Затискний патрон

1. Зажимной патрон, содержащий корпус, первичное звено натяга, состоящее из выполненных в виде эксцентричных поворотных зажимных кулачков, установленных в корпусе параллельно его оси с возможностью поворота на подпружиненных цилиндрических шипах и взаимодействующих с внутренним отверстием конусной втулки, снабженной резьбой, и вторичное звено натяга, выполненное в виде подвижных относительно корпуса в осевом направлении элементов, снабженных резьбой, шаг которой равен шагу резьбы конусной втулки, и приводимых в движение усилительным элементов, выполненным, например, в виде эксцентриков с осями, перпендикулярными оси патрона, отличающийся тем, что вторичное звено натяга выполнено в виде замкнутой по наружному контуру рубашки, охватывающей корпус A (54) ЗАТИСКНИЙ ПАТРОН 28198 правлении относительно корпуса, поворачивает кулачки до зажима инструмента. Такие патроны имеют одно звено натяга (одну кинематическую цепь), что ограничивает коэффициент усиления, а следовательно, не позволяет существенно повысить к. п. д. патрона. В качестве прототипа принято наиболее близкое техническое решение по заявке на патент Украины № 93010028 [4], содержащее корпус, первичное звено натяга, состоящее из выполненных в виде эксцентричных поворотных зажимных кулачков, установленных в корпусе параллельно его оси с возможностью поворота на подпружиненных цилиндрических шипах и взаимодействующих с внутренним отверстием конусной втулки, снабженной резьбой, и вторичное звено натяга, выполненное в виде подвижных, относительно корпуса в осевом направлении, элементов, снабженных резьбой, шаг которой равен шагу резьбы конусной втулки, и приводимых в движение усилительным элементов, выполненным, например, в виде эксцентриков с осями, перпендикулярными оси патрона. Недостатками прототипа являются: 1) снижение быстродействия зажима-разжима патрона, так как для равномерного зажима необходимо перемещать три элемента вторичного звена натяга (три планки), а значит, поворачивать три эксцентрика; 2) повышение трудоемкости изготовления за счет увеличения числа оригинальных деталей, требующих выполнения фрезерных и шлифовальных операций; 3) снижение взаимозаменяемости, так как планки вторичного звена натяга должны маркироваться в комплекте и только комплектом идти на сборку патрона; 4) снижение точности зажима из-за раздельного неравномерного натяга вторичного звена и недостаточной базы центрирования конусной втулки относительно корпуса. Предлагаемый зажимной патрон в различных вариантах исполнения позволяет решить задачу повышения быстродействия зажима-разжима при снижении трудоемкости изготовления и повышении точности зажима режущих инструментов с цилиндрическим хвостовиком (сверл, зенкеров, фрез и т. п.) в условиях более высокой взаимозаменяемости основных деталей. Он отличается от прототипа тем, что вторичное звено натяга выполнено в виде замкнутой по наружному контуру рубашки, охватывающей корпус и сцентрированной относительно его оси, причем передняя часть рубашки со стороны зажимных кулачков связана с конусной втулкой, а задняя часть - с усилительным элементом. В одном из вариантов исполнения патрона задняя часть рубашки снабжена проходящим через сквозные пазы в корпусе лепестками с дополнительной мелкой резьбой под усилительный элемент, выполненный в виде гайки, взаимодействующей через тела качения по торцу с неподвижной, относительно корпуса, втулкой. В другом исполнении передняя часть рубашки снабжена расположенными в пазах корпуса лепестками, снабженными резьбой под конусную втулку. В третьем исполнении передняя часть рубашки вторичного звена натяга жестко связана с конусной втулкой, а корпус снабжен, под эксцентриковый усилительный элемент, винтовым пазом со сквозной продольной прорезью под введение эксцентрика со стороны зажимных кулачков, причем ширина винтового паза и продольной прорези выполнена больше диаметра эксцентрика на величину его эксцентриситета, а величина угла подъема винтового паза не превышает величины угла трения. Сущность предлагаемого решения поясняют графические материалы, на которых изображено: фиг. 1 - продольный разрез исполнения патрона с гайкой натяга и шариками; фиг. 2 - вид В на резьбовое соединение рубашки с конусной втулкой, фиг. 1; фиг. 3 - разрез по А-А на фиг. 1; фиг. 4 - вариант взаимодействия через шарики гайки с неподвижной втулкой, фиг. 1; фиг. 5 разрез по Д-Д на фиг. 4; фиг. 6 - продольный разрез исполнения патрона с эксцентриком натяга; фиг. 7 - разрез по Е-Е на фиг. 6; фиг. 8 продольный разрез исполнения патрона с корпусом, имеющим винтовой паз под эксцентрик; фиг. 9 - вид по Ж на фиг. 8; фиг. 10 - корпус исполнения патрона по фиг. 8; фиг. 11 - разрез по Б-Б на фиг. 1; фиг. 12 - изображение эксцентрикового зажимного кулачка в трех проекциях, фиг. 1, 6, 8; фиг. 13, 14 - положение кулачков при зажиме инструмента максимального и минимального диаметра (вид по Г на фиг. 1, 6, 3). Зажимной патрон первого исполнения содержит корпус 1 (фиг. 1) с тремя зажимными эксцентричными поворотными кулачками 2 с наружными коническими и внутренними цилиндрическими поверхностями; конусную втулку 3 с ответным коническим отверстием и трапециидальной или ленточной резьбой, взаимодействующей по аналогичной резьбе (фиг. 2) с передней частью рубашки 4. В корпусе 1 (фиг. 1) выполнены отверстия параллельно его оси под цилиндрические шипы кулачков 2 и кольцевая канавка под пружину 5, выполненную в виде кольца из проволоки с отгибами (фиг. 11) и помещенную в канавке корпуса для взаимодействия с выемками на шипах кулачков 2 (фиг. 1). Задняя часть рубашки 4 снабжена лепестками 6, проходящими через сквозные пазы "а" (фиг. 3) в корпусе 1. На лепестках 6 (фиг. 1) выполнена мелкая резьба того же направления, что и резьба в передней части рубашки 4. В конце лепестков 6 выполнена кольцевая канавка под стопорное кольцо 7, ограничивающее при разжиме инструмента 8 ход усилительного элемента, выполненного в виде гайки 9, в кольцевой проточке которой установлены тела качения – шарики 10, взаимодействующие по торцу с неподвижной втулкой 11, застопоренной относительно корпуса 1 винтом 12. Вращение гайки 9 осуществляется от руки за счет накатки или воротком (не показан), вставляемым в отверстие 13. Для удержания шариков 10 от выпадения при вывинчивании гайки 9 целесообразно размещать шарики 10 во втулке 11 (фиг. 4), выполнив кольцевую канавку так, чтобы ширина ее "с" на торце втулки была меньше диаметра "dш" шарика (фиг. 5), а для сборки шариков входное окно имело размер "b" больше диаметра "dш". При сборке патрона в торцевые отверстия корпуса 1 (фиг. 1) вставляют поочередно цилинд 2 28198 рическими шипами 14 кулачки 2 и стягивают шипы пружиной 5 с зацепами. На корпус 1 с передней стороны вставляют рубашку 4 так, чтобы пазы проходили между выступами "а" корпуса 1. С задней стороны корпуса 1 одевают втулку 11 и стопорят винтом 12. На консистентной смазке тела качения 10 укладывают на дорожку качения гайки 10 (фиг. 1) или втулки 11 (фиг. 4) равномерно по окружности с небольшим зазором, образуя как бы упорный подшипник. Затем навинчивают гайку 9 с мелкой резьбой на корпус 1 с задней стороны, сохраняя зазор D=1-3 мм между гайкой и стопорным кольцом 7, а с передней стороны завинчивают конусную втулку 3 до тех пор, пока за счет внутренней конической поверхности втулки 3 кулачки 2 не сведутся к минимальному диаметру зажимаемого инструмента. Затем затягивают гайку 9 для выборки всех зазоров и натяга до требуемой силы зажима. Перед сборкой требуется смазка всех подвижных частей. Для обеспечения точности патрона изготовление кулачков 2 осуществляется в специальном приспособлении с периодической переустановкой для обработки всех рабочих поверхностей разного радиуса кривизны. Работает патрон следующим образом. При зажиме инструмента определенного диаметра, из рабочего диапазона зажимаемых в патроне диаметров, отпускают гайку 9 для снятия натяга и создания зазоров После этого вывинчивают конусную втулку 3 для разведения кулачков 2 на определенный диаметр. Вставляют хвостовик инструмента 8 в патрон между разведенных кулачков 2, удерживая корпус 1 за втулку 11. Вращают конусную втулку 3 в противоположном направлении для соприкосновения кулачков 2 зажимными поверхностями с поверхностью хвостовика инструмента, и предварительно зажимают последний. Затем завинчивают гайку 9, натягивая систему патрона за счет вторичного звена натяга – рубашки 4 через мелкую резьбу с малым углом подъема, тем самым создавая надежный зажим с самоторможением. Зажимной патрон второго исполнения (фиг. 6) содержит аналогичные патрону (фиг. 1) детали: кулачки 2 с шипами 14, стянутыми пружиной 5. Рубашка 15 (фиг. 6) в передней части снабжена лепестками 16 с резьбой, аналогичной резьбе конусной втулки 3 (фиг. 2). Лепестки 16 (фиг. 7) расположены в пазах 17 корпуса 18 и имеют ширину "b1" меньше ширины "b2" пазов. В задней части рубашки 15 (фиг. 6) установлен эксцентрик 19 с эксцентриситетом "е" и снабженный кольцевой канавкой 20 для шарика 21, поджатого винтом 22. Шарик 21 служит для удержания эксцентрика 19 от выпадения и возможности его прокручивания при натяге системы. При сборке патрона в торцевые отверстия корпуса 18 вставляют поочередно осями зажимные кулачки 2 и стягивают оси кулачков 2 пружиной 5 с зацепами. На корпус 18 с задней стороны вставляют звено натяга – рубашку 15 так, чтобы отверстия под установку эксцентриков 19 совпадали. Через отверстия в звене натяга – рубашке 15 - устанавливаются эксцентрики 19 так, чтобы их цилиндрические выступы вошли в ответные отверстия корпуса 18, а поверхность (например, в виде шестигранного отверстия) под элемент создания натяга (например, шестигранный ключ) оказалась снаружи, доступной для натяга вручную или механически. Далее с торца рубашки 15 вводится стопорный шарик 21 с его последующей фиксацией винтом 22, обеспечивающей легкое вращение эксцентрика 19 вокруг своей оси. Затем навинчивают с передней стороны конусную втулку 3 при определенном положении эксцентрика 19 (отмеченного нулевой риской). Патрон работает так: при зажиме инструмента (сверла, фрезы или другого) определенного диаметра из рабочего диапазона зажимаемых в патроне диаметров эксцентрик 19 выставляют так, чтобы он не тормозил из-за смещенного звена натяга – рубашки 15 - свободное вращение конусной втулки 3 при выборе зазора между инструментом и зажимными эксцентриковыми кулачками 2. Затем поворачивают эксцентрик 19 элементом создания натяга (ключом, отверткой и т. п.) вручную или механически до требуемой силы зажима. Зажимной патрон третьего исполнения (фиг. 8) содержит аналогичные патронам (фиг. 1 и 6) эксцентриковые поворотные зажимные кулачки 2 с шипами 14, стянутыми пружиной 15. Корпус 23 (фиг. 8) снабжен винтовым пазом со сквозной продольной прорезью 24 (фиг. 10) под введение эксцентрика 25 (фиг. 9) со стороны зажимных кулачков (фиг. 8), причем ширина "В" винтового паза и продольной прорези выполнены больше диаметра "D" эксцентрика 25 на величину эксцентриситета "е". Для удержания патрона на заднем конце корпуса 23 установлена втулка 26, жестко связанная с корпусом винтом 27. Рубашка вторичного звена натяга выполнена за одно целое с конусной втулкой 28. Величина угла подъема винтового паза корпуса 23 (фиг. 10) определяется при наружном его диаметре шагом "Н", обеспечивающим угол подъема "b", не превышающий величину угла трения "j" для обеспечения надежного самоторможения. При сборке патрона в торцевые отверстия корпуса 23 (фиг. 8) вставляют поочередно осями зажимные эксцентриковые кулачки 2, и их оси стягивают пружиной 5 с зацепами. В конусную втулку 28 изнутри вставляют эксцентрик 25, и через продольный паз в корпусе 23 вводят эксцентрик 25 вместе со втулкой 27 с дальнейшим завинчиванием по винтовой поверхности (червяку) корпуса, удерживая ключом (не показан) эксцентрик 25 от заклинивания. Патрон работает следующим образом (фиг. 8). При зажиме инструмента с цилиндрическим хвостовиком (сверла, фрезы и т. п.) определенного диаметра эксцентрик 25 выставляют так, чтобы он не тормозил свободное вращение конусной втулки 28 при выборе зазора между инструментом и зажимными эксцентриковыми кулачками 2. Затем поворачивают эксцентрик 25 элементом создания натяга (ключом), натягивая от винтовой поверхности конусную втулку 28 до требуемой силы зажима инструмента 8 кулачками 2. Для всех вариантов исполнения патронов кулачки 2 имеют одинаковую форму и размеры (фиг. 12) и одинаковый способ подпружинивания (фиг. 11) при зажиме инструментов максимального 3 28198 "dmax" (фиг. 13) и минимального "dmin" (фиг. 14) диаметров. 2. А. с. СССР № 1404190. Зажимной патрон Чермакова для крепления осевого инструмента. МКИ В23В31/04, опубл. 23.06.1988, Бюл. № 23. 3. Патент Швейцарии СН 677078А5. Зажимной патрон. МКИ В23В31/20, опубл.15.04.1991. 4. Заявка о выдаче патента Украины на "Зажимной патрон" № 93010028, приоритет от 6.11.1992. МКИ В23В31/02, В23В31/12. Источники информации: 1. Патент ПНР № 84160. Самоцентрирующий патрон для вращающегося инструмента. МКИ В23В31/04, опубл.30.03.1976. Фиг. 1 Фиг. 2 Фиг. 3 4 28198 Фиг. 4 Фиг. 5 Фиг. 6 Фиг. 7 5 28198 Фиг. 8 Фиг. 9 Фиг. 10 Фиг. 11 Фиг. 12 6 28198 Фиг. 13 Фиг. 14 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 34 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 7