Патрон для фрезы с коническим хвостовиком

Патрон для фрезы с коническим хвостовиком

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ПАТРОН ДЛЯ ФРЕЗЫ С КОНИЧЕСКИМ ХВОСТОВИКОМ, содержащий корпус, установленную в гнезде корпуса переходную упругую втулку и упругую гайку, связанную резьбой с переходной втулкой и посредством подшипника качения - с i корпусом, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности крепления фрезы, соединение переходной втулки с гнездом корпуса выполнено цилиндрическим, в днище гнезда эксцентрично его оси выполнены отверстие, а также эксцентрично оси отверстия , кольцевая выточка, в которых установлен введенный в патрон болт, предназначенный для закрепления на хвостовике фрезы , причем головка болта расположена эксцентрично его оси и размещена в кольцевой выточке с возможностью ограниченного поворота и взаимодействия ее боковой и опорной поверхностей с соответствующими поверхностями кольцевой выточки. (Л J. 00 ел 05 со иг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1085690

y(51) В 23 В 31/04 9

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3411833/25-08 (22) 16.03.82 (46) 15.04.84. Бюл. № 14 (72) В. И. Петров (71) Ленинградский ордена Ленина и ордена

Красного Знамени механический институт (53) 621.914.3-229.2 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 848166, кл. В 23 В 31/04, 1979. (54) (57) ПАТРОН ДЛЯ ФРЕЗЫ С КОНИЧЕСКИМ ХВОСТОВИКОМ, содержащий корпус, установленную в гнезде корпуса переходную упругую втулку и упругую гайку, связанную резьбой с переходной втулкой и посредством подшипника качения — с корпусом, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности крепления фрезы, соединение переходной втулки с гнездом корпуса выполнено цилиндрическим, в днище гнезда эксцентрично его оси выполнены отверстие, а также эксцентрично оси отверстия, кольцевая выточка, в которых установлен введенный в патрон болт, предназначенный для закрепления на хвостовике фрезы, причем головка болта расположена эксцентрично его оси и размещена в кольцевой выточке с возможностью ограниченного поворота и взаимодействия ее боковой и опорной поверхностей с соответствующими поверхностями кольцевой выточки„

1085690

5 !

Изобретение относится к металлообработке, в частности к инструментальной оснастке для крепления фрез в шпинделе фрезерного станка.—

Известен патрон для фрезы с коническим хвостовиком, содержащий корпус, установленную в гнезде корпуса переходную упругую втулку и упругую гайку, связанную резьбой с переходной втулкой и посредством подшипника качения — с корпусом (1)

Недостатком известного патрона является невысокая надежность крепления фрезы.

Это объясняется тем, что отверстие в корпусе патрона выполнено коническим. Коническое соединение переходной втулки с корпусом и коническое соединение переходной втулки с конусным хвостовиком фрезы, которая удерживается в патроне только силами трения, не гарантируют надежного крепления фрезы в течение всего процесса фрезерования. При закреплении фрезы путем вращения упругой гайки переходная коническая втулка подается внутрь корпуса и, сжимаясь и облегая хвостовик фрезы, стремится за счет сил трения подать фрезу также внутрь корпуса. При этом, если специально рукой не заталкивать с достаточной силой фрезу в корпус патрона, может произойти смещение конической переходной втулки относительно хвостовика фрезы, следовательно, пути, пройденного переходной втулкой, может оказаться недостаточно для надежного крепления фрезы, а малое усилие закрепления фрезы говорит о невысокой жесткости технологической системы фреза — патрон— шпиндель, а следовательно, и о невысокой ее виброустойчивости, несмотря на дополнительное закрепление фрезы, осуществляемое упругой гайкой. .Кроме этого, в процессе фрезерования даже после падения эффективных коэффициентов трения и дополнительного закрепления фрезы может произойти, особенно на повышенных режимах резания, предельных по возникновению вибраций, частичное или полное ее раскрепление, а именно: под действием осевой составляющей сил резания фреза, которая удерживается в патроне только силами трения, выходит из корпуса патрона.

Причина этого состоит в том, что соединение переходной втулки с корпусом выполнено коническим и отсутствует специальное устройство, удерживающее фрезу от смещения вдоль оси из корпуса патрона. Таким образом, только одних сил трения, приложен ных к конической поверхности хвосто вика фрезы, недостаточно для надежного удержания фрезы в патроне в процессе фрезерования.

Кроме того, патрон не является универсальным. Он не может быть использован для закрепления стандартных фрез. Фрезы, которые могут быть в нем закреплены, должны на конце конусного хвостовика иметь обязазательно лыски, входящие в паз, выполненный в корпусе патрона. Лысками крутящий момент от шпинделя станка передается на фрезу.

Цель изобретения — повышение надежности крепления фрезы.

Поставленная цель достигается тем, что в патроне для фрезы с Коническим хвостовиком, содержащем корпус, установленную в корпусе переходную упругую втулку и упругую гайку, связанную резьбой с переходной втулкой и посредством подшипника качения — с корпусом, соединение переходной втулки с гнездом корпуса выполнено цилиндрическим, в днище гнезда эксцентрично его оси выполнены отверстие, а также эксцентрично оси отверстия, кольцевая выточка, в которых установлен введенный в патрон болт, предназначенный для закрепления на хвостовике фрезы, причем головка болта расположена эксцентрично его оси и размещена в кольцевой выточке с возможностью ограниченного поворота и взаимодействия ее боковой и опорной поверхностей с соответствующими поверхностями кольцевой выточки.

На фиг. 1 показан патрон, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1.

Патрон содержит корпус 1, в котором расположена переходная цилиндрическая втулка 2. Наружная поверхность переходной втулки и внутренняя поверхность отверстия в корпусе под переходную втулку — цилиндрические. На корпусе патрона установлена гайка 3, средняя часть которой выполнена в виде упругого элемента 4, например кольцевой пластины с радиальными вырезами U.

С корпусом 1 гайка 3 связана посредством шариков 5, расположенных в радиусных кольцевых канавках корпуса и гайки.

Втулка 2 выполнена упругой с разрезами, в ней устанавливается хвостовик фрезы б.

Втулка 2 может быть сменной. Ее наружный диаметр постоянен, а внутренний определяется размером конусного хвостовика фрезы 6, Гайка 3 связана с переходной цилиндрической втулкой 2 посредством резьбы R.

В корпусе 1 выполнено отверстие Q u кольцевая выточка W, в которые установлен болт 7, имеющий головку G, шейку S и резьбовой конец К. Головка G болта 7 взаимодействует с поверхностями W и W кольцевой выточки W. Шейка S входит в отверстие

Q, а резьбовой конец К болта 7 предназначен для резьбового отверстия в конусном хвостовике фрезы 6. Ось OyOq отверстия Q, ось 0„0 кольцевой выточки W и ось О Ое головки G болта 7 несоосны друг другу и оси 00 патрона.

Болт 7 выполнен так, что при заворачивании его в резьбовое отверстие в конусном хвостовике фрезы 6 торцовой уступ шейки S болта упирается в торцовую поверхность хвостовика фрезы 6 и препятствует дальнейшему заворачиванию резьбового конца К

1085690

d d<+2t sin>, У (2) 10

20 (3) 25 (4) 30

55 болта в это отверстие не только при ручном закреплении, но и в процессе резания.

Патрон работает следующим образом.

После того как болт 7 завернут в резьбовое отверстие в хвостовике фрезы 6 до упора торца шейки S в торец хвостовика, фрезу 6 вместе с болтом 7 вставляют в упругую переходную цилиндрическую втулку 2, расположенную в корпусе 1. Вращая фрезу рукой, совмещают ось 0 06 головки G болта 7 с осью. ОцО,„отверстия Q в корпусе.

После совмещейия осей фрезу перемещают внутрь корпуса 1 до тех пор, пока головка G болта 7 не будет находиться на уровне кольцевой выточки W, т. е. фактически перемешают фрезу до упора торца головки G болта 7 в корпус 1. Затем фрезу поворачивают вокруг своей оси в направлении, противоположном направлению главного движения фрезерования, на угол, меньший 180, до тех пор, пока боковая (например, цилиндрическая) поверхность головки G болта 7 не упрется в поверхность W кольцевой выточки W. При этом головка болта опорной поверхностью садится на плоскую поверхность W кольцевой выточки W. Происходит стопорение фрезы от поворота вокруг своей оси и от смещения фрезы вдоль оси 00 из корпуса 1 патрона. Таким образом, для передачи крутящего момента от шпинделя станка образуется цепь шпиндель — шпонка шпинделя — паз в корпусе патрона под шпонку — корпус — поверхность Ж кольцевой выточки W в корпусе — головка G болта — шейка S болта — резьбовой конец

К болта — фреза.

Для реализации рассмотренной цепи стопорения фрезы в корпусе с надежностью, равной единице, необходимо соблюдать следующие условия.

Отверстие Q в корпусе 1 должно быть выполнено с эксцентриситетом (О О =1 ) относительно оси 00 патрона, т. е. ось ОрО отверстия Q должна быть несоосна оси 00 патрона.

Диаметр (d ) шейки S болта 7 должен быть меньше диаметра (dg) отверстия О и удовлетворять неравенству

dh (d< (д, — 21 (З, (>) где d — наружный диаметр резьбы первой ступени (резьбового конца К) болта 7.

Выполнение левого неравенства из выражения (1) необходимо для базирования болта 7 относительно торца хвостовика фрезы, который при завинчивании болта во фрезу контактирует с торцом шейки S болта по кольцу, наружный и внутренний диаметр которого — d5 и d< соответственно.

Выполнение правого неравенства из выражения (1) необходимо для того, чтобы болт 7 своей второй ступенью (шейкой S) мог войти в отверстие Q с зазором.

Диаметр (4 ) головки G болта 7 должен быть незначительно меньше диаметра (d ) отверстия (,), через которые головка б проходит до уровня кольцевой выточки W вдоль оси патрона. Причем головка болта выполнена с эксцентриситетом (0 0 = 1 ) относительно оси резьбового конца К или, что то же самое — оси 00 патрона, при этом ф= а., Диаметр (4,„) кольцевой выточки W в корпусе 1 должен быть где г — угол поворота фрезы до упора боковой цилиндрической поверхности головки G болта 7 в поверхность W< кольцевой выточки W.

Для обеспечения прочности в надежности крепления фрезы в патроне угол т следует выбирать из промежутка (60, 120 1, а кольцевая выточка W должна быть выполнена с эксцентриситетом относительно оси 00 оправки и с эксцентриситетом относительно оси 0 0 отверстия Q в корпусе 1.

При выполнении условий (1) — (4) контакт головки G болта 7 с корпусом после установки фрезы наблюдается в точке Z.

При приложении крутящего момента от сил резания головка G упирается в корпус 1 в точке Z и препятствует вращению фрезы.

От смещения в осевом направлении из корпуса патрона фрезу удерживает головка

G болта 7, которая контактирует своей опорной поверхностью с поверхностью Wz кольцевой выточки W по части плоскости MZNP.

После установки фрезы в корпус патрона и ее стопорения от вращения и осевого перемещения осуществляют окончательное закрепление фрезы, для этого вращают упругую гайку 3. При вращении гайки 3 упругая переходная втулка 2, в которой находится конусный хвостовик фрезы, перемещается из корпуса 1 до посадки на конус хвостовика фрезы.

Цилиндрическое, а не коническое соединения, переходной втулки с корпусом обладает важным положительным эффектом, а именно: такое соединение со стопорением фрезы в осевом направлении с помощью трехступенчатого болта позволяет полностью выбрать зазоры в радиальном и осевом направлениях не только в цилиндрическом соединении, но и в соединении переходной втулки с хвостовиком фрезы. Переходная втулка 2, заклинившись между хвостовиком фрезы и корпусом патрона, делает конструкцию более жесткой. При этом хвостовик фрезы и болт оказываются растянутыми, 1085690

М

И/2

Составитель А. Можаев

Техред И. Верес Корректор А. Дзятко

Тираж,1037 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Л. Авраменко

Заказ 2129/9

5 например для конусов Морзе № 5 и 6, осевыми силами 2000 — 3000 кГс. Это делает технологическую систему более высокочастотной, а следовательно, и более виброустойчивой. При действии осевых сил, возникающих..в процессе фрезерования и стремящихся вытащить фрезу из корпуса патрона, фреза будет неподвижна. Она удерживается головкой болта за корпус.

При резании вследствие вибраций, вызывающих падение эффективных коэффициентов трения на сопрягаемых цилиндрических и конических поверхностях, происходит дальнейшее закрепление фрезы в патроне. В результате уменьшения сил трения на этих поверхностях за счет потенциальной энергии упругого элемента 4 осуществляется дальнейшее поступательное движение упругой переходной цилиндрической втулки 2 вдоль неподвижной фрезы из корпуса 1 до более плотной посадки ее на кону ный хвостовик фрезы. При этом происходит дополнительное обжатие фрезы 6 и, как следствие, увеличение осевого усилия закрепления фрезы в патроне при работе.

Раскрепление фрезы производится вращением гайки в противоположную сторону, чем обеспечивается поступательное движение упругой переходной цилиндрической втулки 2 в корпус патрона, После того, как переходная втулка 2 подана внутрь корпуса, рукой осуществляют поворот фрезы в направлении главного движения и, совместив

10 ось головки О О болта 7 с осью О О отверстия Q в корпусе 1, вынимают фрезу из патрона.

Положительный эффект, получаемый при промышленном использовании патрона, заключается в повышении виброустойчивости технологической фрезерной системы и надежности крепления фрезы, а также в универсальности применения фрез, так как отпадает необходимость доработки стандарт ных фрез путем создания лысок на конце хвостовиков.