Автомотический поводковый патрон

(5,)4 В ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ-229.3ое свВ 23 ред лорежущих стан - повьппение нак л(088.8)идетельство СССВ 33/00, 1980 АВТОМАТ Изобрет нию, а Шим кру бработк Цель из ВОДКОВЬЙ ПАТРОНится к станкостройствам, пент на деталь менно к ящий мом на метал бретения1388197 И Ю Л 1Фиг. 17 П-П 22 27 25 юг. 18 220 Составитель А. ГаврюшинРедактор М. Бандура Техред Л.Сердюкова Корректор В. Бутяга Заказ 1538/16 Тираж 880 Подписное ВН 161 ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 41388197 51015 25 30 35 40 дежности зажима и качества обработки,Устройство содержит механизм привода эажимных кулачков, выполненный в виде махового колеса 34, связанного промежуточными шестернями 18 и 19 с приводными осями 13 и 14, механизм компенсации эксцентриситета заготовки, выполненный в виде пружин кручения 23 и муфт 24-25, размещенных межИзобретение относится к станкостроению, а именно к устройствам для передачи крутящего момента на деталь при обработке на металлорежущих станках.Целью изобретения является повышение надежности зажима и качества обработки.На фиг, 1 показан патрон, вид с рабочего торца; на фиг,2 - разрез А-А на фиг,1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.2; на Фиг,4 - разрез В-В на фиг. 3; на фиг.5 - р эрез Г-Г на фиг, 3; на фиг.6 - разрез Д-Д на фиг.5; на фиг,7 - разрез Е-Е на фиг.2; на фиг.8- разрез Ж-Ж на фиг.7; на фиг.9 - разрез З-З на фиг.2; на фиг.10 - обойма меньшего диаметра, вид спереди; на фиг.11 - разрез И-И на фиг.10; на фиг,12 - разрез К-К на фиг,10; на фиг.13 - вид Л на фиг.10; на фиг,14 - поводок меньшего диаметра, вид спереди; на фиг.15 - разрез М-М на фиг. 14; на фиг.16 - вид Н на фиг.15; на фиг.17 - разрез 0-0 на фиг.2 (положение при раскрытии зажимных кулачков); на фиг.18 - разрез П-П на фиг.2.Автоматический поводковый патрон содержит фланец 1, который установлен в выточке планшайбы станка и закреплен на ней болтами 2, В выемках на заднем торце фланца 1 имеются отверстия для болтов 3, которыми прикрепляются к нему фланец кожуха 4, а также отверстие для болтов 5 для эак" репления фланца 6, предназначенного для регулировки пружины 7 кручения.На переднем торце фланца 1 имеется кольцевая выточка для помещения цилиндрической части фланца 6 и пружиду приводными осями 13 и 14 и осями26 зажимных кулачков 84. Кроме того,патрон содержит механизм равномерного распределения усилий зажима имеханизм освобождения поводков, несущих эажимные кулачки 84 в радиальномнаправлении. Наличие указанных механизмов обеспечивает надежность зажимаи повышает качество обработки, 18 ил,1 ны 7. В резьбовом отверстии фланца 1 помещен хвостовик 8 ступицы 9 патрона.Ступица 9 предназначена для закрепления на ней частей патрона. На цилиндрической части ступицы 9 помещены шарикоподшипники 10, закрепленные кольцами 11. На торце ступицы 9 по двум концентрическим окружностям меньшего и большего диаметров размещены по три отверстия, в каждом из которых на шарикоподшипниках 12 помещены приводные оси 13 и 14. Шарикоподшипники 12 с одной стороны упираются во фланцы втулок 15, закрепленных на передней плоскости ступицы 9при помощи болтов 16, а с другой стороны они закреплены кольцами 17.На концах осей 13 и 14 жестко посажены шестерни 18 и 19. На осях 13 и 14 имеются уплотнительные буртики 20 и шейки, на которые надеты стаканы 21 с уплотнительными буртиками 22.На стаканы 21 надеты пружины 23 кручения, концы которых закреплены с одной стороны в гнездах стаканов 21, с другой - в гнездах 13 и 14. На передних торцах стаканов 21 имеются выемы 24 для помещения выступов 25 (по принципу кулачково-дисковой муфты) осей 26 сменного поводка 27. Шестерни 18 попарно соединены промежуточными шестернями 28 с шестернями 19.На заднем торце диска ступицы 9, имеются два выступа 29 со сквозными отверстиями, в которых помещены шарики 30 и два выступа 31, на которых при помощи болтов 32 закреплены упоры 33.На шарикоподшипниках 10 посажено маховое колесо 34, На заднем торце1 О махового колеса 34 имеется кольцеваявыточка для помещения пружины 7 исквозное отверстие для закрепленияодного конца пружины 7. Второй конецпружины 7 закреплен в отверстие вступице фланца 6. На переднем торцемахового колеса 34 имеется круговаявыточка для помещения шестерни 35,закрепленной гужонами 36. Она входитв зацепление с шестернями 19, Крометого, на переднем торце махового колеса 34 имеется два дуговых выступа37 и 38 с гнездами 39. На образующеймахового колеса 34 имеется выем дляпомещения зуба 40 запорного колеса 41 и другой выем для помещения пружины 42, один конец которой при помощивинта 43 прикреплен к маховому колесу 34, а второй при помощи винта 44прикреплен к запорному колесу 41,Пружина 42 стремится повернуть запорное колесо против часовой стрелки.На образующей махового колеса 34 посажен шарикоподшипник 45, на котором посажено запорное колесо 41. В отверстии запорного колеса 41 имеется дуговой выем для помещения пружины 42,На переднем торце запорного колеса 41 имеется два серповидных выступа 46 со скошенными упорами 47 на задних концах, взаимодействующих с шариками 30На переднем торце ступицы 9 при помощи болтов 48 закреплена обойма 49 большого диаметра, предназначеннаядля закрепления на ней сменного поводка большего диаметра (не показан).В диске обоймы 49 имеется цилиндрическое отверстие, в котором помещендиск легкосъемной обоймы 50 малогодиаметра. На образующей цилиндрического отверстия имеется три канавки 51, предназначенные для проходов выступов 52, имеющихся на диске малойобоймы 50, В конце канавок 51 с одной стороны сделаны выемки 53, в которые входят выступы 52 (при повороте малой обоймы на некоторый угол). Для фиксации обоймы 50 в цилиндрическом отверстии обоймы 49 в дискеступицы 49 смонтирована защелка 54 спружиной 55 и гайкой 56. На дискеобоймы 50 имеется три выступающих . вперед сегмента 57, равномерно распа"ложенные по концентрической окружности, с дуговыми выступами 58, которыевходят в дуговые выемки фиксатора 59. 15 20 25 30 35 40 45 50 55 На сегментах 57 в ходовом направлении выполнены глухие цилиндрические отверстия, в которых помещеныплунжеры 60 (с уплотнительными кольцами). Эти отверстия при помощи каналов 61 соединены с замкнутой коль. цевой полостью 62, заполненной машин.ным маслом.С другой стороны на сегментах 57выполнены выемки для помещения проушин двуцлечих рычагов 63. Короткиеплечи 64 рычагов 63 предназначены дляцентрирования сменного поводка 27 при взаимодействии с упорами 65, имеющимисяйа задней плоскости поводка 27, Кбольшему плечу двуплечего рычага 63при помощи заклепок прикреплен груз66, Двуплечий рычаг 63 на оси 67 может поворачиваться на некоторый угол.Пружина 68, прикрепленная одним концом к зацепу 69, а другим надета наголовку заклепки 70, стремится повернуть двуплечий рычаг 63 по часовойстрелке,На одном сегменте 57 выполненорезьбовое отверстие, сообщающееся сканалом 61. Оно предназначено для заливки масла в замкнутую полость 62.В это отверстие ввинчивается заглушка71, которая фиксируется гайкой 72.На диске обоймы 50 имеется триовальных отверстия 73 для проходавтулок 15, а в центре - отверстие 74для прохода центра станка (токарногоили круглошлифовального) и кольцеваявыточка 75 для помещения пружин 68.Фиксатор 59 предназначен для фиксации поводка 27 на обойме 50. Фиксатор 59 может поворачиваться вокругсвоей оси на некоторый угол, причемв крайних положениях он запираетсязубом 76 плоской пружины 77, закрепленной в пазу, выполненом на передней плоскости большей обоймы 49, который входит при этом в вырезы, имеющиеся на торцах дуговых выступов 78фиксатора 59,На внутренних поверхностях дуговыхвыступов 78 имеются дуговые буртики79, взаимодействующие с дуговыми выступами 58. На плоскости диска 80 фиксатора 59 имеется отверстие, на образующей которого сделано три выреза(не показано) для прохода фигурныхвыступов 81 поводка 27.Поводок 27 предназначен для зажимазаготовок малых диаметров (например,от б 5 до б 26 мм).На плоскости диска фиксатора 95имеется отверстие, на образующей ко.торого выполнены три выреза 96 дляпрохода фигурных выступов поводковсреднего и большего диаметров.Патрон закрепляется на шпинделетокарного станка таким же образом,как трехкулачковый самоцентрирующийпатрон. 50 1388197На задней плоскости подводкового диска имеется три цилиндрических бобышки 82, расположенных по концентрической окружности со сквозными отвер 5 стиями, в которых на иголках 83 установлены оси 26. На передних концах осей 26 посажены зажимные ролики 84, закрепленные гуженами 85. Зажимные поверхности роликов 84 выполнены по 10 спирали с углом подъема 7оНа задних плоскостях роликов 84 имеются круговые канавки, в которых, помещены резиновые уплотнительные кольца 86, вторые половины которых помещены в круговых канавках, выполненных на передней плоскости диска поводка 27.На задних концах осей 26 имеются высокие уплотнительные буртики 87.Сменный поводок не показан) с более крупными зажимными роликами предназначен для зажима заготовок большего диаметра (например, от д 26 до 6 56 мм). 25Сменный поводок (не показан) с эа" жимными роликами такогоже размера, как у поводка 27, Он предназначен для зажима, заготовок больших диаметров (например, от 6 50 до 6 70 мм), Эти поводки устроены так же, как поводок 27 и отличаются только размерами, Оба они устанавливаются на обойме 49.Обойма 49 в основном устроена аналогично обойме 50. На передней плос 35 кости обоймы 49 имеется выступ 88, на котором закрепляется плоская пружина 89 с зубом 90.роме того на переднеи плоскости 40 обоймы 49 имеется выступ 9, в котором выполнено резьбовое отверстие, сообщающееся с замкнутой кольцевой полостью 92, в которое ввинчена заглушка 93, законтрогаенная гайкой 94. 45Фиксатор 95 устроен аналогично фиксатору 59 и предназначен для фиксации сменных поводков среднего и большого диаметров. На круглошлифовальном станке патрон закрепляется на планшайбе станка.Патрон работает следующим образом.Для обработки заготовок малых диаметров необходимо установить на патроне легкосъемную обойму 50, Для этого нужно обойму 50 наложить выступами 52 на канавки 5 и торец защелки 54 и, преодолевая сопротивление пружины 55, утопить выступы 52 в канавках 51 до упора. При этой обойма 50 своей образующей войдет в цилиндрическое отверстие обоймы 49, а защелка 54 утопится в отверстии диска ступицы патрона. Далее обойму 50 нужно повернуть по часовой стрелке на некоторый угол (до щелчка защелки). При этомзубья войдут в выемы 53 и один из зубьев сойдет с торца защелки 54, которая под воздействием пружины 55 войдет в канавку 51 и зафиксирует обойму 50 в выемках большой обоймы 49. После этого нужно установить на патроне поводок 27. Для этого необходимо цилиндрические бобышки 82 поводка 27 ввести в обойму 50 с таким расчетом, чтобы фигурные выступы 81 вошли в вырезы (не показаны) в диске фиксатора 59, а выступами 25 - в выемы 24 стаканов. Фигурные выступы 81 при этом войдут в контакт с торцами плунжеров 60, Затем, нажав на зуб 76, нужно повернуть фиксатор 59 против часовой стрелки до щелчка. Зуб 76 войдет в вырез, имеющийся на торце дугового выступа 78, и запрет фиксатор в таком положении. При этом вырезы, имеющиеся на диске фиксатора 59, сместятся относительно фигурных выступов 81, а тело диска войдет в щель между передними стенками фигурных выступов 81 и задними плоскостями зажимных роликов 84, зафиксировав поводок в патроне.Далее нужно установить заготовку в центрах станка.При включении станка патрон начинает вращаться.. Маховое колесо 34, запертое шариками 30, находящимися наполовину в гнездах 39 на его дуговых выступах 38 и наполовину в сквозных отверстиях в выс- тупах 29 на диске ступицы патрона, удерживамых в таком положении плоскостью серповидных выступов 46, начинает вращаться вместе с патроном.Запорное колесо 41 под воздействием силы инерции некоторое время ос 1388197тается на месте (отстает от махового колеса) и, растягивая слабую пружину 42, поворачивается относительно махового колеса 34 по часовой стрелке на некоторый угол. При этом скошенные упоры 47 расклинивают шарики 30. При дальнейшем повороте серповидных выступов 46 скошенные упоры 47 смещают-, ся относительно отверстий в выступах 10 29 и освобождают шарики 30, которые под воздействием скошенных стенок гнезд 39 выталкиваются в зазор между смежными плоскостями выступов 46 и 38 (фиг,8), освобождая маховое колесо 15 34 от связи со ступицей 9 патрона, которое под воздействием пружины 7 кручения начинает поворачиваться относительно ступицы 9 патрона по часовой .стрелке20При этом шестерня 35 начнет поворачивать связанные с ней шестерни 19, которые через паразитные шестерни 28 начнут поворачивать шестерни 18 с осями 13, которые через пружины 23 25 кручения начнут поворачивать стаканы 21 и связанные с ними выступами 25 оси 26 с закрепленными на них зажим-ными роликами 84.Поворот зажимных роликов 84 продолжается до тех пор, пока они своими спиральными поверхностями не войдут в контакт с поверхностью зажимной заготовки, Если поверхность заготовки окажется эксцентричной к ее осям,35 то при контакте первого зажимного ролика 84 с заготовкой он останавливается, а связанная с осью, на которой закреплен этот зажимной кулачок, пружина 23 кручения начинает закручиваться. Это произойдет с остальными пружинами 23 кручения, когда эажимные кулачки войдут в контакт с заготовкой.Таким образом, поводок 27 подстра ивается под эксцентриситет зажимаемой заготовки.Пружины 23 кручения, закручиваясь, уменьшают свой внутренний диаметр и садятся на стаканы 21, поглощая при этом силу инерции махового колеса 34, При этом происходит предварительный зажим заготовки. Когда патрон наберет полные обороты, сила инерции махового колеса упа дет до нуля, но зажимные ролики 84 по-прежнему будут прижиматься к заготовке пружиной 7 кручения,При достижении патроном расчетного числа оборотов грузы 66 под воздействием центробежной силы, преодолевая сопротивление пружины 68, начнут поворачивать двуплечие рычаги вокруг осей 67 прочив часовой стрелки до упора плечами рычагов 63 в поверхность втулок 15, При этом плечи 64 устраивают контакт с. упорами 65 поводка 27.Таким образом, поводок 27, зажав заготовку ("оседлав ее), утрачивает связь с патроном в радиальном направлении. Остающаяся связь с патроном через выступы 25 имеет характер муфтового (кулачково-дисковой муфты) соединения, что предоставляет поводку 27 большую свободу в радиальном направлении, Это устраняет возможность возникновения поперечной силы при обработке заготовки.Когда шлифовальный круг (или резец) войдет в соприкосновение с поверхностью обрабатываемой заготовки, возникнет момент силы резания, стремящейся повернуть заготовку относительно патрона по часовой стрелке. Связанные с заготовкой силой трения зажимные ролики 84 при этом повернутся на некоторый угол, все сильнее зажимая (заклинивая) спиральными поверхностями заготовку, причем сила зажима возрастает пропорционально увеличению момента силы резания,Момент силы резания через фигурные выступы 81 передается плунжерам 60, причем выдвинувшийся вперед один из плунжеров 60 под воздействием фигурного выступа 81 начнут утапливаться в отверстии обоймы 50, а машинное масло по каналу 61 начнет перетекать в кольцевую полость 62, а из нее по другим каналам 61 в другие отверстия с плунжерами 60, которые под воздействием давления масла начнут выдви-,. гаться вперед до касания с другими фигурными выступами 81, и момент силы резания равномерно распределяется между всеми плунжерами 60.Под воздействием момента силы резания происходит дополнительный зажим заготовки.После окончания обработки заготовки станок выключается и вращение патрона резко затормаживается.Под воздействием силы инерции маховое колесо 34, преодолевая сопротивленйе пружины 7, начнет паворачи 9 138819ваться относительно ступицы патронапротив часовой стрелки, При этом шестерня 35 по вышеуказанной цепочкеначнет поворачивать зажимные ролики84 по часовой стрелке. Спиральные поверхности зажимных роликов 84 приэтом утратят контакт с заготовкой иосвободят ее.При дальнейшем повороте маховогоколеса 34 поворачивающееся вместе сним запорное колесо 41 скошеннымиупорами 17 пройдет к шарикам 30 и,растягивая слабую пружину 42, начнетповорачиваться относительно маховогоколеса (отставать) по часовой стрелке. Когда зуб 40 стопорного колеса41 упрется в стенку выема, имеющегося на образующей махового колеса 34,стопорное колесо 41 начнет поворачиваться вместе с маховым колесом 34,При этом гнезда 39 подойдут к шарикам 30, которые под воздействием скошенных упоров 47 войдут одной половиной в гнезда 39 и зафиксируют маховое 25колесо 34 в таком положении. В этотмомент дуговой выступ 38 упрется вупор 33Под воздействием пружины 42 стопорное колесо 4 повернется еще нанекоторый угол и пологими участкамискошенных упоров 47 запрет (заклинит) шарики 30 в таком положении.Когда зажимные ролики 84 утратят контакт с поверхностью заготовки, поводок 27 на доли секунды зависнет в полумиллиметровом зазоре между образующей диска поводка 27 и образующей дуговых выступов фиксатора 59,В некоторый момент вращение патрона замедлится настолько, что пружины 68, преодолевая центробежную силу,начнут поворачивать двуплечие рычаги63 с грузами 66 по часовой стрелке.При этом короткие плечи 64 рычагов63 входят в контакт с упорами 65 по 45водка 27 и центрируют его относительно оси патрона.Обработанйая заготовка снимаетсяс центров станка и устанавливаетсяследующая.50Для обработки заготовок большогоразмера например, от 6 26 до 6 56 ммнужно сменить поводок. Чтобы снятьповодок 27 нужно нажать на упор иповернуть фиксатор 59 по часовойстрелке (до щелчка). При этом дуговые буртики 79 фиксатора 59, скользя,по дуговым выступам 97 двуплечего ры 10чага 63, зафиксируют двуплечие рычаги 63 с грузами 66 в закрытом положении. При этом окна фиксатора 59 установятся напротив фигурных выступов 81. Затем, потянув на себя, нужно снять поводок 27 с патрона.Чтобы снять обойму 50 нужно нажать на головку защелки 54 и утопить ее в отверстие диска ступицы 9. Затем повернуть обойму 50 против часовой стрелки и снять обойму с патрона.Далее нужно установить поводок среднего диаметра. Он устанавливает-. ся по тем же правилам, что и поводок 27. Для фиксации, этого поводка в обойме 49 необходимо нажать на зуб 90 пружины 89 и вывести его из отвер. стия в фиксаторе 95, затем повернуть на некоторый угол фиксатор 95 против часовой стрелки до щелчка. При этом зуб 90 войдет в отверстие в фиксаторе 95 и зафиксирует его в таком положении, а вырезы 96 в фиксаторе 95 сместятся относительно фигурных выступов среднего поводка и зафиксируют его в таком положении.Таким же образом устанавливается и большой поводок, который может зажимать заготовки диаметром до 70 мм.Таким образом, зажим и освобождение заготовки полностью автоматизированы.Во время обработки заготовки по-, водок, "оседлав" заготовку, утрачивает связь с патроном в радиальном направлении, это предотвращает возникновение поперечной силы и "биение"шеек заготовки.Окружное усилие от момента силы резания от патрона к поводку передается в трех точках, равномерно расположенных по окружности, причем величина усилия на все фигурные выступы поводка автоматически выравнивается, что предотвращает искажение геометрической формы обрабатываемой поверхности в поперечном сечении и значительно сокращает время на "выхаживание".Таким образом, повышается надежность закрепления и качество обработки.Формула изобретенияАвтоматический поводковый патрон,содержащий фланец, ступицу, кольцо сустановленными в нем на осях с воз138819 можностью поворота эажимными кулачками, связанными с механизмом их поворота, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения надежности зажима, патрон снабжен соосно установленными на ступице обоймами; пред.назначенными для размещения иа нихповодков, механизмом компенсации эксцентриситета и механизмом освобождения поводка в радиальном направлении,механизм поворота зажимных кулачковвыполнен в виде установленного наступице с возможностью поворота махового колеса с центральной шестерней, связанной с установленными в 712ступице с воэможностью вращения приводными осями посредством промежуточных зубчатых колес, механизм компенсации эксцентриситета выполнен в видепружин кручения и кулачковых муфт,размещенных между приводными осями иосями зажимных кулачков, а механизмосвобождения поводка в радиальном направлении выполнен в виде установленных на поводках упоров и рычагов, установленных с возможностьюповоротана обоймах, причем на одних плечах рычагов закреплены грузы, а другие плечи предназначены для взаимодействияс упорами,