Устройство для зажима инструмента в шпинделе металлорежущего станка

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 1 ц 965610 Ф(53) УДК 621 941 -229 (088.8) ло делам изобретений и открмтий(54) УСТР 011 СТВО ДЛЯ ЗАЖИМА ИНСТРУМЕНТА В ШПИНДЕЛЕ МЕТАЛЛОРЕЖУ 1 ЦЕГО СТАНКАИзобретение относится к станкостроению. По основному авт. св.841790 известно устройство для зажима инструмента в шпинделе металлорежущего станка, содержащее механизм зажима хвостовика инструмента, соединенный с помощью толкателя с приводом зажима и отжима инструмента. Механизм зажима инструмента расположен внутри шпинделя со стороны переднего конца и содержит захват (цанга, кулачки и т. п), который взаимодействует с хвостовиком инструмента и охватывающей его внутренней поверхностью шпинделя. Захват закрепляется на конце толкателя. Привод зажима и отжима инструмента выполнен в виде гидро- цилиндра двустороннего действия, имеющего полый ступенчатый шток, с которым скреплен поршень. Внутри штока гидроцилиндра расположен толкатель, который зафиксирован относительно штока и поршень с помощью подшипникового узла двустороннего действия, обеспечивающего возможность независимого вращения толкателя относительно поршня и передачу реверсивного осевого усилия. Полость гидроцилиндра со стороны толкателя соединена с управляющим гпдрораспределителем через двусторонний гидрозамок. Этим обеспечивается фиксация положения поршня гидроцилнядрг в зажатом или отжатом состояниях. Гидрозамок закреплен непосредственно на корпусе гндроцилиндра, что дает возможность исключить промежуточные элементы гидролиний (трубки, ниппеля и т. п.), снижающие надежность 1 О работы. Гидролиния между двустороннимгидрозамком и полостью гидроцилиндра со стороны толкателя выполнена из двух, соединяющихся друг с другом участков (отверстий), расположенных в их корпусах. Эта гидролиния соединена с гидроаккумулятором, 15Окоторыи встроен в тело гидроцилиндра. Гидроцилиндр своим передним торцом прикреплен к заднему торцу шпиндельной бабки соосно шпинделю станка. 2 о Особенностью данного устройства длязажима инструмента в шпинделе металло- режущего станка является передача усилия от гидроцилиндра при зажиме инструмента на главные подшипники шпинделя, кото 96561050 55 рыми он зафиксирован в шпиндельной бабке 11.Недостатками данного устройства является то, что уменьшается срок службы главных подшипников шпинделя ориентировочно на 20 - 25"/ так как сила затяжки инструмента, равная 2000 в 25 кгс, слагаясь с осевой составляющей силы резания, равной 1500 - 2000 кгс, увеличивает общую осевую нагрузку на главные подшипники более чем в 2 раза, увеличивается износ главных подшипников шпинделя, что приводит к повышенному биению шпинделя и снижению точности и чистоты обработки, увеличивается тепловыделение в главных подшипниках, из-за чего возникают тепловые деформации в системе шпиндельная бабка - стойка, приводящие к неконтролируемому смещению шпинделя,Цель изобретения - упрощение конструкции при обеспечении разгрузки главных подшипников шпинделя от осевой силы при зажатом инструменте. Это позволит длительно сохранять первоначальную точность вращения шпинделя с встроенным в него устройством для зажима инструмента,Поставленная цель достигается тем, что в полости гидроцилиндра со стороны толкателя дополнительно установлен опорный поршень с опорным подшипником, контактирующий с задним концом шпинделя через упомянутый подшипник.На фиг. 1 изображен гидроцилиндр и задняя часть шпинделя металлорежущего станка, продольный разрез; на фиг. 2 разрез А - А на фиг. 1.Шпиндель 1 установлен на главных подшипниках 2 в шпиндельной бабке 3 (фиг. 1). В шпинделе 1 выполнено центральное отверстие, внутри которого расположен толкатель 4 (передняя часть шпинделя с гнездом для инструмента и механизмом захвата хвостовика инструмента не показана).К торцу шпиндельнойбабки 3 прикреплен корпус гидроцилиндра 5, внутренняя полость которого имеет ступенчатые расточки с большими диаметрами по краям. В расточке корпуса гидроцилиндра 5 большего диаметра со стороны торца, прикрепленного к шпиндельной бабке 3, размещен полый опорный поршень 6, взаимодействующий через кольцо 7 с дополнительным упорным подшипником 8, контактирующим с задним торцом шпинделя 1.В другой расточке корпуса гидроцилиндра 5 большего диаметра расположен рабочий нажимной поршень 9, скрепленный со ступенчатым штоком 10, входящим ступенью меньшего диаметра в отверстие опорного поршня 6. В штоке О выполнено ступенчатое отверстие, в котором установлены два упорных подшипника 11 и 12, охватывающих с обеих сторон головку 13 толкателя 4и образующих подшипниковый узел двустороннего действия. Между поршнем 9 и упорным подшипником 12 установлена компенсационная прокладка 14 для создания рабочего натяга в подшипниковом узле, Корпус гидроцилиндра 5 закрыт крышкой 15, на которой укреплен цикловой конечный выключатель 16, взаимодействующий с толкателем17 поршня 9. Полость 18 гидроцилиндра1 О (между рабочим нажимным поршнем 9 иопорным поршнем 6) служит для зажимаинструмента, а противоположная ей полость19 (между поршнем 9 и крышкой 15)для его отжима, К крышке 15 подведенагидролиния 20 питания полости 19 для отжима инструмента. Полость 18, служащаядля зажима инструмента, соединена гидролинией с управляющим гидрораспределителем гидросистемы станка (не приведены)через стандартный двусторонний гидроза 20 мок 21, имеющий две подводящие гидролинии 22 и 23 и одну выходную - 24 (фиг. 2),Гидролиния 23 служит для открытия гидрозамка и соединена с гидролинией 20 (фиг. 1).В корпусе гидроцилиндра 5 выполнена гидролиния 25, сообщающаяся с выходной гид 45 ролинией 24 двустороннего гидрозамка 21.Гидрозамок 21 жестко закреплен на корпусе гидроцилиндра 5. Между ними размещена уплотнительная прокладка 26,В ступенчатом отверстии 27, выполненном в корпусе гидроцилиндра 5, расположенгидроаккумулятор. Он состоит из поршня 28и пружины 29, предварительный натяг который осуществляется заглушкой 30.Устройство работает следующим образомПри зажиме инструмента масло от гид 35 рораспределителя под давлением подаетсяпо гидролинии 22 в гидрозамок 21 и далеепо гидролиниям 24 и 25 в полость 18 зажима инструмента корпуса гидроцилиндра 5.Попав в полость 18, масло разжимает другот друга поршни: рабочий нажимной 9 иопорный 6. Опорный поршень 6 через кольцо 7 и дополнительный упорный подшипник8 прижимается к заднему торцу шпинделя 1.Рабочий поршень 9 при этом движется впротивоположном относительно поршня 645 направлении (т. е. от шпиндельной бабки3), тянет толкатель 4, который посредствомзахвата сцепляется с головкой хвостовикаинструмента. Силовая замкнутая цепь взаимодействующих друг с другом деталей при передаче усилия зажима будет следующая: масло в полости 18 (под давлением) - рабочий поршень 9 - ступенчатый шток 10 - упорный подшипник 11 - головка 13 толкателя 4 - тело толкателя 4 - захват инструмента - конусный хвостовик инструмента - конусное отверстие на рабочем конце шпинделя 1 - тело шпинделя 1 - дополнительныйупорный подшипник 8 - кольцо 7 - опорный поршень 6 - масло в полости 18.Таким образом, силовая цепь при передаче усилия зажима проходит только потелу шпинделя 1, не нагружая его главныеподшипники 2.Для отжима инструмента гидролиния 22соединяется гидрораспределителем со сливом, а масло под давлением подается одновременно в гидролинии 23 и 20.Масло, поступающее по гидролинии 23 1 рсмещает шарик гидрозамка 21 (т. е. открывает гидроза мок) и создает возможностьмаслу из полости 18 вытекать на слив погидролиниям 25, 24 и 22.Масло под давлением, поступающее погидролинии 20, попадает в полость 19 и смещает рабочий поршень 9 и соединенный сним толкатель 4 в направлении от крышки 15(т. е. к шпиндельной бабке 3). При этом захваты зажима освобождают головку хвостовика инструмента, и инструмент свободноможет быть вынут из конусного отверстияшпинделя и заменен на новый.Силовая цепь взаимодействующих деталей при отжиме инструмента следующая:масло в полости 19 (под давлением) - рабочий поршень 9 - упорный подшипник 12 - 25головка 13 толкателя 4 - тело толкателя4 - захват инструмента - конусный хвостовик инструмента - конусное отверстие нграбочем конце шпинделя 1 - тело шпинделя 1 - главные подшипники шпинделя 2 -корпус шпиндельной бабки 3 - корпус гидроцилиндра 5,При передаче усилия отжима нагружаются главные подшипники шпинделя 2,однако это практически не оказывает отрицательного влияния на точность и долговечность главных подшипников, так как усилие отжима составляет весьма не значительную часть усилия зажима по величине, ориентировочно,5 - 7/О, т. е. 100 в 1 кгс, усилие отжима кратковременно по длительности, всего несколько с, кроме того, усилие отжима действует только при остановленном шпинделе, т. е. когда главные подшипники не вращаются и в связи с этим исключается теплообразование в них.Использование предлагаемого изобретения позволяет увеличить срок службы главных подшипников шпинделя примерно на 20 - 25/о и длительно сохранять их первоначальную точность, так как почти в два раза уменьшается осевая составляющая действующей на главные подшипники нагрузки за счет исключения усилия для удержания инструмента в шпинделе станка, кроме того, уменьшается теплов ыделение в главных подшипниках шпинделя за счет уменьшения действующей на них силы, а это дает возможность уменьшить смещение шпинделя от тепловых деформаций.Формула изобретенияУстройство для зажима инструмента вшпинделе металлорежущего станка поавт. св. Хе 841790, отличающееся тем, что,с целью упрощения конструкции при обеспечении разгрузки главных подшипниковшпинделя от осевой силы при зажатом инструменте, в полости гидроцилиндра со стороны толкателя установлен дополнительныйпоршень с опорным подшипником, контактирующий с задним концом шпинделя через упомянутый подшипник.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРМц 841790, кл. В 23 В 31/04, 1979.965 б 10Ь.2Ре;Составитель И. 1 ацепкосдактор Н. ВоловикЗаказ 718212ехред . ерес Корректор Л. ГриценкоТираж 153 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4