ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ ДЕТАЛИ ДЛЯ ТОЧНО ПОЗИЦИОНИРОВАННОЙ УСТАНОВКИ В ЗАЖИМНОМ ПАТРОНЕ, А ТАКЖЕ ЗАЖИМНОЕ УСТРОЙСТВО С ЗАЖИМНЫМ ПАТРОНОМ И ФИКСИРУЕМЫМ В НЕМ С ТОЧНЫМ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЕМ ПРИСПОСОБЛЕНИЕМ ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ ДЕТАЛИ
DEVICE FOR DETAIL FIXATION FOR PROMPTLY POSITIONED INSTALLATION IN CLAMPING CHUCK, AND ALSO CLAMPING DEVICE WITH CLAMPING CHUCK AND FIXED IN IT WITH EXACT POSITIONED DEVICE FOR DETAIL FIXATION

Данное изобретение относится к приспособлению для крепления детали для точно позиционированной установки в зажимном патроне согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, а также к зажимному устройству с зажимным патроном и фиксируемым в нем с точным позиционированием приспособлением для крепления детали согласно ограничительной части пункта 15 формулы изобретения.
Такие приспособления для крепления детали принципиально известны и служат главным образом для того, чтобы закреплять обрабатываемую деталь посредством приспособления для крепления детали с высокой точностью в зафиксированном в металлообрабатывающей машине зажимном патроне. При этом приспособление для крепления детали должно иметь возможность устанавливаться не только с высокой абсолютной точностью в зажимном патроне, но и, в частности, с высокой точностью воспроизведения. Чтобы иметь возможность устанавливать приспособление для крепления детали с точным позиционированием в зажимном патроне, оно снабжено, как правило, ориентирующей системой, которая настроена на ориентирующую систему зажимного патрона, т.е. сформирована ответной к ней. После установки в зажимном патроне приспособление для крепления детали должно занимать, по меньшей мере, в X- и Y-направлении определенное заданное положение. Однако предпочтиельно приспособление для крепления детали после установки в зажимном патроне выровнено также в Z-направлении, а также относительно угловой ориентации вокруг Z-оси.
Из EP-A-0255042 известно зажимное приспособление для инструмента для станка, который состоит из зажимного патрона и приспособления для крепления детали. Зажимной патрон имеет две выступающие из его нижней стороны пары центрирующих планок, которые снабжены контактными поверхностями для выравнивания приспособления для крепления детали в X- и Y-направлении. Далее, предусмотрено четыре выступающие над поверхностью зажимного патрона цапфы, которые отвечают за выравнивание приспособления для крепления детали в Z-направлении. Приспособление для крепления инструмента имеет ровную поверхность, которая определенным образом лежит против торцевой поверхности вышеупомянутых цапф. Далее, предусмотрено две пары пазов, ориентированных на центрирующие планки с эластичными язычками, предусмотренными для прилегания к планкам. Наконец, приспособление для крепления инструмента имеет среднее отверстие для приема стяжного болта, с помощью которого передается необходимое зажимное усилие для надлежащего по положению центрирования приспособления для крепления инструмента. При этом зажимной патрон имеет центрально расположенный шаровой затвор, который взаимодействует со стяжным болтом.
Недостаток таких известных устройств следует усматривать кроме всего прочего в том, что закрепленная деталь в приспособлении для крепления детали может обрабатываться только на одной стороне. Если деталь обрабатывается, например, на двух сторонах, то она должна после обработки одной стороны отделяться от приспособления для крепления детали и на новой позиции, в которой возможна обработка другой стороны, снова зажиматься в нем. Подразумевается, что, с одной стороны, это связано с большими расходами, с другой стороны, с потерями в отношении точности крепления.
Из DE C 861948 известен поворотный зажимной патрон для крепления на рабочем шпинделе станка. Зажимной патрон имеет зажимную рамку, снабженную зажимным кулачком. Зажимная рамка может поворачиваться вокруг двух цапф на 180°, так что зажатые в зажимной рамке детали могут поворачиваться на 180°. Для позиционирования зажимной рамки относительно шпиндельной головки последняя снабжена кольцевым ребром, которое входит в кольцевой паз, выполненный на каждой стороне зажимной рамки. Для фиксирования зажимной рамки на головке шпинделя зажимная рамка снабжена держателями, с каждым из которых взаимодействует резьбовой болт. Резьбовые болты связаны с поводком, который может перемещаться между положением поворота и рабочим положением посредством вращаемой и вследствие этого аксиально перемещаемой втулки. Кроме того, держатели имеют по одному выступу, которые сформированы в головке шпинделя ответно к соответствующему углублению и предохраняют зажимную рамку в рабочей позиции от поворота. Хотя входящее в кольцевой паз кольцевое ребро позволяет позиционирование зажимной рамки относительно головки шпинделя, не предусмотрены никакие мероприятия, чтобы устанавливать с большой точностью зажимную рамку в X- и Y-, а также при необходимости в Z-направлении на головке шпинделя. Кроме того, система излишне напряжена из-за наличия независимых центрирующих элементов, в особенности выступами, входящими в углубления, а также входящим в кольцевые пазы кольцевым ребром. Кроме того, зажимной патрон не может отсоединяться от рабочего шпинделя и снова закрепляться при необходимости в другом месте. Так как зажимная рамка закрепляется лишь посредством двух резьбовых болтов, никакие большие усилия также не могут восприниматься, в особенности во время обработки зафиксированной в зажимной рамке детали. Следующий недостаток состоит в том, что зафиксированная в зажимной рамке деталь может иметь только определенную максимальную длину, чтобы зажимная рама могла поворачиваться на 180° без необходимости удаления детали.
EP-A-0900618 показывает удерживающую плиту, которая снабжена двумя притупленными участками. На заднем участке расположены два противолежащих друг другу держателя, посредством которых удерживающая плита может зажиматься в двух различных позициях в зажимном патроне. Соответствующий держатель сформирован согласно EP 0255042 и фиксируется посредством расположенной посередине зажимной цапфы в зажимном патроне.
В US-A-3023015 показано устройство для электрических сверлильных станков. Устройство состоит из приемного элемента, который имеет открытый передний конец и закрытый задний конец, причем на заднем конце выполнено цилиндрическое продолжение, посредством которого приемный элемент может закрепляться в патроне сверлильного станка. Приемный элемент служит для фиксирования держателей, в которых могут фиксироваться инструменты. Держатель имеет центральное сквозное отверстие, в котором инструменты зафиксированы посредством винтов. Держатель может быть выполнен реверсивным, так что на каждой стороне в нем может закрепляться инструмент. Держатель снабжен с двух сторон коническими пазами, в которые расположенные в приемном элементе зажимные шарики могут входить для фиксирования держателя в приемном элементе.
Наконец, из EP-A-0970769 известен держатель для сверлильных инструментов, который имеет центральное сквозное отверстие, которое образует на каждой стороне аксиальное вставное отверстие для приема сверла. Держатель снабжен радиальным глухим отверстием, которое пересекает оба вставных отверстия и служит для образования или приема упора для защищенной от проворота фиксации сверла.
Изобретение имеет своей целью дальнейшее совершенствование приспособления для крепления детали, снабженного центральным сквозным отверстием согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения таким образом, что может устанавливаться быстро, просто, с точным позиционированием и в различных положениях в различных зажимных патронах без необходимости наличия центральной зажимной цапфы, причем приспособление для крепления детали должно быть выполнено просто.
Для решения этой задачи предоставлено приспособление для крепления детали согласно пункту 1 формулы изобретения.
Вследствие того что приспособление для крепления детали снабжено двумя независимыми ориентирующими системами и с соответствующей ориентирующей системой сопряжены окружающие центральное сквозное отверстие, проходящие по существу в направлении продольной средней оси приспособления для крепления детали средства для фиксации приспособления для крепления детали в зажимном патроне, выполняется принципиальное условие, что приспособление для крепления детали может быстро, просто, с точным позиционированием и надежно фиксироваться в зажимном патроне даже без центральной зажимной цапфы.
Предпочтительное усовершенствование приспособления для крепления детали описано в зависимых пунктах 2-14 формулы изобретения.
Следующая задача изобретения состоит в том, чтобы предложить зажимное устройство с зажимным патроном и зажимаемое в нем точно позиционируемое приспособление для крепления детали, которое может устанавливаться с точным позиционированием в двух различных положениях в зажимном патроне.
Для решения этой задачи предоставляется согласно изобретению зажимное приспособление в соответствии с пунктом 15 формулы изобретения.
Предпочтительное усовершенствование зажимного приспособления определено в зависимых пунктах 16-24 формулы изобретения.
В последующем предпочтительный пример выполнения изобретения разъясняется более подробно с помощью чертежей, на которых показано:
Фиг.1 - перспективный вид приспособления для крепления детали с одной стороны;
Фиг.2 - перспективный вид приспособления для крепления детали с другой стороны;
Фиг.3 - продольное сечение приспособления для крепления детали вместе с зажатой в нем деталью;
Фиг.4 - продольное сечение зажимного патрона и установленного в нем приспособления для крепления детали;
Фиг.5 - продольное сечение приспособления для крепления детали, установленного в зажимном патроне.
Фиг.1 показывает в перспективе приспособление 1 для крепления детали вместе с закрепленной в нем деталью 4. Приспособление 1 для крепления детали имеет круглую основную часть 2, в которой выполнено центральное сквозное отверстие 3, диаметр которого изменяется ступенчато. Приспособление 1 для крепления детали снабжено двумя противолежащими друг другу ориентирующими системами 5, 11, причем из этого представления, в частности, видна первая ориентирующая система 5. С этой первой ориентирующей системой 5 сопряжен выполненный в виде круглого кольца выступ 6, который проходит в направлении продольной средней оси L приспособления 1 для крепления детали. Продольная средняя ось L образует одновременно также Z-ось приспособления 1 для крепления детали. В торцевой поверхности 7 этого выступа 6 вырезаны центрирующие элементы в форме четырех центрирующих пазов 8, вследствие чего центрирующие элементы 8 расположены равномерно вокруг центрального сквозного отверстия 3. Эти центрирующие пазы 8 служат для позиционирования приспособления 1 для крепления детали в X- и Y-направлении, а также относительно углового положения вокруг Z-оси. Плоская торцевая поверхность 7 кольцеобразного выступа 6 служит одновременно как Z-опора при зажимании приспособления 1 для крепления детали в зажимном патроне. Как можно видеть, одна концевая область центрального сквозного отверстия 3 радиально окружается этой первой ориентирующей системой 5. На противолежащей торцевой поверхности 7 задней стороне выступ 6 имеет кольцеобразно проходящий на наружной стороне уступ 9, который служит в качестве зажимной поверхности. На этот уступ 9 могут воздействовать расположенные на зажимном патроне зажимные шарики, как в последующем разъясняются более подробно посредством фиг.4.
В любом случае, на этом коаксиально окружающем сквозное отверстие 3 выступе 6 расположены как центрирующие элементы 8 для позиционирования приспособления 1 для крепления детали в X- и Y-направлении, так и опорные поверхности 7 для подпирания приспособления для крепления детали в Z-направлении, так и уступ 9, служащий в качестве зажимной поверхности для зажимных элементов, расположенных на зажимном патроне. Таким образом, в этом выступе 6 объединены элементы, служащие нескольким различным функциям, причем центрирующие элементы 8 в виде пазов 8, как и служащие в качестве Z-опоры опорные поверхности 7, образуют соответствующую ориентирующую систему 5, в то время как образующий зажимную поверхность уступ 9 сопряжен непосредственно с упомянутой ориентирующей системой 5. Такое приспособление 1 для крепления детали выполнено особенно просто.
В данном примере приспособление 1 для крепления детали выполнено вращательно-симметрично, вследствие чего оно подходит, в частности, также для использования на токарных станках. Вместо пазов также могли бы предусматриваться другие центрирующие элементы, как, например, центрирующие цапфы.
На Фиг.2 можно видеть приспособление 1 для крепления детали в перспективе с другой стороны. При этом показана вторая ориентирующая система 11, с которой сопряжен выполненный в виде круглого кольца выступ 12, в торцевой поверхности 13 которого вырезаны центрирующие элементы в виде четырех центрирующих пазов 14. Этот выступ 12 окружает другую концевую область центрального сквозного отверстия 3. Торцевая поверхность 13 этого кольцеобразного выступа 12 служит, в свою очередь, одновременно как Z-опора при зажимании приспособления 1 для крепления детали в зажимном патроне. На задней стороне, противолежащей торцевой поверхности 13, выступ 12 имеет кольцеобразно проходящий, служащий в качестве зажимной поверхности уступ 15. Эта вторая ориентирующая система 11 радиально окружает другую концевую область центрального сквозного отверстия 3.
Фиг.3 показывает продольное сечение приспособления 1 для крепления детали вместе с закрепленной на нем деталью 4. Внутри приспособления 1 для крепления детали и, соответственно, основной части 2 расположены средства для фиксации и позиционирования детали. Эти средства включают в себя в данном примере разрезное зажимное кольцо 17, нажимную пластину 18, а также несколько стяжных болтов, причем на этом изображении можно видеть только стяжной болт 19. Зажимное кольцо 17, функционирующее по принципу зажимной цанги, нажимает при затягивании стяжных болтов 19 через нажимную пластину 18 в направлении первой ориентирующей системы 5, в данном примере налево. Так как зажимное кольцо 17 радиально окружено конически сужающейся в направлении первой ориентирующей системы 5 нажимной поверхностью 21, то зажимное кольцо 17 нажимается нажимной пластиной 18 радиально внутрь, вследствие чего деталь 4 зажимается вдоль своего периметра и при этом также позиционируется. В Z-направлении деталь 4 прилегает своей кольцеобразной торцевой поверхностью 22 к выступу 23 основной части 2. При затягивании стяжных болтов 19 на деталь нажимает зажимное кольцо 17 в направлении этого выступа 23 и обеспечивает то, что деталь 4 в Z-направлении своей кольцеобразной торцевой поверхностью 22 контактирует с выступом 23 основной части 2 и тем самым позиционирована в Z-направлении.
Из изображения согласно фиг.3 видно, в частности, также расположенный на задней стороне выступа 6 уступ 9, который образует зажимную поверхность для зажимных шариков, расположенных на зажимном патроне.
В противоположность поворотному зажимному патрону приспособление 1 для крепления детали согласно изобретению разъемно фиксируется на зажимном патроне, т.е. оно может удаляться в любое время из зажимного патрона и фиксироваться при необходимости в другом месте на зажимном патроне. Это является, в частности, большим преимуществом, когда деталь, закрепленная в приспособлении для крепления детали, должна обрабатываться на различных машинах, так как в этом случае деталь не должна изыматься из приспособления для крепления детали.
В данном примере обе ориентирующие системы 5, 11 расположены в проходящих параллельно друг другу плоскостях E1, E2. Тем не менее, при необходимости ориентирующие системы могли бы проходить также под углом друг к другу.
Вместо описанного кольцевого зажимного устройства также могла бы предусматриваться, например, зажимная цанга. Конечно, другие зажимные устройства также возможны, причем, например, также возможно закрепление детали посредством винтов.
Фиг.4 показывает продольное сечение зажимного патрона 25 и приспособления 1 для крепления детали, которое установлено посредством первой ориентирующей системы 5 в зажимном патроне 25. Зажимной патрон 25 снабжен также ориентирующей системой 26, которая является ответной обеим ориентирующим системам 5, 11 приспособления 1 для крепления детали. Ориентирующая система 26 зажимного патрона 25 включает в себя четыре центрирующие цапфы 27, а также несколько служащих в качестве Z-упоров для приспособления 1 для крепления детали упорных поверхностей 28, на которые может накладываться соответствующей торцевой поверхностью 7 кольцеобразного выступа 6 приспособление 1 для крепления детали. В целом предусмотрено четыре выполненных в виде участков круглого кольца упорных поверхности, которые соответственно проходят между двумя смежными центрирующими цапфами 27. Правда, из изображения согласно фиг.4 можно видеть только одну упорную поверхность 28, а также две центрирующие цапфы 27. Кроме того, зажимной патрон 25 имеет центральное отверстие 29, а также шариковый зажимной механизм 30, который включает в себя, по меньшей мере, один исполнительный поршень 31, а также множество зажимных шариков 32. Исполнительный поршень 31 выполнен в данном примере в форме круглого кольца и приводится в действие гидравлически или пневматически. Центрирующие цапфы 27 являются ответными по форме и положению с центрирующими пазами 8 приспособления 1 для крепления детали (Фиг.1).
При зажимании приспособления 1 для крепления детали на зажимном патроне 25 исполнительный поршень 31 нажимает на зажимные шарики 32 радиально внутрь, так что зажимные шарики прилегают к уступу 9 (Фиг.3) приспособления 1 для крепления детали и тянут это приспособление в Z-направлении к зажимному патрону 25. Шариковый зажимной механизм 30 функционирует принципиально, как описывается в EP 1068919 A1. При насаживании приспособления 1 для крепления детали на зажимной патрон 25 центрирующие цапфы 27 зажимного патрона 25 входят в центрирующие пазы 8 приспособления 1 для крепления детали, вследствие чего приспособление 1 для крепления детали выравнивается (ориентируется) относительно зажимного патрона в X- и Y-направлении, а также относительно углового положения вокруг Z-оси. После насаживания приспособления 1 для крепления детали на зажимной патрон 25 между Z-опорой зажимного патрона и Z-опорой приспособления 1 для крепления детали остается зазор в несколько сотых миллиметра. Этот зазор убирается при зажимании приспособления 1 для крепления детали за счет введения центрирующих цапф дальше в центрирующие пазы. При введении центрирующих цапф в центрирующие пазы используется упругость материала в области центрирующих пазов и/или центрирующих цапф. Вследствие этого можно отказаться от пружинно-упругих податливых центрирующих элементов, как они известны, например, из EP-A-0255042. После зажатия приспособление 1 для крепления детали позиционировано также в Z-направлении по отношению к зажимному патрону 25, и центральное отверстие 29 зажимного патрона 25 проходит коаксиально сквозному отверстию 3 в приспособлении 1 для крепления детали. Вследствие снабжения зажимного патрона 25 центральным отверстием 29 деталь 4, зафиксированная в приспособлении 1 для крепления детали, может проходить в это отверстие 29.
При такой установке может обрабатываться одна сторона детали 4. Например, торцевая поверхность 4a детали 4 может обрабатываться посредством шлифования.
Фиг.5 показывает другое продольное сечение зажимного патрона 25 и зажатого в нем приспособления 1 для крепления детали. Приспособление 1 для крепления детали повернуто на 180° относительно фиг.4 и зафиксировано посредством второй ориентирующей системы 11 описанным ранее образом в зажимном патроне. При такой установке может теперь обрабатываться другая сторона детали 4. Например, торцевая поверхность 4b детали 4 может обрабатываться посредством шлифования, так что после этого обе торцевые поверхности 4a, 4b детали 4 проходят плоскопараллельно.
Вследствие того что зажимные шарики зажимного патрона 25 воздействуют непосредственно на сопряженный с соответствующей ориентирующей системой выступ 6 и, соответственно, 12 приспособления 1 для крепления детали, можно отказаться от отдельных зажимных элементов на приспособлении 1 для крепления детали, например зажимных цапф или т.п., что особенно способствует экономичному изготовлению приспособления 1 для крепления детали. Так как выступ 6, 12 окружает центральное сквозное отверстие 3 и снабжен окружным уступом 9, 15, расположенные в зажимном патроне 25 зажимные элементы 32 могут воздействовать на сравнительно большую поверхность и фиксировать приспособление 1 для крепления детали надежно и при необходимости с большими усилиями в зажимном патроне 25. Наличие центральной зажимной цапфы или стяжного штифта, как это принято в обычных приспособлениях для крепления детали, и без того невозможно из-за центрального сквозного отверстия. Кроме того, эта конструкция способствует тому, что приспособление 1 для крепления детали может фиксироваться с большой точностью в зажимном патроне.
Понятно, что вместо единственного выполненного в виде круглого кольца выступа можно также предусмотреть несколько выступов, например три или четыре выполненных в виде участков круглого кольца выступов, без каких-либо изменений в основной идее изобретения.