Устройство для зажима инструментальной головки при ее смене в приводном шпинделе станка

/155, 3 1)5 В ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИ ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ПАТЕНТ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЖИ МЕНТАЛЬНОЙ ГОЛОВКИ ПРИ В ПРИВОДНОМ ШПИНДЕЛЕ (57) Изобретение относится к ции станков, в частности к уСтр зажима инструментальной гол Е) смене в приводном шпиндЦелью изобретения является надежности зажима и повыш Бюл, А+10Г Веркцойге-Хартштофазер (ОЕ)88.8)(53) 62-229.6(0 МА ИНСТРУЕЕ СМЕНЕ СТАНКА автоматизаойствам для овки при ее еле станка. повышение ение срока17204 В 1 Составитель М.ПуряеТехред М.Моргентал р А,Ога рректор С.Шевку Производственно-издательский комбинат Патент", г, Ужгор Гагарина, 1 Заказ 778 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж. Раушская наб., 4/51720481 службы инструментальной головки. Устройство для смены и зажима инструментальной головки 2 содержит установленное в выемке 6 приводного шпинделя 1 зажимное приспособление, которое зажимает вводимый во входное отверстие 6 приводного шпинделя 1 хвостовик 7 инструментальной головки. Зажимное приспособление содержит зажимную головку 10 с аксиально перемещаемой зажимной тягой 16 и радиальными направляющими отверстиями 22 для размещения зажимных шариков 23. Хвостовик 7 Изобретение относится к автоматизации станков, в частности к устройствам для зажима инструментальной головки при ее смене в приводном шпинделе станка.Цель изобретения - повышение надежности зажима и срока службы инструментальной головки, .На фиг.1 показано устройство для зажима с закрепленной в нем инструментальной головкой, вид сбоку; на фиг,2 - то же, с плоскостями сечения, расположенными с обеих сторон средней продольной оси, образующими между собой угол 120 О, и инструментальной головкой, находящейся вне выемки шпинделя, предназначенной для ее установки, на фиг,З - устройство с хвостовиком инструментальной головки, полностью введенным в выемку шпинделя (начало собственно процесса зажима); на фиг.4 - то же, в конечной позиции зажима; на фиг.5 - разрез А-А на фиг,1 и 4; на фиг.б - часть трубчатого конца хвостовика инструментальной головки, зажимной элемент, зажимной шарик, относящийся к нему сегмент зажимной головки и участок зажима зажимной тяги, аксонометрия; на фиг.7 - устройство, пример исполнения (вместо отдельного служащего для пригонки кольцевого эаплечика на участке выхода выемки шпинделя и, соответственно, кольцевого выступа хвостовика инструментальной головки с целью дополнительного центрирования, а также пеоедачи крутящего момента, действуют торцовые зубцы между торцовыми соприкасающимися . поверхностями приводного шпинделя и инструментальной головки),Устройство действует между приводным шпинделем 1 металлорежущего станка (не показан) и эакрепляемой в нем инструментальной головкой 2. Согласно исполнению по фиг,1 инструментальная головка 2 представляет собой фреэу, Выполненная по окружности инструментальной головки 2 каинструментальной головки выполнен в виде кольцевого цилиндра и снабжен внутренней .кольцевой канавкой 29, на скошенную боковую стенку 30 которой воздействуют с целью зажима своими поверхностями 38 как в направлении зажима 17, так и в направлении раздвигания зажимные элементы 34, установленные с возможностью раздвижения в радиальном направлении вне зажимных шариков 23 на зажимной головке 10. 4 э, п.ф-лы, 7 ил,невка 3, которая в состоянии зажима (фиг.1и 4) находится вблизи свободного концаприводного шпинделя 1, служит для захватарукой робота,оторая подает различные ин 5 струментальные головки 2 одну за другой кприводному шпинделю 1 снова отводит ихназад при смене инструмента. На торцовойстороне 4 приводного шпинделя 1 выполнена соосная с осью 5 поворота шпинделя10 выемка 6 для установки выступающего в вксиальном направлении хвостовика 7 инструментальной головки 2. Позицией 8обозначена ось вращения инструментальной головки 2 исоответственно, средняя15 продольная ось хвостовика 7 инструментальной головки (фиг,2).В основании 9 выполненной в виде глухого отверстия выемки 6 выступает центрированная зажимная головка 10 зажимного20 приспособления 11, приводимого со стороны станка,При этом диаметр цилиндрической зажимной головки таков, что вокруг нее с соответствующим промежутком 1225 относительно внутренней стенки 13 выемки6 остается кольцевая промежуточная полость 14 в выемке 6.Хвостовик 7 инструментальной головки2 вводится в аксиальном направлении 15 в30 полость 14 выемки 6 шпинделя и зажимается в ней зажимным устройством.В зажимной головке 10 эажимного приспособления установлена эажимная тяга 16,имеющая возможность перемещения в ак 35 сиальном направлении 15 приводногошпинделя 1. Направление зажима тяги 16обозначено позицией 17, Направление разжима противоположно направлению стрелки 17, Зажимная тяга 16 имеет по40 периферии продольный паз 18, в которыйвходит конец 19 ввинчиваемого в зажимнуюголовку 10 в радиальном направлении устаносочного винта 20, За счет этого зажимная5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 тяга 16 не имеет возможности поворота внутри зажимной головки 10. Зажимная головка 10 монтируется в рабочем шпинделе 1 как отдельная деталь и фиксируется в монтируемом положении стопорным винтом 21.В зажимной головке 10 во входящей в выемку 6 осевой части выполнены радиальные направляющие отверстия 22, в которых размещено по одному зажимному шарику 23, Всего по периферии зажимной головки 10 равномерно распределены три шарика 23 и, соответственно, три направляющих отверстия 22. Поэтому соседние оси 24 направляющих отверстий 22 образуют между собой угол 25, равный 120 фиг.5).Зажимные шарики 23 расходятся радиально наружу эа счет осевого движения зажимной тяги 16 в направлении 17 зажима. Таким образом они обеспечивают зажим инструментальной головки 2 в приводном шпинделе 1,Хвостовик 7 инструментальной головки на свободном концевом участке 26 выполнен в.виде трубы или концентричного относительно оси 8 вращения цилиндра, внутренняя полость 27 которого ограничена внутренней цилиндрической поверхностью 28, Во внутренней цилиндрической стенке 28 также концентрично относительно оси 8 вращения выполнена внутренняя кольцевая канавка 29; которая на стороне затяжки со стороны станка имеет боковую стенку 30 с наклоном в виде внутреннего конуса, Стенка 30 канавки образует с осью 8 вращения и, соответственно, с осью 5 поворота шпинделя острый угол 31, сходящийся в направлении зажима.На уровне направляющих отверстий 22 на периферийной поверхности 32 зажимной головки 10 выполнена кольцевая канавка 33, в которой в углублении и без возможности перемещения в аксиальном 15 и окружном направлениях (фиг.6), но с возможностью радиального движения установлены три зажимных элемента 34, Каждый зажимной элемент 34 на своей внутренней стороне 35 испытывает давление зажимного шарика 23. Зажимные элементы 34 выполнены в виде кольцевых сегментов (фиг,5 и 6). Их концы в сторону периферии расположены с промежутком 36 друг от друга. Зажимные шарики 23 нажимают на зажимные элементы 34 в месте вкладышей 37, размещенных на их внутренних сторонах 35. Зажимные элементы 34 выполненными в виде конических сегментов поверхностями 38 воздействуют на боковую стенку 30 внутренней кольцевой канавки 29 хвостовика 7 инструментальной головки, создавая давление зажима. При радиальном движении зажимных шариков 23 зажимные элементы 34 оказывают на хвостовик 7 давление изнутри, действующее как аксиально в направлении 17 зажима, так и радиально в направлении 39 разжима, который упруго раздвигается и осуществляет зажим по поверхности с внутренней стенкой 13 выемки 6. Одновременно инструментальная головка 2 фланцевой поверхностью прижимается в аксиальном направлении 15 к торцовой стороне 4 приводного шпинделя 1.Наружная окружность 40 хвостовика 7 инструментальной головки выполнена в виде цилиндрической пригоночной цапфы, которая вводится с посадкой скольжения в выполненную в виде цилиндрического отверстия выемку 6 приводного шпинделя 1. Зажимные элементы 34 на стороне, противоположной зажимным поверхностям 38, имеют фаски 41 в виде конического сегмента, которые образуют с осью 8 вращения и, соответственно, с осью 5 поворота шпинделя острый угол 42, сходящийся в направлении к инструментальной головке 2,Кромка 43 отверстия внутренней полости 27 хвостовика инструментальной головки 2 снабжена скошенной фаской 44.Передний участок по кромке выемки 6, граничащий с торцовой стороной 4 приводного шпинделя 1, выполнен в виде цилиндрического кольцевого уступа 45, Уступ 45 имеет внутренний диаметр, который больше внутреннего диаметра стенки 13 выемки 6. Внутренняя окружная стенка цилиндрического кольцевого уступа 45 образует место 46 посадки для соответствующего кольцевого выступа 47 хвостовика 7 инструментальной головки. Кольцевой выступ 47 хвостовика 7 расположен вне трубчатого концевого участка 26 хвостовика 7, При соединении (фиг.3 и 4) кольцевой выступ 47 хвостовика 7 инструментальной головки заканчивается с образованием свободной полости 48 с аксиальным промежутком 49 перед торцовой поверхностью 50 цилиндрического кольцевого уступа 45,Между внутренней стенкой кольцевого уступа 45 и внутренней стенкой 13 выемки 6 приводного шпинделя 1 расположена переходная кольцевая поверхность 51, выполненная в виде внутреннего конуса и действующая как входная фаска. На торцовом конце 52 хвостовика 7 наформовано кольцевое утолщение 53, наружный диаметр которого меньше наружного диаметра окружности 40 хвостовика 7, Окружность кольцевого утолщения 53 отделена от наружной окружности 40 хвостовика 7 кольцевой канавкой 54, Переходящая в наружную окружность 40 хвостовика 7 боковая повер 1720481хность 55 кольцевой канавки 54 имеет фор- элемента 34. Но их можно объединить в одму усеченного конуса, но цельное открытое с одной стороны и раЗажимные элементы 34 в положении диально раздвигаемое зажимное кольцо, покоя (фиг.2) не выступают за периферий- установленноевокружающейзажимнуюгоную. поверхность 32 зажимной головки 10, 5 ловку 10 кольцевой канавке 33.имеющей направляющий паз 56. Исходное положение для зажима инстЗакимные элементь, 34 имеют аксиаль- рументальной головки 2 в приводном шпинный выступ 57, входящий в зацепление с деле 1 изображено на фиг.2. Сначала в направленной радиально наружу направ- выемку 6 приводного шпинделя 1 вводится ляющей 56 на нижней боковой стенке 10 инструментальная головка 2 с хвостовиком кольцевой канавки 33 для того, чтобы обес до упора торцовой сопряженной поверхпечить возможную только в радиальном ности 63 инструментальной головки 2 в торнаправлении 39 подвижность зажимных цовую сторону 4 приводного шпинделя 1. элементов 34. Это является исходным положением зажиНа зажимной головке 10 установлено 15 ма. В этом положении зажима эажимная ограничительное устройство, обеспечиваю- тяга 16 подтягивается в направлении 17 защее радиальное перемещение зажимных жима, При этом зажимные шарики 23 выхоэлемен 1 ов 34 в напоавлении 39 разжима. дят из фиксирующих выемок 66 эажимной Оно состоит из ввинчиваемых с торцовой тяги 16, Они нагружаются окружной поверстороны 58 эажимной головки 10 винтов 59 20 хностью зажимных конических поверхнобез головок, которые передними концами стей 65 и о"."ходятся в направлении 39 60 проходят через верхнюю боковую стенку раэжима, Исходное положение разжима кольцевой канавки 33 эажимной головки 10 изображено на фиг.3. С продолжением двии расположены на пути радиального пере- жения зажимной тяги 16 в направлении 17 мещения зажимных элементов 34. Пере зажима нагружаемыенаихвнутреннейстодние концы 60 винтов 59 образованы при роне 35 эажимнымишариками 23 зажимные этом шариками 61, нагруженными пружина- элементй 34 также вытесняются в направлеми в направлении ввинчивания. Эти шарики нии 39. При этом их поверхности 38 зажима нагружают в положении ослабления инстру- накладываются на боковую стенку 30 внут- ментальной головки 2 и, соответственно, 30 ренней кольцевой канавки 29 хвостовика 7 при находящихся в исходном положении за- инструментальной головки. При этом они жимных элементах 34 (фиг,2) поверхности оказывают внутреннее давление на хвостофасок 41 зажимных элементов по типу ша- вик 7, действующее как аксиально в направрикового фиксатора, лении 17 зажима, так и радиально вПри выполнении устройства по фиг,7 35 направлении 39 разжима, Под действием на торцовой стороне 4 приводного шпин- давления в направлении 39 концевой учаделя 1 имеются торцовые зубцы 62, с кото- сток 26 хвостовика 7 слегка растягивается рыми в положении ввода или зажима наружу вблизи внутренней кольцевой кавходят в зацепление (фиг,3 и 4) располо- навки 29. Это растяжение осуществляется в женные на сопряженной поверхности 63 40 пределах упругой деформации, Однако инструментальной головки 2 торцовые зуб- вследствие относительно точной пригонки цы 64, В этом варианте исполнения торцо- между наружной окружностью 40 хвостовивые зубья 62 и 64 выполняют функцию ка 7 и внутренней стенкой 13 выемки б приточняо центрирования инструментальной водного шпинделя 1 этого растяжения головки 2 относительно приводного шпин достаточнодля создания надежногосиловоделя 1, поэтому исключается необходи- го замыкания между хвостовиком 7 и примость точного центрирования с помощью водным шпинделем 1. При этом точная кольцевого уступа 45 и кольцевою выступа пригонка достигается посредством взаимо, На верхнем свободном конце эажимной действия кольцевого уступа 45 и кольцевого тяги 16 выполнены зажимные конические 50 выступа 47, приводного шпинделя 1 и инстповерхности 65, сближающиеся в направле- рументальной головки 2 (фиг.1 - 6). В варианнии 17 оси 5 поворота шпинделя, На ниж- те по фиг.7 точное центрирование н е м ко н ц е зажим н ы х к о н и ч е с к их обеспечивается посредством взаимодейстповерхностей 65 выполнены фиксирующие вия торцовых зубьев 62 и 64.выемки 66 для размещения зажимных ша Для ослабления зажимного соединенияриков 23 в исходном положении. Ка верхней эажимная тяга 16 перемещается в аксиалькромке выемки 6 со стороны инструмента ном направлении 15, противоположном навыполнена фаска 67, правлению 17 зажима, до тех пор, покаВ описанных вариантах исполнения закимныешарики 23 снованезаймутполопредусмотрено три отдельных зажимных женде в фиксирующих выемках 66 на верхнаправлении приводного шпинделя и взаимодействия с зажимными элементами, ограниченными в перемещении в аксиальном направлении и радиально расходящимися 5 при аксиальном перемещении тяги, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности зажима и повышения срока службы инструментальной головки, наружная поверхность хвостовика последней 0 выполнена в виде цилиндрической пригоночной цапфы с кольцевым уступом со стороны опорной поверхности инструментальной головки с диаметром большим, чем внутренний диаметр выемки в средней час ти кольцевой полости приводного шпинделя, и кольцевой фаской со стороны торца хвостовика, отделенной кольцевой канавкой от средней части хвостовика инструментальной головки, а на его внутренней 0 поверхности также со стороны торца хвостовика выполнена фаска, причем на внутренней поверхности кольцевой полости приводного шпинделя в месте ее сопряжения с цилиндрическим уступом хвостовйка 5 инструментальной головки выполнена кольцевая посадочная проточка, сопряженная с кольцевой полостью средней части приводного шпинделя конусной входной фаской.2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что зажимные элементы снабженызажимными поверхностями, выполненными в виде сегментов наружного конуса, соответствующих боковой стенке канавки внутренней поверхности хвостовика инструментальной головки, выполненной в виде внутреннего конуса.3. Устройство по п,1, отл и ч а ю щеес я тем, что отделяющая кольцевую фаску от средней части хвостовика инструментальной головки канавка выполнена конусной.4. Устройство по п.2,отл ич а ю щеее я тем, что зажимные элементы имеют по крайней мере один выступ, установленный с возможностью взаимодействия с дополнительно выполненной в зажимной головке направляющей, установленной радиально наружу,5, Устройство по пп. 2 и 4, о т л и ч а ющ е е с я тем, что зажимные элементы ограничены в перемещении в направлении их раздвижения посредством дополнительно введенных фиксаторов, выполненных в виде регулируемых шариковых фиксаторов. нем конце зажимнол тяги 16, в результате чего обеспечивается исходное положение зажимного приспособления. В данный момент или, соответственно, во время этого перемещения зажимной тяги 16 инструментальная головка 2 отводится входящим в зацепление с канавкой 3 манипулятором робота в направлении, противоположном направлению 17 зажима. При этом боковая стенка 30 внутренней кольцевой канавки 29 1 через поверхности 38 прижимает зажимные элементы 34 в радиальном направлении внутрь до тех пор, пока зажимные элементы 34 не будут выступать за периферийную поверхность 32 зажимной головки 10 и, следо вательно, не будут препятствовать полному отводу хвостовика 7 инструментальной головки. В этом положении шарики 61 винтов 59 без головок нагружают плоскости фасок 41 зажимных элементов по типу шариковых. 2 фиксаторов. Таким образом они удерживают зажимные элементы 34 без потерь в их исходном положении, даже если в этом положении приводной шпиндель 1 совершает вращение, в результате которого на зажим ные элементы 34 действуют центробежные силы. После отвода хвостовика 7 инструментальной головки из выемки 6 приводного шпинделя 1 выемка 6 готова для приема новой головки 2 с другим инструментом. 3 Цикл смены инструментальной головки заканчивается.Формула изобретения1. Устройство для зажима инструментальной головки при ее смене вприводном 35 шпинделе станка, содержащее соосную с осью поворота шпинделя выемку, образующую кольцевую полость под хвостовик инструментальной головки, имеющий со стороны ввода в приводной шпиндель коль цевую полость с кольцевой канавкой на внутренней поверхности, боковая стенка которой, совпадающая с направлением зажима головки, образует острый угол с осью приводного шпинделя, приводимое со сто роны станка эажимное приспособление с зажимной головкой, взаимодействующей с хвостовиком головки при вводе последнего в аксиальном направлении в кольцевую полость шпинделя для его зажима посредст вом зажимной тяги, установленной в центральном отверстии зажимной головки с возможностью перемещения в аксиальном