Модифицированная инструментальная оправка многоцелевого станка

Полезная модель относится к области машиностроения и применяется для неподвижного разъемного соединения шпинделя и инструментальной оправки при передаче крутящего момента, осевой и поперечной силы в условиях многоразовых сборок-разборок соединений многоцелевого станка.
Известна инструментальная оправка с коническим профильным хвостовиком используемая в соединении (патент на полезную модель RU №184076, МПК F16D 1/08) в качестве вспомогательного инструмента в многоцелевых станках с ЧПУ, отличающаяся тем, что посадочная поверхность выполняется конической формы с равноосным контуром поперечного сечения типа РК-3 с конусностью 1:10, которая может гарантированно передавать крутящие моменты больше 300 Н*м при оборотах более 9000 об/мин, без само раскрепления и смены баз, а также обладает высокой контактной жесткостью не менее 500 Н/мкм.
Описанная инструментальная оправка не может быть использована в конструкции узла шпинделя многоцелевого станка в случае ее автоматической замены с помощью автооператора, а именно: при способе фиксирования по величине сборочной силы при использовании стандартных механических и гидромеханических устройств зажима оправки, поскольку имеет ряд конструктивных недостатков:
1. Невысокая точность позиционирования автооператора или манипулятора более ±0,01 мм и ±0,01 рад по координатным осям, приводит к смещению координатной системы оправки относительно координатной системы отверстия шпинделя и соответственно сопрягаемых профилей в начальный момент сборки при захвате оправки.
2. Невозможность гарантированного самоцентрирования продольной оси оправки относительно продольной оси отверстия шпинделя и соответственно сопрягаемых профилей в процессе само установки оправки с помощью жесткого захватного устройства, а именно: компенсации погрешности угловых поворотов, связанных с погрешностью позиционирования.
z
Указанные недостатки можно преодолеть при модификации конструкции хвостовика оправки, в части элемента захвата, предусматривающего сферический шарнир, обеспечивающий свободный поворот относительно оси Z на угол компенсации Δϕ.
Задачей полезной модели является гарантированное качественное соединение и закрепление инструментальной оправки в шпинделе в условиях многоразовых сборок-разборок, за счет обеспечения условий гарантированного самоцентрирования сопрягаемых профилей (установки), а также фиксации оправки с усилием не менее 900 Н без, само раскрепления соединения, а именно: исключение смены баз.
Задача достигается тем, что центрирование соединяемых профильных поверхностей конического отверстия шпинделя и конического профильного хвостовика инструментальной оправки выполняется при компенсации погрешности углового поворота на основе конического профильного неподвижного разъемного соединения с помощью сферического шарнира предусмотренного в конструкции инструментальной оправки, выполненной в виде усеченного конуса профильной поверхности с конусностью 1:10.
На фиг. 1 представлен хвостовик инструментальной оправки с конической профильной посадочной поверхностью с равноосным контуром с числом граней равным трем и конусностью 1:10 с наконечником в виде сферического шарнира.
На фиг. 2 представлены детали сферического шарнира наконечника оправки: 1 - наконечник инструментальной оправки; 2 -переходная втулка; 3 - стержень; 4 - сферическая головка; 5 - грибок; 6 – полусфера.
Соединение шпинделя и инструментальной оправки с наконечником в виде сферического шарнира по коническим посадочным поверхностям хвостовика и отверстия в шпинделе изготовленных в виде трехгранного равноосного контура с конусностью 1:10, с фиксацией инструментальной оправки при величине силы закрепления равной 900 Н, обеспечивает следующие преимущества:
- наконечник в виде сферического шарнира при захвате оправки при автоматической сборке, дает возможность ее поворота относительно продольной оси и тем самым, компенсирует погрешность угловую и линейную, возникшую в результате позиционирования сопрягаемых конических профильных поверхностей оправки и отверстия шпинделя;
- при сборке данной сборочной единицы обеспечивается гарантированное само центрирование, исключение заклинивания, а также повреждение посадочных конических профильных поверхностей деталей соединения, в начальный период их сопряжения.
- наконечник в виде сферического шарнира обеспечивает надежность закрепления инструментальной оправки в отверстии шпинделя при ее установке (базировании и закреплении) с помощью механического устройства захвата.