САМОЦЕНТРИРУЮЩИЙ ПАТРОН

Полезная модель относится к области машиностроения, а в частности -к устройствам для закрепления тонкостенных трубчатых заготовок при обработке на токарных и круглошлифовальных станках.
Известен цанговый патрон для закрепления тонкостенных заготовок конической формы, содержащий корпус, цангу, привод осевого перемещения цанги, подпружиненные опорные элементы, контактирующие с наружной конической поверхностью заготовки. (Патент US №450187 кл. B23B 5/22, 1985 г., пп. 1, 2 формулы изобретения)
Данное устройство позволяет повысить надежность и точность закрепления за счет обеспечения действия сил закрепления одновременно на наружную и внутреннюю поверхности тонкостенной конической заготовки.
Недостатком устройства является невозможность зажима заготовок цилиндрической формы и сложность перенастройки устройства на закрепление заготовок различных типоразмеров.
Известен также патрон для зажима труб, содержащий корпус с размещенным в нем зубчатым колесом с внутренней зубчатой нарезкой и находящиеся в зацеплении с упомянутой внутренней зубчатой нарезкой валы-шестерни, на которых неподвижно установлены зажимные кулачки с выпуклой рабочей поверхностью, причем валы-шестерни установлены в корпусе, зажимные кулачки смонтированы на валах-шестернях попарно, а рабочие поверхности зажимных кулачков выполнены по спирали Архимеда. (Патент РФ №2218245 кл. B23B 31/12, B23Q 3/12, 10.12.2003 г.)
Недостатком данного патрона является низкая надежность и точность закрепления в результате деформации стенок трубы при приложении сил закрепления от зажимных кулачков.
Известно также устройство для закрепления тонкостенных трубчатых заготовок, содержащее основание, на котором установлен корпус с оппозитно расположенными торцевыми поверхностями и сквозным отверстием, в котором расположена зажимная втулка с коническим фланцем, соединенная с приводным механизмом, упругое кольцо круглого сечения, контактирующее с конической поверхностью ведомой втулки, торцевой поверхностью корпуса и внутренней поверхностью заготовки, установленную на корпусе опору, внутри которой установлен упругий элемент кольцевой формы, взаимодействующий с наружной поверхностью заготовки. (Патент №7380798 кл. B23B 31/20, 2005 г., пп. 1, 2 формулы изобретения).
Достоинством устройства является отсутствие деформаций закрепляемых деталей и высокая надежность закрепления.
Недостатком данного устройства является сложность перенастройки устройства на закрепление заготовок различных типоразмеров.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является самоцентрирующий патрон, содержащий корпус с радиальными пазами, в которых установлены ползуны, кинематически связанные с приводной муфтой и сменные кулачки, закрепленные на базовых поверхностях ползунов (А.С. СССР №410877 кл. B23B 31/16, 15.01.1974 г.).
Положительной стороной устройства является возможность закрепления заготовок в широком диапазоне изменения их диаметров за счет перестановки сменных зажимных кулачков.
Недостатком данного устройства является низкая точность закрепления тонкостенных колец и трубчатых заготовок, обусловленная большими деформациями, возникающими при их закреплении.
Технический результат выражается в повышение точности закрепления тонкостенных колец и трубчатых заготовок.
Технический результат достигается тем, что в самоцентрирующем патроне, содержащем корпус с радиальными пазами, в которых установлены ползуны, кинематически связанные с приводной муфтой и сменные кулачки, закрепленные на базовых поверхностях ползунов, в радиальных пазах корпуса оппозитно основным ползунам расположены дополнительные ползуны, на базовых поверхностях которых закреплены дополнительные зажимные кулачки, при этом дополнительные ползуны кинематически связаны с дополнительной приводной муфтой, приводные муфты связаны между собой балансирами, средние оси которых установлены на противоположных концах равноплечего рычага, шарнирно закрепленного на приводном кольце..
Новым в полезной модели является то, что, в радиальных пазах корпуса оппозитно основным ползунам расположены дополнительные ползуны, на базовых поверхностях которых закреплены дополнительные зажимные кулачки, при этом дополнительные ползуны кинематически связаны с дополнительной приводной муфтой, приводные муфты связаны между собой балансирами, средние оси которых установлены на противоположных концах равноплечего рычага, шарнирно закрепленного на приводном кольце.
На фиг. 1 показан предлагаемый патрон, вид спереди; на фиг. 2 - вид сверху; на фиг. 3 - разрез по оси патрона; на фиг. 4 - разрез по оси патрона при закреплении заготовки, имеющей отклонения наружного и внутреннего диаметров; на фиг. 5 - выносной элемент; на фиг. 6 - аксонометрическая проекция предлагаемого устройства с лицевой стороны; на фиг. 7 - аксонометрическая проекция предлагаемого устройства с тыльной стороны.
Самоцентрирующий патрон содержит корпус 1, с жестко закрепленной в нем вставкой 2. Корпус 1 и вставку 2 можно рассматривать как одну жесткую деталь. Использование корпуса 1 и вставки 2 вызвано сложностью изготовления данных деталей за одно целое. В корпусе 1 и вставке 2 выполнены радиальные Т-образные пазы 3. В пазах 3 корпуса 1, установлены ползуны 4 на базовых поверхностях 5 которых закреплены внешние кулачки 6, взаимодействующие с рычагами 7. Рычаги 7 осуществляют кинематическую связь ползунов 4 с приводной муфтой 8.
Оппозитно ползунам 4 в пазах 3 установлены ползуны 9, на базовых поверхностях 10 которых закреплены внутренние кулачки 11, кинематически связанные рычагами 12 с приводной муфтой 13. Приводные муфты 8 и 13 шарнирно соединены осями 14 и 15 с балансирами 16. Средние оси 17 балансиров 16 шарнирно соединены с равноплечим рычагом 18. В отверстии рычага 18 на осях 19 установлено приводное кольцо 20, предназначенное для соединения с приводным механизмом зажима заготовки. Рычаг 18 относительно осей 19 имеет два равных плеча, взаимодействующий своими концами с балансирами 16.
Муфты 8 и 13 имеют выступы со скошенными краями 21 и 22, необходимыми для разжима ползунов 4 и 9.
Для предохранения патрона от попадания стружки служит диск 23 с поверхностью 24 для базирования в осевом направлении заготовки 25.
Стрелками P и Q показаны направления перемещения кольца 20 соответственно при освобождении и закреплении заготовки 25, имеющей форму тонкостенного кольца.
Самоцентрирующий патрон работает следующим образом.
Для раскрытия кулачков 6 и 11 приводное кольцо 20 перемещается в направлении P. Кольцо 20 передает движение рычагу 18, шарнирно закрепленному на осях 19. Равноплечий рычаг 18 приводит в движение балансиры 16, передающие движение муфтам 8 и 13. Равенство плеч рычага 18 относительно осей 19 обеспечивает равенство сил, действующих на балансиры 16, связанных с осями 17, расположенными на его противоположных концах. Муфты 8 и 13 перемещаются в осевом направлении пока их выступы со скошенными краями 21 и 22 не разожмут ползуны 4 и 9, раскрывая кулачки 6 и 11 на максимальную величину.
Заготовка 25 устанавливается в патрон и поджимается к поверхности 24 диска 23.
Реверсируется ход механизма зажима, перемещающего кольцо 20 в направлении Q. При этом тяга 18 перемещает балансиры 16 и муфты 8 и 13 в обратном направлении. Муфты 8 и 13 поворачивают рычаги 7 и 12 перемещающие ползуны 4 и 9 навстречу друг другу до зажима заготовки 25 кулачками 6 и 11. Встречное действие сил закрепления кулачков 6 и 11 взаимно компенсируется, поэтому заготовка 25 закрепляется без деформаций. Равенство плеч балансиров 16 относительно оси 17 обеспечивает равенство сил, действующих на оси 14 и 15, а следовательно и на рычаги 7 и 12. При установке в патрон заготовки 25, имеющей значительные отклонения наружного или внутреннего диаметра происходит поворот рычагов 16 вокруг осей 14, что вызывает относительное смещение муфт 8 и 13 в осевом направлении и поворот рычагов 7 и 12 на разные углы до закрепления заготовки 25. При этом сохраняется равенство сил, действующих на заготовку 25 от кулачков 6, 11, благодаря чему она закрепляется без деформаций.
Применение данной полезной модели позволит повышение точности и надежности закрепления тонкостенных колец и трубчатых заготовок, например, при выполнении операций точения или шлифования. При этом по сравнению с аналогами достигается повышение производительности и точности обработки.