ЗАЖИМНЫЕ КУЛАЧКИ ТОКАРНОГО СТАНКА

Решение относится к станкостроению и может быть использовано при закреплении деталей, обрабатываемых на металлорежущих станках, в частности, токарных.
Известны кулачки зажимного патрона, применяемые в подшипниковой промышленности, выполненные из пружинной стали (пат. PФ N2253547, B23B 31/10 опубл. 20.09.2005).
Однако их применение ограничено и они обладают высокой теплопроводностью.
В качестве прототипа принят универсальный быстропереналаживаемый токарный патрон, кулачки которого выполнены из стали и имеют поверхность, контактирующую с патроном станка и поверхность, контактирующую с обрабатываемой деталью. Патрон предназначен для зажима деталей типа вал, диск и втулка (см. авт. свид. СССР №831398. В23В 31/02, ОПУБ. 23.05.1981 г.)
Кулачки металлические обладают хорошей теплопроводностью и при резании металла с нагревом детали потоком тепла (лазерного луча, плазмы либо пламени горелки) в результате контакта с нагретой деталью нагреваются и передают тепло через патрон к шпинделю станка. В результате нагрева кулачков, а затем и шпинделя станка, происходит тепловая деформация его рабочих частей, приводящая к потере точности обработки поверхностей детали.
Этот недостаток устраняется предлагаемым решением.
Решаемая задача - повышение точности обработки поверхностей деталей при их нагреве.
Технический результат - исключение деформации кулачков, а следовательно, и других рабочих частей станка, при обработке детали с нагревом потоком плазмы, лазерным лучом или пламенем горелки.
Этот технический результат достигается тем, что зажимные кулачки токарного станка, содержащие поверхность, контактирующую с патроном станка и поверхность. контактирующую с обрабатываемой деталью, выполнены из бетона или магнезита.
Использование материалов с низкой теплопроводностью исключает деформацию кулачков при нагреве во время обработки детали.
В тексте принято название «кулачки», так как один кулачок не работоспособен при зажиме детали. Обязательно они используются в паре, в две пары, либо их количество равно трем для симметрии сил зажима. Если экспертиза сочтет, что в тексте следует
использовать название «кулачок» - в единственном числе, то заявитель и авторы с этим согласны.
На чертеже изображен один кулачок. Он содержит поверхности !, контактирующие с патроном станка, поверхности 2, контактирующие с обрабатываемой деталью при различной ее установке. В теле 3 кулачка выполнены отверстия 4 для болтов крепления его к патрону станка. Кулачки выполнены из бетона или магнезита.
В таблице приведены сравнительные характеристики бетона, спеченного магнезита и сталей 45 и 40Х, из которых обычно изготавливаются зажимные кулачки токарных станков.
Из таблицы видно, что бетон и магнезит имеют прочностные характеристики ниже, чем стали 45 и 40Х, а твердость выше. Однако этой прочности вполне достаточно для зажима детали и они не являются в данном случае определяющими. Кроме того, известно. что при резании с нагревом усилие резания, а следовательно и усилие зажима детали, снижаются в 1,5-2,0 раза. В то же время, теплопроводность бетона и магнезита в десятки раз меньше, чем у сталей.
Изготавливают предлагаемые кулачки, заполняя специальные формы раствором бетона или порошкообразным магнезитом с жидким стеклом, после чего уплотняют. После соответствующей выдержки до затвердевания кулачки из бетона извлекают из формы, а из магнезита дополнительно спекают в печи, при температурах порядка 700-1000°С. Отверстия для болтов оформляют стержнями, которые затем удаляют. Изготовленные таким образом кулачки устанавливают в патрон токарного станка и зажимают деталь обычным путем для ее обработки.
Экспериментально установлено, что кулачки из бетона целесообразно использовать при обработке металла резанием с газопламенным нагревом детали, а при лазерном или плазменном нагреве, когда нагреваемая заготовка разогревается до температур близких к температуре плавления, целесообразно использовать кулачки из спеченного магнезита.
Таким образом, предложено изготавливать зажимные кулачки из материалов с низкой теплопроводностью, к тому же они дешевле, чем стальные.
Таблица
Материал
Физико-механические характеристики
Прочность, σ<sub>в</sub>, кг/мм<sup>2</sup>
Твердость, НВ, ед
Теплопроводность -λ, ккал/м час °С.
Бетон
3,0-5,0
180-200
0,7-1,2
Магнезит
8,0-15,0
200-210
1,27-1,3
Ст.45
35-65
140-160
40-42
Ст.40Х
75-80
155-180
40-42