. В раскрытую внутреннюю полость цанги 10 устанавливается заготовка диаметром от 1 до 7 мм. После того как заготовка установлена в цанге 10 (заготовка устанавливается на определенную глубину внутренней полости, которая соответствует диаметру заготовки), необходимо прекратить воздействие на пружину 12, т.е. вернуть пружину 12, а следовательно, подпружиненную головку 11 в исходное положение. В результате этого происходит закрепление заготовки в быстрозажимном патроне. Заготовка получает вращательное и поступательное движение от приводов станка (станок не показан на чертеже), следовательно, движение передается быстрозажимному патрону, ограниченному двумя степенями свободы: вокруг и вдоль оси заготовки. Возможность вращения быстрозажимного патрона вокруг оси заготовки осуществляется посредством установки хвостовика цанги 10 в подшипниках, выполненных запрессованными в корпусе 1, на платформе 3. Для исключения перемещения цанги 10 в горизонтальном направлении (в сторону станка), хвостовик цанги 10 крепится винтом к шайбе. Возможность перемещения платформы 3 вдоль оси заготовки осуществляется за счет установленных на четырех кронштейнах 4 роликов 5, находящихся в сопряжении с рельсами 2. На каждом кронштейне 4 располагается три ролика 5, оси которых расположены в вершинах мнимого треугольника обращенным своим основанием вверх. Такое расположение роликов необходимо для того, чтобы исключить перемещение платформы 3 быстрозажимного патрона в вертикальном направлении. Движение быстрозажимного патрона прекращается в тот момент, когда подпружиненная головка 11 упирается в упор 9, установленный на станине 6. В процессе обработки заготовки происходит ее перемещение вдоль своей оси в сторону станка, при касании подпружиненной головки 11 упора 9 происходит сжатие пружины 12 и раскрепление конца заготовки.
Технический результат выражается в снижении вибрации и предотвращении раскручивания конца заготовки при обработке длинномерных заготовок.