ШПИНДЕЛЬ-ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ ОПРАВКА НА ОСНОВЕ КОНИЧЕСКОГО ПРОФИЛЬНОГО СОЕДИНЕНИЯ

Полезная модель относится к области станкостроения и применяется для неподвижного разъемного соединения шпинделя и инструментальной оправки для передачи крутящего момента, осевой и поперечной силы режущему инструменту в условиях многоразовых сборок-разборок соединений многоцелевого станка с ЧПУ.
Известно моментопередающее соединение шпиндель-инструментальная оправка на основе конического фасонного соединения (патент на полезную модель RU №184076, МПК F16D 1/08); отличающееся тем, что посадочные поверхности отверстия в шпинделе станка и хвостовика инструментальной оправки изготавливаются конической фасонной формы с конусностью 1:10 и имеют в поперечном сечении равноосный контур с числом граней, равным трем; при способе фиксации оправки по величине силы закрепления равной 900 Н, обеспечивающей при автоматической сборке соединения: само центрирование деталей соединения, высокую статическую жесткость и передачу больших крутящих моментов в условиях многоразовой сборки-разборки соединения при смене вспомогательного инструмента и при оборотах шпинделя более 9000 об/мин.
Описанное соединение не может быть использовано в конструкции многоцелевых станков с ЧПУ при требовании к паритетной точности осевого и поперечного положения инструментальной оправки при высокоскоростной обработке изделий и обеспечении быстрого разъема соединения, поскольку имеет ряд недостатков, в том числе:
1. Точность осевого положения инструментальной оправки при числе оборотов шпинделя 95500 об/мин и фиксации осевого положения оправки при силе закрепления 900 Н в условиях многоразовых сборок-разборок до 16,5 мкм.
2. Точность поперечного положения инструментальной оправки при числе оборотов шпинделя 95500 об/мин и фиксации осевого положения оправки при силе закрепления 900 Н в условиях многоразовых сборок-разборок до 4,5 мкм.
paз
3. Затруднительный автоматический разъем (разборка) соединения шпиндель-оправка при замене режущего инструмента для выполнения технологических операций требует приложения сил разборки (раскрепления) не менее F=4000 Н.
Указанные недостатки соединения шпиндель-инструментальная оправка на основе фасонного конического соединения с равноосным контуром с числом граней равным трем, с конусностью 1:10, можно преодолеть путем применения соединения шпиндель-инструментальная оправка на основе конического профильного соединения с равноосным контуром с числом граней равным трем с конусностью 1:4.
Задачей полезной модели является быстрое, качественное соединение и разъединение шпинделя и инструментальной оправки в условиях многоразовых сборок-разборок на многоцелевых станках с ЧПУ за счет обеспечения самоцентрирования деталей соединения при сборке; обеспечения динамической жесткости соединения не менее 700 Н/мкм, а также возможность передачи крутящих моментов не менее 35 Н*м при оборотах шпинделя 95500 об/мин без потери неподвижности соединения и исключения неорганизованной смены баз.
Задача достигается тем, что соединяемые поверхности конического профильного отверстия шпинделя и конического профильного хвостовика инструментальной оправки изготавливаются с технологической шероховатостью 0,32 мкм на основе конического неподвижного разъемного профильного соединения с равноосным контуром с числом граней равным трем поперечного сечения, при конусности 1:4 продольного сечения конуса; угол уклона конуса равен 7,01812°, что больше угла трения 5,73° при коэффициенте трения скольжения 0,1 (в условиях сухого трения), что обеспечивает отсутствие самоторможения и приложение меньшей по величине силы раскрепления не более 2700 Н, а также быстрый разъем соединения без повреждения контактных поверхностей.
На фиг. 1 представлен фрагмент шпинделя с коническим профильным посадочным отверстием, с равноосным контуром, с числом граней равным трем и конусностью 1:4.
На фиг. 2 представлен хвостовик инструментальной оправки с конической профильной посадочной поверхностью с равноосным контуром с числом граней равным трем и конусностью 1:4.
Соединение шпинделя и инструментальной оправки по коническим профильным посадочным поверхностям хвостовика и отверстию в шпинделе изготовленных в виде трехгранного равноосного контура с конусностью 1:4 с фиксацией инструментальной оправки в осевом направлении при величине силы закрепления равной 900 Н и силе раскрепления 2700 Н, обеспечивает следующие преимущества:
- коническая профильная поверхность хвостовика инструментальной оправки при конусности 1:4 продольного сечения, обеспечивает само центрирование инструментальной оправки в шпинделе станка при сборке; при силе закрепления равной 900 Н в условиях многоразовой автоматической сборки с точностью осевого и поперечного положения оправки до 6,5 мкм при числе оборотов шпинделя 95500 об/мин;
- при сборке данной сборочной единицы обеспечивается динамическая жесткость конического профильного соединения с равноосным контуром не менее 700 Н/мкм;
- при разъеме соединения для замены инструментальной оправки для выполнения очередной технологической операции требуется сила разборки (раскрепления) не более 2700 Н, при отсутствии самоторможения, что гарантирует не заклинивание и обеспечивает сохранение качества сопрягаемых контактных посадочных поверхностей соединения шпиндель -оправка и уменьшение времени на смену инструмента автооператором.