ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ СИСТЕМА
TOOL SYSTEM

Настоящее изобретение относится к инструментальной системе со сменным приводимым по вращение инструментом для электрических ручных машин, предпочтительно со сверлильной и/или ударной функцией, согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения.
Уровень техники
Инструментальные системы со сменными приводимыми во вращение инструментами для электрических ручных машин хорошо известны. Так, например, существуют инструментальные системы для зажима инструмента в обычных трехкулачковых патронах, для закрепления в которых приводимые во вращение инструменты имеют при этом в основном цилиндрический хвостовик более или менее круглого сечения. У таких приводимых во вращение инструментов первостепенное значение имеет их вращательное движение. Наряду с этим существуют инструментальные системы, у которых первостепенное значение имеет не столько вращательное движение инструмента, сколько его возвратно-поступательное (ударное) движение, что относится, например, к системе крепления инструмента (патрону) типа SDS-Plus. В данном случае прежде всего желательна также исключительно легкая смена приводимого во вращение инструмента (например, сверла по камню), вследствие чего вставные хвостовики сверл для системы крепления инструмента типа SDS-Plus имеют особую геометрию. Помимо этого существуют инструментальные системы с шестиугольным сечением, используемые, например, для крепления вставных резьбозавертывающих инструментов. Всем таким инструментальным системам присущ тот общий недостаток, что каждая из них не обладает, что было бы желательно, достаточной совместимостью с другими инструментальными системами, т.е. вставной инструмент или приводимый во вращение инструмент допускает возможность его соединения с приспособлением для его крепления соответственно только одного типа, используемым в соответствующей инструментальной системе, либо существуют ограничения при соединении с приспособлением для крепления инструмента, используемым в другой инструментальной системе. Так, например, инструменты с хвостовиками для системы их крепления типа SDS-Plus невозможно закреплять в трехкулачковых патронах, поскольку из-за особой геометрии хвостовиков таких инструментов, предназначенных для системы их крепления типа SDS-Plus, или хвостовиков инструментов, предназначенных для иных имеющихся на рынке систем их крепления с быстрой сменой инструмента, ни в одном угловом положении инструмента невозможно его центрирование тремя зажимными кулачками трехкулачкового патрона.
Краткое изложение сущности изобретения
В основу настоящего изобретения была положена задача разработать инструментальную систему со сменным приводимым во вращение инструментом для электрических ручных машин, которая не имела бы указанных выше недостатков и при этом обеспечивала бы максимально высокую функциональную совместимость между отдельными инструментальными системами, прежде всего при применении в различных приспособлениях для крепления инструмента, используемых в электрических ручных машинах.
Для решения указанной задачи в изобретении предлагается инструментальная система со сменным приводимым по вращение инструментом для электрических ручных машин, предпочтительно со сверлильной и/или ударной функцией, прежде всего для электрического перфоратора и электрической дрели, преимущественно ударной дрели, и с по меньшей мере двумя инструментодержателями в качестве приспособлений для крепления инструмента, которыми оснащены ручные машины и которые относятся к разным типам, при этом приводимый во вращение инструмент имеет вставной хвостовик, предназначенный для его закрепления в соответствующем инструментодержателе ручных машин и имеющий по меньшей мере два проходящих вдоль его продольной протяженности и расположенных диаметрально друг против друга поводковых ребра для передачи вращения, одно приспособление для крепления инструмента выполнено в виде приспособления для крепления инструмента с геометрическим замыканием и относится к первому типу, а другое приспособление для крепления инструмента выполнено в виде трехкулачкового патрона и относится ко второму типу и поводковые ребра выполнены такой ширины и такой высоты, что в закрепленном состоянии они расположены с боковым отступом от зажимных кулачков трехкулачкового патрона. Решающим значением для обеспечения функциональной совместимости инструментальной системы является то, что поводковые ребра, которые выполнены на вставном хвостовике приводимого во вращение инструмента, в его закрепленном состоянии не соприкасаются с зажимными кулачками трехкулачкового патрона. Вставной хвостовик для возможности его центрированного зажима в трехкулачковом патроне тремя его расположенными с угловым шагом в 120° зажимными кулачками имеет круглое поперечное сечение. Выполненные на хвостовике поводковые ребра, которые необходимы для передачи вращения приводимому во вращение инструменту при его установке в другом относящемся к первому типу приспособлении для крепления инструмента, а именно в приспособлении для крепления инструмента с геометрическим замыканием, должны иметь такое исполнение, при котором они при закреплении хвостовика и прежде всего в его зажатом состоянии со своей стороны не должны оказываться в пространстве, занимаемом зажимными кулачками трехкулачкового патрона. Подобное условие накладывает ограничение на ширину поводковых ребер (т.е. в основном на их протяженность в окружном направлении) и их высоту (т.е. в основном на их протяженность в радиальном направлении). Вместе с тем поводковые ребра должны быть достаточно высокими и широкими для того, чтобы в качестве поводков для передачи вращения обеспечивать передачу достаточного по величине вращающего момента в приспособлении для крепления инструмента первого типа, а именно в приспособлении для крепления инструмента с геометрическим замыканием. Для высокоэффективной передачи вращающего момента поводковые ребра расположены диаметрально друг против друга на окружной поверхности вставного хвостовика приводимого во вращение инструмента.
В одном из вариантов выполнения инструментальной системы вставной хвостовик имеет два поводковых ребра. В принципе хвостовик можно, но не требуется выполнять с более чем двумя поводковыми ребрами. Наличие только двух вышеописанных расположенных диаметрально друг против друга поводковых ребер позволяет обеспечить передачу вращающего момента требуемым образом и требуемой величины и исключает при этом возможность наталкивания других поводковых ребер из-за их отсутствия на зажимные кулачки трехкулачкового патрона.
В одном из предпочтительных вариантов поводковые ребра имеют в основном квадратный или прямоугольный в поперечном сечении профиль. Сказанное означает, что ограничивающие поверхности поводковых ребер, не расположенные на вставном хвостовике, соответственно на его окружной боковой поверхности, образуют между собой прямые углы и выполнены прямолинейными. Очевидно, что форма поперечного сечения поводковых ребер в местах их примыкания к окружной боковой поверхности вставного хвостовика согласована с ней, т.е. с круглым поперечным сечением вставного хвостовика, и не является прямолинейной, тогда как остальные линии, которыми ограничен контур поперечного сечения поводкового ребра, являются прямыми и образуют между собой прямые углы.
В другом варианте поводковые ребра имеют в поперечном сечении в основном трапециевидный профиль. В данном случае профиль поводкового ребра представляет собой в основном трапецию, меньшее основание которой может располагаться в пределах поперечного сечения или на поперечном сечении вставного хвостовика либо может быть обращено от него.
В еще одном предпочтительном варианте поводковые ребра имеют в поперечном сечении профиль, в основном зеркально-симметричный относительно оси симметрии, являющейся продолжением радиуса вставного хвостовика. Продлив линию, на которой расположен радиус круглого поперечного сечения вставного хвостовика, через поводковое ребро, получают указанную ось симметрии, относительно которой поперечное сечение поводкового ребра является зеркально-симметричным. Слева и справа от оси зеркальной симметрии, если смотреть в плоскости поперечного сечения поводкового ребра, его поперечное сечение имеет зеркально-симметричные равновеликие части. При подобном симметричном выполнении поводкового ребра обеспечивается одинаково эффективное в обоих направлениях вращения приводимого во вращение инструмента приложение силы к поводковому ребру для передачи вращающего момента. Помимо этого поводковое ребро с симметричным в поперечном сечении профилем позволяет изготавливать его экономичным и простым путем.
В следующем варианте поводковые ребра имеют продольные стороны, образующие плоские поводковые боковые поверхности. Продольные стороны поводковых ребер предназначены для передачи вращающего момента приспособлением для крепления инструмента первого типа, а именно приспособлением для крепления инструмента с геометрическим замыканием. Обычно подобные приспособления для закрепления инструментов имеют осевой фиксатор и направляющие пазы, в которые вставляются поводковые ребра. В такие пазы входят продольные стороны плоских поводковых боковых поверхностей и передают вращающий момент от приспособления для крепления приводимого во вращение инструмента на него. Выполнение поводковых боковых поверхностей плоскими наиболее предпочтительно для передачи вращающего момента, поскольку в этом случае образуется сравнительно большая по площади плоская поверхность для приложения к ней приводного усилия со стороны приспособления для крепления инструмента. Одновременно с этим такая поверхность позволяет изготавливать его простым и экономичным путем.
В еще одном предпочтительном варианте выполнения инструментальной системы продольные стороны каждого поводкового ребра параллельны друг другу. При параллельном расположении продольных сторон каждого поводкового ребра передача вращающего момента не зависит от направления вращения инструмента и может тем самым одинаково эффективно осуществляться в каждом из направлений вращения инструмента. В зависимости от технологии изготовления вставного хвостовика продольные стороны, соответственно поводковые ребра могут примыкать в радиальном направлении к верхним сторонам, которые не являются плоскими, и в этом случае продольные стороны и соответствующая верхняя сторона не во всех местах образуют между собой или даже вовсе не образуют между собой прямой угол, вследствие чего поводковые ребра имеют в поперечном сечении не прямоугольный или лишь в основном прямоугольный контур. Важное значение согласно изобретению имеет лишь тот факт, что поводковые боковые поверхности вводятся в соответствующее приспособление для крепления инструмента на достаточную величину и обеспечивают наличие достаточно большой площади для эффективной передачи вращающего момента от приспособления для крепления приводимого во вращение инструмента на него.
В следующем предпочтительном варианте продольные стороны каждого поводкового ребра проходят в основном радиально относительно окружной боковой поверхности вставного хвостовика. Этот вариант является модификацией варианта с выполнением поводкового ребра трапециевидного в поперечном сечении профиля, при этом продольные стороны поводкового ребра выполнены в виде боковых сторон трапеции, меньшее основание которой располагается в пределах поперечного сечения или на поперечном сечении вставного хвостовика и которая выполнена зеркально-симметричной таким образом, что ее боковые стороны располагаются параллельно или в основном параллельно радиусу либо лежат на одной линии с радиусом, проходящим через угол трапеции, который принадлежит поперечному сечению вставного хвостовика. Таким путем можно обеспечить передачу вращающего момента на инструмент для его приведения во вращение, при которой не происходит никакое значительное разложение сил, а имеет место приложение вращающего момента непосредственно к радиально ориентированной плоскости.
В следующем предпочтительном варианте вставной хвостовик имеет круглое поперечное сечение, над которым по меньшей мере на отдельных участках выступают поводковые ребра. Круглое поперечное сечение вставного хвостовика позволяет безо всяких проблем закреплять его в трехкулачковых патронах, при этом в известных трехкулачковых патронах их зажимные кулачки расположены друг относительно друга с угловым шагом в 120°. Благодаря этому обеспечивается возможность фиксации вставного хвостовика в определенном положении в приспособлении для крепления инструмента. Поводковые ребра при этом на отдельных участках выступают над этим круглым поперечным сечением и служат для передачи вращающего момента в приспособлении для крепления инструмента первого типа, а именно в приспособлении для крепления инструмента с геометрическим замыканием. Поводковые ребра выступают над круглым поперечным сечением вставного хвостовика по меньшей мере на отдельных его участках, т.е. не обязательно должны выступать по всей его осевой протяженности. Тем самым, во-первых, расширяются возможности по варьированию конструктивного исполнения вставного хвостовика и возможности по обеспечению функциональной совместимости инструментальных систем, а во-вторых, одновременно обеспечивается наличие у инструмента максимально широкой части для его закрепления в трехкулачковом патроне.
В еще одном предпочтительном варианте по меньшей мере одно из поводковых ребер имеет по меньшей мере один осевой разрыв для осевой фиксации. Аналогично известным системам для крепления инструмента типа SDS-Plus осевая фиксация инструмента обеспечивается фиксирующим элементом, заскакивающим или входящим в радиальном направлении в указанный осевой разрыв. Во избежание необходимости предусматривать в круглом поперечном сечении вставного хвостовика углублений для подобного заскакивания в них фиксирующего элемента, которые затрудняют либо в зависимости от своего расположения делают вовсе невозможным закрепление хвостовика в трехкулачковых патронах, и предусмотрен указанный осевой разрыв в по меньшей мере одном из поводковых ребер. В такой осевой разрыв входит фиксирующий элемент в приспособлении для крепления инструмента с геометрическим замыканием, препятствуя выскальзыванию приводимого во вращение инструмента в осевом направлении из приспособления для его крепления. В принципе вполне достаточно предусматривать только один подобный осевой разрыв, однако более предпочтительно предусматривать по осевому разрыву в обоих поводковых ребрах, поскольку в этом случае оператор электрической ручной машины не должен следить за правильной ориентацией приводимого во вращение инструмента при его установке в приспособление для его крепления, а может вставлять его в соответствующее приспособление для его крепления с геометрическим замыканием в любом угловом положении при том лишь условии, что поводковые ребра могут при этом войти в предусмотренные для них пазы.
В следующем предпочтительном варианте диаметр вставного хвостовика в месте расположения осевого разрыва равен диаметру на его участке, на котором отсутствуют поводковые ребра. Вставной хвостовик, таким образом, целиком имеет круглое поперечное сечение, от которого лишь в предусмотренных для них местах выступают поводковые ребра. Однако в месте расположения осевого разрыва диаметр вставного хвостовика соответствует тому же диаметру его неизменно круглого поперечного сечения, что и на участке без поводковых ребер.
В следующем предпочтительном варианте окружная боковая поверхность вставного хвостовика в зоне поводковых ребер имеет участки, которые в отличие от круглого поперечного сечения вставного хвостовика выполнены в основном плоскими и расположены в основном перпендикулярно поводковым ребрам. В соответствии с этим вставной хвостовик в зоне поводковых ребер имеет некруглое поперечное сечение. Иными словами, вставной хвостовик в данном случае имеет по меньшей мере локально, например вдоль осевой протяженности поводковых ребер, поперечное сечение с уплощенными участками, при этом подобные плоские боковые поверхности расположены в основном перпендикулярно поводковым ребрам. Круглое поперечное сечение вставного хвостовика, таким образом, имеет, например, под поводковыми ребрами секущие, на которых образованы плоские боковые поверхности и на которых расположен профиль соответствующих поводковых ребер. Этот вариант, с одной стороны, позволяет повысить эффективность геометрического замыкания при лишь незначительном ограничении функциональной совместимости с трехкулачковыми патронами, а с другой стороны, позволяет упростить и значительно повысить экономичность изготовления поводковых ребер, например, путем их выдавливания в заготовке с полностью круглым поперечным сечением.
В еще одном варианте в месте расположения осевого разрыва и/или в осевом направлении перед и/или за поводковыми ребрами на окружной боковой поверхности вставного хвостовика выполнены в основном плоские поверхности и/или его диаметр меньше диаметра на его участке, на котором отсутствуют поводковые ребра. В соответствии с этим вариантом вставной хвостовик имеет не постоянный по всей его длине диаметр, который уменьшен в месте расположения осевого разрыва и/или в осевом направлении перед и/или за поводковыми ребрами. Такое уменьшение диаметра вставного хвостовика может быть обусловлено выполнением в основном плоских поверхностей в месте расположения осевого разрыва и/или перед и/или за поводковыми ребрами либо выполнением вставного хвостовика с круглым, как и ранее, поперечным сечением на этом участке, но меньшего диаметра. Этот вариант позволяет повысить надежность фиксации вставного хвостовика фиксирующими элементами приспособления для крепления инструмента с геометрическим замыканием, поскольку относительно наружного диаметра вставного хвостовика образуется углубление, благодаря которому повышается эффективность удерживания приводимого во вращение инструмента от выскальзывания в осевом направлении из приспособления для крепления инструмента с геометрическим замыканием. Подобную плоскую поверхность предпочтительно при этом выполнять таким образом, чтобы она, если смотреть в плоскости поперечного сечения приводимого во вращение инструмента, лежала на секущей круглого поперечного сечения вставного хвостовика и располагалась в основном параллельно оси вращения приводимого во вращение инструмента, а также в основном поперечно, прежде всего под прямым углом, к оси симметрии поперечного сечения поводкового ребра.
В еще одном предпочтительном варианте осевой разрыв делит поводковое ребро на его первый и второй осевые участки, которые имеют разную длину. Выполнение осевых участков поводкового ребра разной длины позволяет расположить его осевой разрыв в том месте, которое является оптимальным для обеспечения наилучшей функциональной совместимости прежде всего между приспособлением для крепления инструмента с геометрическим замыканием и трехкулачковым патроном с одновременным обеспечением при этом простого, экономичного и эффективного размещения входящих в осевой разрыв фиксирующих элементов приспособления для крепления инструмента с геометрическим замыканием.
В следующем предпочтительном варианте первый осевой участок поводкового ребра, если смотреть со стороны примыкающей к вставному хвостовику рабочей части приводимого во вращение инструмента, расположен перед осевым разрывом, а второй осевой участок поводкового ребра расположен за этим осевым разрывом, при этом первый осевой участок поводкового ребра длиннее его второго осевого участка. В соответствии с этим поводковое ребро имеет на окружной боковой поверхности приводимого во вращение инструмента два осевых участка, а именно один участок, который расположен ближе к рабочей части приводимого во вращение инструмента, и один участок, который удален от рабочей части приводимого во вращение инструмента и расположен за осевым разрывом. Первый осевой участок поводкового ребра, а именно тот участок, который расположен ближе к рабочей части приводимого во вращение инструмента, выполнен при этом большей длины, чем второй осевой участок поводкового ребра. Подобные расположение и выполнение осевых участков поводкового ребра, с одной стороны, обеспечивают исключительно эффективную передачу вращающего момента от приспособления для крепления инструмента, выполненного в виде приспособления для крепления инструмента с геометрическим замыканием, на приводимый во вращение инструмент, а с другой стороны, предоставляют широкую свободу в выборе места расположения утапливаемого в осевой разрыв осевого фиксатора для фиксации приводимого во вращение инструмента. В этом предпочтительном варианте с выполнением второго осевого участка поводкового ребра меньшей длины надежная фиксация вставного хвостовика может обеспечиваться даже лишь при его введении на небольшую глубину в приспособление для крепления инструмента с геометрическим замыканием, каковое приспособление как таковое при этом может быть выполнено сравнительно узким прежде всего в направлении его обращенного к приводимому во вращение инструменту и его рабочей части конца, поскольку осевой фиксатор в приспособлении для крепления инструмента может располагаться ближе к двигателю.
В еще одном варианте диаметр вставного хвостовика составляет от 4 до 8 мм, предпочтительно от 6,5 до 7 мм. В таких пределах лежит диаметр наиболее широко используемых сверл и дюбелей. В соответствии с этим предлагаемая в изобретении инструментальная система оптимизирована под подобные наиболее широко используемые сверла и дюбели.
В особенно предпочтительном варианте отсутствие возможности наталкивания поводковых ребер на зажимные кулачки трехкулачкового патрона обеспечивается благодаря тому, что приводимый во вращение инструмент характеризуется радиусом А его поводкового ребра, проведенным от оси вращения инструмента до верхней стороны поводкового ребра, и радиусом R, относящимся к круглому поперечному сечению вставного хвостовика в месте расположения поводкового ребра, а также шириной М поводкового ребра, которая измеряется между его противолежащими поводковыми боковыми поверхностями и половина ширины которой, обозначаемая как полуширина В поводкового ребра, удовлетворяет следующему геометрическому соотношению:
В<R-tg30°×A.
В соответствии с этим ширина М поводкового ребра определяется в зависимости от его максимальной высоты над круглым сечением вставного хвостовика на продолжении его диаметра (относительно оси вращения инструмента, от которой измеряется радиус А поводкового ребра) и должна удовлетворять условию, согласно которому ее половина, а именно полуширина В поводкового ребра, должна быть меньше разности между радиусом R вставного хвостовика и произведением tg30° и радиуса А поводкового ребра. Из этого геометрического соотношения при его соответствующем преобразовании следует далее, что радиус А поводкового ребра должен быть меньше частного от деления разности между радиусом R вставного хвостовика и полушириной В поводкового ребра на tg30°. Округленно же полуширину В поводкового ребра можно также рассчитывать как разность между радиусом R вставного хвостовика и радиусом А поводкового ребра, умноженным на 0,577. Приняв за основу подобные геометрические соотношения, удается исключить возможность наталкивания поводковых ребер на зажимные кулачки трехкулачковых патронов. При соблюдении таких условий, в частности, наружные кромки поводковых ребер всегда будут находиться в той зоне трехкулачкового патрона, которую не занимают его зажимные кулачки, и хотя в принципе могут даже прилегать к боковым поверхностям зажимного кулачка, но не в той мере, в которой центрированное закрепление вставного хвостовика между тремя зажимными кулачками трехкулачкового патрона было бы затруднено или невозможно. Еще одно преимущество, связанное с соблюдением вышеуказанных геометрических соотношений, состоит в том, что поводковые ребра даже при закреплении инструмента в трехкулачковом патроне предотвращают нежелательное проскальзывание приводимого во вращение инструмента в трехкулачковом патроне под нагрузкой, поскольку поводковые ребра прилегают к боковым поверхностям зажимных кулачков. Тем самым предотвращается нежелательное провертывание инструмента в патроне.
Более подробные пояснения приведены в рассмотренных ниже примерах реализации изобретения, в которых прежде всего дополнительно поясняются и вышеуказанные геометрические соотношения. Другие предпочтительные варианты осуществления изобретения представлены в зависимых пунктах формулы изобретения и вытекают из их комбинаций.
Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере некоторых вариантов его осуществления, которые, однако, не ограничивают его объем.
Краткое описание чертежей
На прилагаемых к описанию чертежах показано:
на фиг.1 - приводимый во вращение инструмент со вставным хвостовиком,
на фиг.2 - схематичный вид первого приспособления для крепления инструмента, которое выполнено в виде приспособления для крепления вставного хвостовика с геометрическим замыканием,
на фиг.3 - геометрические характеристики вставного хвостовика, вставленного в другое приспособление для крепления инструмента, выполненное в виде трехкулачкового патрона, и
на фиг.4 - выполненный по другому варианту вставной хвостовик с плоскими участками на его боковой поверхности.
Описание варианта(-ов) осуществления изобретения
На фиг.1 показан приводимый во вращение инструмент 1, а именно сверло 2 для применения в не показанной на чертеже электрической ручной машине, для чего приводимый во вращение инструмент 1 имеет вставной хвостовик 3, которым приводимый во вращение инструмент 1 крепится в не показанном на чертеже приспособлении для его крепления. Вставной хвостовик 3 выполнен в виде вставного хвостовика 4 для системы крепления инструмента типа SDS-Mini. Такой хвостовик имеет расположенные диаметрально друг против друга по периметру его круглого поперечного сечения, проходящие в осевом направлении поводковые ребра 5, каждое из которых имеет по осевому разрыву 6, который разделяет соответствующее поводковое ребро 5 на первый осевой участок 7 большей протяженности и на расположенный за осевым разрывом в концевой части приводимого во вращение инструмента второй осевой участок 8 меньшей протяженности. Каждое поводковое ребро 5 имеет противоположные продольные стороны 9, образующие поводковые боковые поверхности 10. Между продольными сторонами 9 расположены верхние стороны 11, которыми поводковые ребра 5 оканчиваются снаружи и сверху. Поводковые боковые поверхности 10 образуют с верхними сторонами 11 в основном прямые углы и поэтому в основном параллельны друг другу. Поводковые боковые поверхности 10 имеют расположенные спереди и сзади, а также обращенные к осевому разрыву 6 торцевые стороны 12, которые примыкают к верхней стороне 11 под тупым углом, образуя наклонный спуск, соответственно сбег от верхней стороны 11 к окружной боковой поверхности 13 вставного хвостовика 3. Благодаря этому возможна особо легкая установка хвостовика в соответствующее не показанное на чертеже приспособление для крепления инструмента, соответственно особо легкое извлечение хвостовика из приспособления для крепления инструмента, а также уменьшается опасность травмирования оператора острыми кромками инструмента при обращении с ним. К вставному хвостовику 3 в осевом направлении приводимого во вращение инструмента 1 примыкает его рабочая часть 14, предназначенная для обработки не показанной на чертеже заготовки.
На фиг.2 показан инструментодержатель (зажимное приспособление) 15, а именно предназначенное для крепления инструмента приспособление 17 первого типа 16, выполненное в виде приспособления 18 для крепления инструмента с геометрическим замыканием. Подобный инструментодержатель предназначен для крепления в нем описанного выше со ссылкой на фиг.1 вставного хвостовика 4 для системы крепления инструмента типа SDS-Mini. Такой инструментодержатель имеет осевой фиксатор 20, который образован, например, двумя шариками 19 и который входит в показанные на фиг.1 осевые разрывы 6 каждого поводкового ребра 5 вставного хвостовика 3 и предотвращает его осевое выскальзывание из инструментодержателя 15. Инструментодержатель 15 имеет также передатчики 21 вращающего момента, которые сбоку воздействуют на поводковые ребра 5, а именно на их поводковые боковые поверхности 10. Таким путем осуществляется передача вращающего момента между приспособлением 17 для крепления инструмента и вставным хвостовиком 3.
На фиг.3 показан приводимый во вращение инструмент 1, вставной хвостовик 3 которого закреплен в инструментодержателе 15 второго типа 22, а именно в трехкулачковом патроне 23. Такой патрон имеет три зажимных кулачка 24, которые могут быть выполнены в виде полностью смыкающихся зажимных кулачков 25, между которыми в их полностью выдвинутом положении не имеется никакого зазора, или в виде не полностью смыкающихся зажимных кулачков 26, между которыми в их полностью выдвинутом положении остается зазор. Для упрощения на указанном чертеже показаны два полностью смыкающихся зажимных кулачка 25 и один не полностью смыкающийся зажимный кулачок 26, при этом, как очевидно, в одном трехкулачковом патроне 23 всегда используются только по три зажимных кулачка одного типа, а именно либо полностью смыкающиеся зажимные кулачки 25, которые позволяют зажимать между ними инструменты диаметром начиная от 0 мм, т.е. инструменты диаметром, который в определенной степени может иметь сколь угодно малую величину, или же в виде не полностью смыкающихся зажимных кулачков 26, которые позволяют зажимать между ними инструменты диаметром начиная от определенной минимальной величины. Полностью смыкающиеся зажимные кулачки 25 для зажима между ними инструмента имеют проходящую в основном в осевом направлении прямолинейную зажимную кромку 27, тогда как не полностью смыкающиеся зажимные кулачки 26 имеют продольный зажимный паз 28. При выполнении зажимного паза 28 на не полностью смыкающихся зажимных кулачках 26 каждый зажимный кулачок 24 соприкасается с окружной боковой поверхностью 13 вставного хвостовика 3 по двум контактным линиям 29, тогда как у полностью смыкающихся зажимных кулачков 25 зажимная кромка 27 каждого из них соприкасается с окружной боковой поверхностью 13 вставного хвостовика 3 только по одной контактной линии 29. Известны также не полностью смыкающиеся зажимные кулачки 26 иного конструктивного исполнения, каждый из которых хотя и имеет по зажимному пазу 28, однако вследствие его расположения и способа зажима инструмента соприкасается со вставным хвостовиком 3 только одной кромкой своего зажимного паза 28, в результате чего и в данном случае каждый зажимный кулачок 24 фактически имеет только по одной зажимной кромке 27 и, следовательно, соприкасается с окружной боковой поверхностью вставного хвостовика только по одной контактной линии 29. Помимо этого прежде всего известны также (не показанные на чертеже) не полностью смыкающиеся зажимные кулачки 26, имеющие зажимную поверхность вместо зажимного паза 28.
Для упрощения и для более наглядного пояснения изображенный на чертеже вставной хвостовик 3 показан только с одним поводковым ребром 5.
1
Зажимные кулачки 24, соответственно контактные линии 29, по которым полностью смыкающиеся зажимные кулачки 25 (в последующем описании рассматриваются только они) соприкасаются с хвостовиком, образуют между собой в окружном направлении угол γ, равный 120°, поскольку зажимные кулачки 24, соответственно контактные линии 29, по которым они соприкасаются с окружной боковой поверхностью 13 вставного хвостовика 3, для определенного его закрепления расположены по окружности с одинаковым угловым шагом. Вставной хвостовик 3 имеет радиус R, который в плоскости его круглого поперечного сечения 30 проходит между его центром МР, расположенным на оси 31 вращения, и окружной боковой поверхностью 13 вставного хвостовика 3. Через указанный центр МР одновременно проходит также диаметр D вставного хвостовика 3, равный удвоенной величине радиуса R. Расстояние между осью 31 вращения, соответственно центром МР и верхней стороной 11 поводкового ребра 5 соответствует его радиусу А. Помимо этого поводковое ребро 5 имеет ширину М, равную расстоянию между его продольными сторонами 9, соответственно поводковыми боковыми поверхностями 10. Половина ширины М поводкового ребра представляет собой его полуширину В, получаемую при делении пополам ширины М поводкового ребра проходящим по его центру радиусом А поводкового ребра. Во избежание наталкивания зажимных кулачков 24 своими боковыми поверхностями 32 на кромки X, которые образованы в месте схождения верхней стороны 11 каждого из поводковых ребер 5 с его продольными сторонами 9 и в качестве примера которых в данном случае представлена кромка X поводкового ребра 5, должно соблюдаться следующее геометрическое соотношение:
В<R-tg30°×A.
1
1
Боковая поверхность 32 зажимного кулачка 24 и продолжение радиуса А поводкового ребра 5 за пределы его верхней стороны 11 образуют между собой угол β, равный 30°. Традиционные трехкулачковые патроны 23 имеют подобную геометрию боковых поверхностей их зажимных кулачков. Такой же угол образуют между собой радиус А поводкового ребра и радиус R, который проведен от центра к зажимной кромке 27 зажимного кулачка 24. Тем самым образуется равнобедренный треугольник 33, на основание 34 которого опущена его высота 37, проведенная между боковыми сторонами 35 этого равнобедренного треугольника 33 в виде секущей 36, начинающейся от зажимной кромки 27. Расстояние от секущей 36 до точки S пересечения продолжения радиуса А поводкового ребра с боковой поверхностью 32 зажимного кулачка 24 соответствует отрезку а, который разделяется на размер с от уровня секущей, равный расстоянию по высоте между верхней стороной 11 поводкового ребра и секущей 36, и на размер d свободного пространства между верхней стороной 11 поводкового ребра и указанной выше точкой S пересечения. При этом отрезок а равен сумме размера с от уровня секущей и размера d свободного пространства. Расстояние между центром МР и секущей 36 по величине также равно отрезку а. Отсюда вытекают следующие граничные условия, соблюдение которых исключает наталкивание поводковых ребер 5 на зажимные кулачки 24 трехкулачкового патрона 23:
tg30°=B/d,
откуда следует, что
В=tg30°×d,
откуда в свою очередь следует, что
d=а-с
и
А=а+с,
а также
с=А-а.
Величина cos30° определяется как отношение a/R. С учетом вышеуказанных зависимостей полуширину В поводкового ребра можно рассчитать по формуле R-A×tg30°, соответственно в виде округленного значения можно рассчитать по формуле R-0,577×А.
1
При использовании не полностью смыкающихся зажимных кулачков 26 поводковые ребра 5 следует выполнять с еще несколько меньшим поперечным сечением, чем это представлено выше, для возможности учета многообразия конструктивных разновидностей не полностью смыкающихся зажимных кулачков 26. При этом прежде всего следует отметить, что в зависимости от фактического исполнения не полностью смыкающегося зажимного кулачка 26 в неблагоприятных случаях возможно наталкивание кромки X поводкового ребра 5 на боковую поверхность 32 не полностью смыкающегося зажимного кулачка 26, когда указанные выше граничные условия оказываются полностью исчерпаны. По этой причине для надежного, исключающего наталкивание кромки поводкового ребра на боковую поверхность зажимного кулачка применения ширину М поводкового ребра и/или размер с от уровня секущей необходимо дополнительно (незначительно) уменьшить по сравнению с величинами, которые определяются указанными выше для полностью смыкающихся зажимных кулачков 25 граничными условиями.
На фиг.4 показан выполненный еще по одному варианту вставной хвостовик 3, поводковое ребро на котором имеет первый осевой участок 7 и второй осевой участок 8. Слева и справа в осевом направлении от осевых участков 7, 8 поводкового ребра в окружной боковой поверхности 13 хвостовика выполнены плоские участки 37, которые расположены в основном перпендикулярно осевым участкам 7, 8 поводкового ребра. В этой своей части вставной хвостовик 3 не имеет круглое сечение 30 диаметром D, поскольку его окружная боковая поверхность 13 выполнена углубленной с образованием плоских участков 37. Такие плоские участки 37 можно выполнять в процессе изготовления осевых участков 7, 8 поводкового ребра в сплошном материале имеющей исходно круглое сечение заготовки вставного хвостовика 3, выдавливая осевые участки поводкового ребра из сплошного материала имеющей исходно круглое сечение заготовки. При этом происходит перемещение материала, приводящее к образованию углублений в виде плоских участков 37 боковой поверхности в результате вытеснения исходно находящегося в этом месте сплошного материала в зону формируемых таким путем осевых участков 7, 8 поводкового ребра. Тем самым вставному хвостовику 3 можно сразу придавать требуемый контур за один переход в ходе простого процесса прессования или выдавливания. В результате двустороннего приложения давления и обусловленного этим вытеснения материала сверху на осевых участках 7, 8 поводкового ребра образуются прямолинейные следы 38 течения материала, которые могут использоваться в качестве дополнительных направляющих пазов. Между осевыми участками 7, 8 поводкового ребра расположен его осевой разрыв 6 в виде плоской поверхности 39, которая утоплена относительно окружной боковой поверхности 13 хвостовика и ориентирована перпендикулярно осевым участкам 7, 8 поводкового ребра. Выполнение подобной плоской поверхности 39 позволяет повысить надежность фиксации в этом месте не показанного на чертеже осевого фиксатора 20, вследствие чего увеличивается величина перекрытия между вставным хвостовиком 3 и осевым фиксатором 20 и тем самым повышается его эффективность.