РАЗЖИМНАЯ ОПРАВКА ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ И ЦЕНТРИРОВАНИЯ ДЕТАЛИ СО ШЛИЦЕВЫМ ОТВЕРСТИЕМ С ЭВОЛЬВЕНТНЫМИ ШЛИЦАМИ

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована для закрепления и центрирования деталей со шлицевым отверстием для обработки на металлорежущем станке и в контрольно-измерительных приспособлениях.
Известна самоцентрирующая разжимная оправка для крепления втулки при обточке или шлифовке с применением трех концентрично расположенных конусных втулок, перемещаемых для зажима изделия в осевом направлении, содержит сепараторы, в которых размещены шарики, взаимодействующие с коническими поверхностями втулок (см. авт. свид. SU№84440, МПК 49а, опубликовано 26.09.1949).
Известна разжимная шариковая оправка, содержащая корпус, выполненным цельным, два пояса центрирования с разжимными элементами, выполненными в виде шариков, сепараторы, разделяющие шарики, два подвижных вдоль корпуса конических разжимателя с цилиндрическими поверхностями, направляющие разжимателей, выполненных в виде внутренней цилиндрической поверхности, узел управления их перемещением и возвратные пружины (см. авт. свид. SU№1118849, МПК G01B 5/25, опубликовано 15.10.84).
4
Известна разжимная оправка, в корпусе которой расположены упругодеформируемый элемент, опорная и нажимная втулка, где на поверхности упругодеформированного элемента выполнены сквозные прорези, образующие между собой равные перемычки, смещенные одна относительно другой в осевом направлении из условия образования винтовой поверхности (см. авт. свид. SU№1379013, МПК В23В 31/40, опубликовано 07.03.88).
Известна разжимная оправка, содержащая корпус с граненой рабочей поверхностью и установленный на корпусе сепаратор с продольными пазами с размещенными в них цилиндрическими роликами, снабжена дополнительными роликами, а в сепараторе над каждым продольным пазом выполнен выступ с боковыми окнами, предназначенными для размещения дополнительных роликов, установленных попарно и симметрично относительно каждого основного ролика (см. авт. свид. SU№1553273, МПК 5В23В 31/40, опубликовано 30.03.90).
Известна разжимная оправка, содержащая пружинные элементы и корпус, на одном конце которого выполнен установочный конусный хвостовик, а на втором - резьба и установлена зажимная гайка, дополнительно снабжена двумя фиксирующими пружинами и поворотной гайкой с пазами, установленной перед зажимной гайкой, на корпусе выполнен выступ с пазами, расположенными через равные промежутки окружности, аналогичные пазам на поворотной гайке, при этом пружинные элементы выполнены в виде плоских пластин, один конец каждой из которых с помощью одной фиксирующей пружины зафиксирован в пазу выступа корпуса, а второй с помощью второй фиксирующей пружины - в пазу поворотной гайки (см. патент RU №2168398, МПК В23В 31/40(2000.01), опубликовано 10.06.2001).
Известна оправка разжимная, содержащая шарики, стержень, неподвижную упорную, промежуточную и нажимную втулки, последовательно установленные на стержне, причем промежуточная и нажимная втулки с возможностью осевого перемещения, механизм перемещения и фиксации нажимной втулки, при этом шарики расположены между втулок, для чего на боковых поверхностях втулок, по крайней мере, у одного из торцов выполнены скосы, и упругий сепаратор, охватывающий шарики, где промежуточная втулка и сепаратор разделены на две части поперек оси стержня, причем часть промежуточной втулки, расположенная со стороны нажимной, зафиксирована на стержне и через нее пропущены осевые толкатели, имеющие возможность контакта с другой частью промежуточной втулки и снабженные механизмом перемещения и фиксации (см. патент RU №62854, МПК В23В 31/40(2006.01), опубликовано 10.05.2007).
Известна разжимная оправка, содержащая шпиндель с наружной конической поверхностью, сменный упругий элемент в виде втулки с прорезями, имеющей возможность перемещения относительно конической поверхности в осевом направлении и фиксирования крепежными элементами, снабжена шайбой, жестко установленной на шпинделе, при этом втулка выполнена из фрикционного материала и имеет продольные прорези, выходящие на разные торцы и попеременно чередующиеся между собой, наружный профиль втулки идентичен внутреннему профилю посадочного отверстия, причем втулка при установке детали имеет возможность перемещения в осевом направлении на величину, которая определяется условиями, соответствующими зависимости: Мтр=К-Мсопр (см. патент RU №2519708, МПК В23В 31/40(2006.01), опубликовано 20.06.2014).
Известна самоцентрирующая разжимная оправка с рабочими кулачками, которые выполнены в виде упругих полугильз, радиусы наружных рабочих поверхностей которых больше радиуса базового отверстия и имеют продольные прорези, расположенные по центру рабочей поверхности (см. авт. свид. SU№424670, МПК 23b 31/40, опубликовано 25.04.74).
Известные решения не обеспечивают точности и надежности при базировании, кроме того, установка детали осуществляется по торцевой поверхности и центральному отверстию, нет возможности базирования детали с центральным конусным отверстием, не предусматривает крепление детали с коническим внутренним отверстием, не предохраняет от динамических нагрузок.
Прототипом к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является разжимная оправка, содержащая корпус с наружной конической поверхностью, упругий элемент в виде втулки, наружная поверхность которой образована цилиндрическими поверхностями разного диаметра, причем цилиндрическая поверхность большего диаметра предназначена для взаимодействия с конической поверхностью корпуса и для базирования детали, при этом на ней равномерно по окружности выполнены прорези, параллельные продольной оси корпуса, а цилиндрическая поверхность меньшего диаметра выполнена со стороны одного из торцов втулки и предназначена для взаимодействия с зажимной гайкой, дополнительно содержит сепаратор в виде тонкостенной втулки с наружными эвольвентными шлицами и прорезями, в которых на упругих осях размещены шарики, сферическая поверхность которых выступает над поверхностью шлицев (см. патент RU №130532, МПК В23В 31/40(2006.01), опубликовано 27.07.2013).
Данное техническое решение не обеспечивает точности базирования, а именно не позволяет повысить технологичность конструкции сепаратора без установки точности базирования, кроме того имеется сложность разборки конструкции ввиду запрессовки штифтов в упругий элемент, так как при этом выбивание штифтов становится невозможным, а размер свободного конца недостаточен для зажима инструмента.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повышение технологичности конструкции без усложнения ее контроля и с сохранением ее прочности и надежности при эксплуатации.
Поставленная задача решается тем, что разжимная оправка для закрепления и центрирования детали со шлицевым отверстием с эвольвентными шлицами, содержащая корпус, установленный на корпусе упругий элемент в виде втулки, наружная поверхность которой образована цилиндрическими поверхностями, причем цилиндрическая поверхность большего диаметра предназначена для базирования детали, при этом на ней равномерно по окружности выполнены прорези, а цилиндрическая поверхность меньшего диаметра выполнена со стороны одного из торцов втулки, содержит сепаратор в виде тонкостенной втулки с наружными шлицами и прорезями, в которых на упругих осях размещены шарики, сферическая поверхность которых выступает над поверхностью шлицев, угловая ориентация сепаратора и втулки осуществлена друг относительно друга с помощью штифтов, где шлицы сепаратора выполнены трапецеидальными с углом  между боковой стороной и плоскостью симметрии, связанным с углом  образованным плоскостью симметрии эвольвентного шлица детали, и отрезком, соединяющим точки боковой стороны данного шлица на диаметре впадин и вершин, с помощью формулы
где z - число шлицев;
H
z - число шлицев сектора для контроля их размеров, определяемое по формуле с округлением до ближайшего числа
при этом штифты угловой ориентации запрессованы в сепаратор и входят с гарантированным зазором в сопрягаемую прорезь втулки, выполненную напроход со стороны ее большего диаметра.
Совокупность отличительных признаков, заключающаяся в том, что шлицы сепаратора разжимной оправки выполнены трапецеидальными с углом  между боковой стороной и плоскостью симметрии, связанным с углом  образованным плоскостью симметрии эвольвентного шлица детали, и отрезком, соединяющим точки боковой стороны данного шлица на диаметре впадин и вершин, с помощью формулы
где z - число шлицев;
H
z - число шлицев сектора для контроля их размеров, определяемое по формуле с округлением до ближайшего числа
при этом штифты угловой ориентации запрессованы в сепаратор и входят с гарантированным зазором в сопрягаемую прорезь втулки, выполненную напроход со стороны ее большего диаметра, что положительно влияет на повышение технологичности конструкции.
Полезная модель поясняется следующими чертежами:
фиг. 1 - разжимная оправка, общий вид (в изометрии в разрезе);
фиг. 2 - то же, вид А на фиг. 1 (увеличено);
фиг. 3 - то же, в разрезе Б-Б фиг. 1 (увеличено);
фиг. 4 - то же, вид В на фиг.3 (увеличено);
фиг. 5 - сепаратор разжимной оправки в поперечном разрезе (увеличено);
фиг. 6 - то же, вид Г на фиг. 5, когда  (увеличено);
фиг. 7 - то же, вид Г на фиг. 5, когда  (увеличено);
Разжимная оправка для закрепления и центрирования детали со шлицевым отверстием с эвольвентными шлицами содержит корпус 1 с наружной конической поверхностью 2, где на корпусе расположен упругий элемент 3 в виде втулки с внутренним коническим отверстием 4, наружная поверхность которой образована цилиндрическими поверхностями, где цилиндрическая поверхность 5 большего диаметра предназначена для базирования детали, а цилиндрическая поверхность 6 меньшего диаметра выполнена со стороны одного из торцов втулки 3 и предназначена для взаимодействия с зажимной гайкой 7. При этом на цилиндрической поверхности большего диаметра равномерно по окружности выполнены прорези 8, благодаря которым втулка 3 становится упругой. Кроме того, разжимная оправка содержит сепаратор 9 в виде тонкостенной втулки с наружными шлицами 10 и прорезями 11, в которых на упругих осях 12 размещены шарики 13, сферическая поверхность которых выступает над поверхностью шлицев 10, причем угловая ориентация сепаратора 9 и втулки 3 осуществлена друг относительно друга с помощью штифтов 14, которые запрессованы в отверстие 15 сепаратора 9 и входят с гарантированным зазором в сопрягаемую прорезь 16 втулки 3, причем штифты 14 предназначены для угловой ориентации сепаратора 9 относительно втулки 3 и одновременно для исключения их взаимного поворота, а прорезь 16 выполнена напроход со стороны торца втулки 3 ее большего диаметра.
Кроме этого, шлицы 10 сепаратора 9 выполнены трапецеидальными с углом  между боковой стороной 17 и плоскостью симметрии, связанным с углом  образованным плоскостью симметрии эвольвентного шлица 18 отрезком, соединяющим точки боковой стороны шлица на диаметре впадин и вершин, где указанные углы  и  связаны с помощью формулы:
где z - число шлицев;
H
z - число трапецеидальных шлицев сектора для контроля их размеров;
H
число z определяется по формуле с округлением до ближайшего целого числа:
Процесс работы разжимной оправки осуществляется следующим образом.
Оправку вводят в шлицевое отверстие изделия 19, ориентируя его по шлицам 10 и прижимая к подпружиненным упорам 20. После этого вращением гайки 7 перемещают упругую втулку 3 вдоль оси корпуса 1. Втулка 3 сопрягается с конической поверхностью 2 корпуса 1 и деформируется в радиальном направлении, воздействуя на шарики 13. При этом происходит деформирование упругих осей 12 до тех пор, пока все шарики не упрутся в боковые стороны 21 шлицев изделия 19. При этом будет обеспечено точное центрирование изделия относительно оси делительного цилиндра шлицевого отверстия. Для освобождения изделия гайку 7 вращают в противоположную сторону. Лепестки втулки 3 сходятся в радиальном направлении к центру, а шарики 13 под воздействием упругих сил возвращаются в исходное положение.
Проектирование параметров трапецеидальных шлицев 10 сепаратора 9 предваряется расчетом эвольвентных шлицев 18 сепаратора 9. Сперва находится угол  характеризующий указанные эвольвентные шлицы, и только после этого - параметры заменяющих эвольвентные шлицы 18 трапецеидальных шлицев 10.
H
H
Контроль толщины шлицев 10 сепаратора 9 осуществляется путем измерения размера Н сектора для контроля, состоящего из zH - числа трапецеидальных шлицев, при этом боковые стороны 22 и 23 крайних зубьев этого сектора параллельны друг другу, что обеспечивается за счет выполнения угла  по вышеприведенной формуле (вне зависимости от числа z). Сам профиль шлицев 10 выполнен так, где поверхность впадины представляет собой хорду окружности, благодаря чему его изготовление в единичном производстве не вызывает никаких сложностей, поскольку отпадает необходимость в специальном профилировании инструментов. Исключение потерь прочности при переходе от эвольвентных шлицев 18 к трапецеидальным шлицам 10 обеспечивается за счет как можно близкого выбора угла  к углу  путем определения числа z по вышеприведенное формуле - в этом случае разность углов  и  лежит в интервале [0; 90°/z), а площади поперечных сечений максимально близки.
Таким образом, заявляемое техническое благодаря выполненных трапецеидальных шлицев сепаратора с углом  между боковой стороной и плоскостью симметрии, связанным с углом  и отрезком, соединяющим точки боковой стороны данного шлица на диаметре впадин и вершин, а также, что штифты угловой ориентации запрессованы в сепаратор и входят с гарантированным зазором в сопрягаемую прорезь втулки, выполненную напроход со стороны ее большего диаметра, положительно влияет на повышение технологичности конструкции.
Заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании с применением ранее освоенных технологий.