Устройство для крепления инструмента

(я)з 8 23 С ЕТЕНИ КРЕПЛЕНИЯ И анический институто Союза Устинов ькиаев, М.А, Н фирмы Ийоне,%88 с. 68. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗО АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Каталог ЯпониКозаМзпо бойз сот, 19(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НСТРУМЕНТА(57) Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано для крепления фрез и других инструментов при обработке на фрезерных и т. и, станках. Целью изобретения является повышение виброустойчивости устройства для крепления инструмента путем уменьшения радиального биения инструмента. Устройство содержит оправку 1, предназначенную для базирования в шпинделе 2 стакана, пе1713760 3реходник 6, предназначенный для базирования на опревке и для базироаания на нем инструменте 11, например фрезы. Опрзвка на Шпинделе базируется посредством конического хвостовика 3, шпонки 4 и паза 5. Переходник на оправке бвзируется посредством цилиндрического выступа 7, отверстия В, апоики 9 и шпоночного пзав 10. Инструмент базируется на переходнике по-. средством цилиндрического выступа 12, отверстия 13 в инструменте, шпонки 14 и шпоночного пвзз 15, Соединение инструмента 11 с переходником и последнего с оправкой осуществляется винтом 16. Минимальное радиальное биение инструмента 11 относительно шпинделя 1 достигается за счет расположения шпоночных соединений относительно друг друга под углом а 1-. 130+ 10 ф и а+ 10 соответственно между полуплоскостями П 1 и ПИ и ПШ, ограниченными осью шпинделя и проходящими через середины шпоночных соединений. При этом отсчет угловых расстояний производится в направлении вращения шпинделя. 5 ил, Изобретение относится к станкостроению и может быть использовзно для крепления фрез и других инструментов при обработке нз фрезерных и т, п. станках.Целью изобретения является повышение виброустойчивости устройства путем уменьшения рздиального биения инструмента.На фиг. 1 изображено устройство, общий вид, аксонометрия; на фиг. 2поперечное сечение полуплоскостей, проходящих через ось устройства, и шпоночные соединения; на фиг. 3- цилиндрическое соединение с указанием системы координат, связанной с осью врэщения отверстия, положения оси вращения вала. развернутого под действием сил резания; рвдиуса разворота г и оптимальным зазором в цилиндрическом соединении Зь поперечное сечение; на фиг, 4 - схема взаимного расположения осей вращенияшпинделя (точка О) оправки (точка 01), переходника (точкз 02), инструмента - фрезы(точкз Оз); нз фиг. 5 - результаты расчетов радизльного биения фрезы относительно шпинделя по трем конструкциям устройств й 1 ККЕМ:( а 1 сФ= Оф), ЧагйосЦа 1 -аг -96 О) предлзгаемого устройства,Устройство для крепления инструмента содержит оправку 1, преднвзнзченнуе для соединения со шпинделем 2 станка посредством конического хвостовикз 2, шпонки 4, выполненной на торце шпинделя, и паза 5, выполненного на оправке. Переходник 6 соединяется с оправкой 1 с помощью цилиндрического выступа 7 нз торце. оправки, осевого отверстия 8 в переходнике, шпонки 9 и шпоночного паза 10, расположенных соответственно на оправке и переходнике. Инструмент 11,: например фреэа, соединяется с переходником 6 с помощью выполненного на нем цилиндрического выступа 12, отверстия 13 в инструменте, шпонки 14 5 и апоночного пзза 15, расположенных соответственно нз переходнике и в отверстии инструмента. Посредством винта 16 и резьбового отверстия 17 в.выступе 7 оправки производится закрепление инструмента на 10 переходнике, з переходника нз оправке. Угловые расстояния между полуплоскостями, ограниченными осью шпинделя 2 и проходящими через середины апонок 4, 9 и 15 14, отсчитанные в направлении вращенияшпинделя 2, выполнены от полуплоскости П 1, проходящей через шпонку 4 шпинделя 2, до полуплоскости П И, проходящей через шпонку 9 оправки 1, и от полуплоскости П П 20 до полуплоскости ПИ, проходящей черезшпонку 14 переходника 6, находятся в диапазонах а 1= 130 ф 10, а 2- 160 ф 10, Оправка в шпинделе ззкрепляется посредством йэвестных устройств.25 Под действием сил резания и в связи стем, что конический хвостовик оправки 1 и отверстие шпинделя 2 выполнены с допусками углов данного конусного соединения, происходит разворот оправки 1 относитель но точки контакта шпонки 4 и поверхностьюпаза 5 в системе координат ОХУ, связанной со шпинделем. Ось оправки занимает положение, определяемое координатами (фиг, 3)в- , яХ = 3 6 г - 8; у = -, (1)з межосевое рзсстояние оправки и шпинделя будет определяться:8Е= -40где Я - наивероятнейшее значение модуляразности допусков углов конусов хвостовика оправки и отверстия шпинделя, выраженных допусками на разность диаметров вдвух сечениях, перпендикулярных к оси конуса, на заданном расстоянии между ними;г- расстояние от оси оправки до центрашпонки 4.Одновременно с этим переходник 6 разворачивается относительно точки контактаповерхности паза 10 со шпонкой 9 в пределах зазора между цилиндрическим выступом 7 оправки и отверстием переходника.При этом положение оси переходника в системе координат 01 Х 1 У 1, связанной с оправкой, имеет координатыЯ ю мХ -8 - , 16"-ф:У -з -а межосевое расстояние переходника и оправки равноЕ 1=Х 1 +У 1 = -2где 31 - наивероятнейший зазор между цилиндрическим выступом 7 оправки и посадочнымотверстием переходника:, г 1 - расстояние от центра шпонки 9 дооси оправки.Далее под действием сил резания фреза 11 разворачивается относительно точкиконтакта поверхности паза 15 со шпонкой. 14 в пределах зазора между цилиндрическим выступом 12 переходника и отверстием фреэы. При этом положение оси фрезы всистеме координат 02 Х 2 У 2, связанной с переходником, определяется координатамих 2 =З-"116 6 - . 1; Ут- -- ,(3)32 , . Я 1а межосевое расстояние переходника ифрезы равноХ+У = - ,522где 32 - наивероятнейший зазор между цилиндрическим выступом 12 переходника ипосадочным отверстием фрезы;г 2 - расстояние от центра шпонки 14 дооси переходника.Координаты точки 02 в системе коордиФ юнат 01 Х 1 У 1 после поворота системы координат 01 Х 1 У 1 на угол а 1 выражаютсячерез координаты Х 1 и У 1 (координаты точки 02 в системе 01 Х 1 У 1) по формуламХ 1 = Х 1 соз р 1 + У 1 З 1 п р,У 1 =-Х 1 вп р 1+ У 1 созр 1, (4)ЬгДЕ 1 Р 1 =а 1 - Д; /31 =2 г 1Так как при работе фрезы имеет местопараллельный перенос координатных осей01 Х 1 У 1 то координаты той же точки 02 всистеме координат ОХУ выражаются через координаты Х и У (координаты точки 01 всистеме ОХУ) и координаты Х 1 и У 1 следующим образом:Х 1 =Х+Х 1 (5) 5 У( =У+У 1Кооодинаты точки Оз в системе координат ОгХ 2 Уг после поворота системы 02 ХгУ 2на угол аг выражаются через координаты Х 2и У 2(координаты точки Оз в системе 02 Х 2 У 2) 10 по формуламХг = Х 2 сов а+ Угз 1 п а;У 2 -Хгз 1 п Щ + У 2 соз Щ; (6)ЗггдЕ а =а - рг: Рг = - .2 ггКоординаты точки Оз в системе 02 Х 2 У 2после поворота системы 02 ХгУ 2 на угол а 1выражаются через координаты Х 2 и Уг:Х 2 = Х 2 созф 1+ У 2 згп 1 р 1УК = -Хгзи р+ Уг соз 91.(7)Далев происходит параллельный переФ 1нос координатных ОСей 02 Х 2 У 2 тогда координаты точки Оз в системе ОХУ выражаютсяФф И 6через координаты Х 1 и У 1 и координаты Х 2и Уг следующим образом:Хз=Х 2 +Х 1УЗ = У 2 + У 1 (8)Таким образом, межосевое расстояниефрезы и шпинделя, определяемое модулемвектора Обз, выражается через координаты Э 0 Хз и Уз следующим образом:Е 1003 =ЧХЗ +Уз (9)С учетом формул(10), (9), (8), (7) и(6) получаютЕ =ЦХгсозщсоз 1 р 1 + Угзпегсозф 1 + ( Хг)ЗЬРгЗ 1 пр 1 + Угсов багзер 1 +1713760формула изобретенияРаже- устройство для крепления ииструмента,Ж содержащее оправку, предназначенную длябазирования на шпинделе станка посредством конического и шпоночного соединений, 3переходник, предназначенный для базирования на оправке посредством торцовогоЗО сопрягавмого с отверстием выступа и щпомному оптимвлфф . ночного соединения и для базирования на эанных щдоноч ы нвм инструмента посредствам цилиндРиче эанных апаночныхского выступа в переднейчасти переходника, сопрягаемого с отверстием в инструменте, и.1 + сов 1 .)систему, получают выусов углов в виде- 8 - 3г,Решив я для коссозф =Я Я-фсоьр =Окончательно вэаи му расположению ука соединений с учетом фо ствуют глы у. 35 впаночного соединения, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что; с целью повышения вибро), уСтойчивости устройства торцовый выступаьеолнен на оправке цилйндрической фортояние а отсчи 160 Е фф(Х 1+Ч+Х+Ч+Х 2+Ч+ + 2 Х 1 Хрсоз 1 р + 2 ХХрсозр 2соз 1 р -- 2 ХХ 2 з 1 пу з 3 ер 1 + 2 ХХтсозр).12) Для того, чтобы определить оптимальные угловые расстояния между полуплоокостями П и ПИ, а также между ПВ и ЮИ, необходимо исследовать Функцию двух переменных Е Еуи(а 1), Щ(а 2 Я на экстремум. После нахождение чвтнмх производных функции Е Е( у 1,ф) гго у и у 2 и использования необходимою признака существования экстремума:СфЗ) - =0; ЭЕ Г 1 Р 3 приходят к следующей системе двух уравнений:20 40С целью определения 2 ср для оптимальных существующих геометрических размеров и допусков на котнусное и цилиндрические соединения (Н /66) шпинделя с, оправкой, оправки с переходником, пере ходника с фрезой проведены расчеты на ЭЦВМ. Из расчетов видно, чтоаср "130о При проведении расчетов учитывают, что рассеивание погрешностей изготовления цилиндрических и конического соединений удовлетворяют нормальному закону распределения; Отклонения углов йр выбраны равными ф 10 на том основании, что отклонения значений Е( а 1 ср, асср) с учетом укаэанных пределов для ар составляют (5- 15),Анализ результатов сравнительного расчета подтверждает целесообразность выбранных пределов для амр. Таким образом, если углы между полуплоскостями П 1. П И и П Ш выполнять равнымиа 1 ср -130 .10 ф "щср -,160.х 10 (18)то можно. практически полностье ликвидировать биение фреэы атносМельно адин- деля, тем самым существейно повысить виброустойчивость технологической системы. мы, при этом угловов расстанное в направлении вращения шпинделя между . полуплоскостями; ограниченными осью шпинделя и проходящими через середину шпоночных соединений шпинделя с оправкой и оправки с.переходником, равно 130 10, а угловое расстояние а между полуплоскостями, проходящими через середину шпоночных соединений оправки с переходником и переходника с инструментом, равно 160 ф 100.:ВОСоставитель А,Сапенок едактор М,Бланар Техред М,Моргентал Корректор С.Шевк аказ 652 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5одственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101