CS204182B3

CS204182B3 - Collet clamp of rotary instruments with the cylindrical pshank

Info

Publication number: CS204182B3
Application number: CS58278A
Authority: CS
Inventors: Ladislav Hanzelka; Miroslav Sobotka
Original assignee: Ladislav Hanzelka; Miroslav Sobotka
Priority date: 1978-01-30
Filing date: 1978-01-30
Publication date: 1981-03-31

Description

Předmět vynálezu se týká konstrukce kleštinového upínače rotačních nástrojů s válcovou stopkou podle základního řešení chráněného autorským osvědčením číslo 184 686 a představuje jeho zdokonalení.The present invention relates to the construction of a collet chuck of rotary tools with a cylindrical shank according to the basic solution protected by the author's certificate No. 184 686 and represents its improvement.

Základní vynález představuje kleštinový upínač, jehož upínací kleština je vtlačovatelná do kuželového otvoru jeho nosného trnu osově přesuvnou hlavicí se závitem zabírajícím s valivě uloženou utahovací maticí, na jehož krčku mezi unášečem a utahovací maticí je uspořádán svěrný prstenec spojený s utahovací maticí blokovacími prvky zajišťujícími jeho neotočnost vůči této utahovací matici. Přitom tyto blokovací prvky pro zajištění neotočnosti svěrného prstence vůči utahovací matici jsou tvořeny radiálně ve styčných čelních rovinách obou těchto součástí umístěným perem anebo alespoň jedním rovnoběžně s osou upínače uspořádaným závitovým čepem s radiální vůlí v průchozím otvoru svěrného prstence a se suvnou vůlí v osovém směru tohoto průchozího otvoru.The present invention provides a collet chuck whose chuck is pushable into the tapered bore of its support mandrel with an axially displaceable threaded head engaging a rolling nut, a neck ring between the carrier and the nut is provided with a clamping ring coupled to the tightening nut by locking elements relative to this tightening nut. These locking elements for ensuring the non-rotation of the clamping ring with respect to the tightening nut are formed radially in the end faces of the two parts by means of a tongue or at least one radial clearance threaded pin parallel to the clamping axis in the through hole of the clamping ring. through hole.

Podstatnou součástí řešení tohoto už známého vynálezu je vlastně vybavení utahovací matice kleštinového pouzdra svěrným prstencem, který bez ovlivnění utahovacího účinku matice svým svěrným spojením s krčkem unášeče blokuje možnost uvolňová2 ní této matice. Toto řešení bezpochyby přineslo zdokonalení upínačů pro nástroje s válcovou stopkou, přičemž valivé uložení této utahovací matice podstatně snížilo odpor při utahování a tím umožnilo dosahovat větších upínacích sil. Bylo však zjištěno, že v souvislosti s úsilím rozšiřovat oblast používání válcových stopek rotačních nástrojů na jejich stále větší pracovní průměry, což má za následek významné snížení pracnosti výroby těchto nástrojů, dochází v případech zatížení nástrojů hodnotami řezných odporů využívajících do krajnosti jejich možný výkon a řezné vlastnosti jejich materiálů a v případech rázovitého zatížení nástroje k nepatrným, ale měřitelným osovým posuvům nástrojů v upínacím pouzdře. V běžné praxi sice k tak obrovskému zatížení nástrojů nedochází, ale zkoušky jejich maximálních řezných výkonů mohou vykazovat případy, které se s tímto zjevem setkaly, i když nelze prokázat, že by tento zjev byl charakteristický pro určitá provedení nástroje a jeho stopky. Někdy se tento zjev mohl konstatovat, jindy za stejných podmínek se neprojevil. Z toho je zřejmé, že v této oblasti může hrát roli třeba amplituda kmitů vyvolávaných odběrem třísky, hladkost povrchu kleštiny a stopky nástroje a patrně i některé dosud neodhalené vlivy.Indeed, an essential part of the solution of the present invention is to provide the collet sleeve tightening nut with a clamping ring which, without affecting the tightening effect of the nut by its clamping connection to the carrier neck, blocks the possibility of loosening the nut. This solution has undoubtedly improved tool holders for cylindrical shank tools, and the rolling bearing of this tightening nut has substantially reduced the tightening resistance and thus allows greater clamping forces. However, it has been found that in the context of efforts to extend the field of use of rotary tool shanks to their increasingly larger working diameters, resulting in a significant reduction in the manufacturing effort of these tools, the properties of their materials and, in the case of impact loads on the tool, to slight but measurable axial displacements of the tools in the chuck. In practice, although such a huge load of tools does not occur, tests of their maximum cutting performance may show cases encountered with this appearance, although it cannot be shown that this appearance is characteristic of certain embodiments of the tool and its shank. Sometimes this phenomenon could be stated, at other times it did not manifest itself under the same conditions. From this it is clear that the amplitude of the vibration induced by chip removal, the smoothness of the collet surface and the tool shank and possibly some undetected effects may play a role in this area.

Účelem vynálezu je vypracovat zdokonalenou konstrukci tohoto základního provedení kleštinového upínače a v závislosti na tomto chráněném provedení dosáhnout spolehlivého řešení problému zábrany jakéhokoliv osového posunu nástroje s válcovou stopkou v kleštině upínače i při extrémních podmínkách jeho pracovního vytížení.The purpose of the invention is to provide an improved construction of this basic design of the collet chuck and, depending on the protected embodiment, to provide a reliable solution to the problem of preventing any axial displacement of the cylindrical shank tool in the collet chuck even under extreme workload conditions.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že kleštinový upínač podle základního řešení chráněného autorským osvědčením č. 184 686 je vybaven neotočným závitovým dříkem zasahujícím svým závitovým koncem do dutiny uvnitř upínací kleštiny určeným pro záběr s vnitřním osovým závitem válcové stopky upínaného nástroje. Dále je na vynálezu podstatné i to, že závitový dřík upínače je ve svém alternativním provedení opatřen závitovou hlavicí a jejím pojišťovacím šroubem zataženými v osovém závitovém otvoru nosného trnu upínače.The invention is based on the fact that the collet chuck according to the basic solution protected by the author's certificate No. 184 686 is equipped with a non-rotatable threaded shaft extending with its threaded end into the cavity inside the collet designed to engage the internal axial thread of the cylindrical shank. It is furthermore essential that the threaded shank of the chuck is, in its alternative embodiment, provided with a threaded head and its locking screw retracted in the axial threaded hole of the chuck of the chuck.

Výhodou a pokrokovým účinkem tohoto zdokonaleného řešení upínače rotačních nástrojů s válcovou stopkou je odstranění dosavadního neuspokojivého zjevu sice nepatrného, ale měřitelného vysouvání nástroje za enormních řezných podmínek spojených zejména s rázy a chvěním. Tohoto účinku je dosaženo opatřením upínače neotočným závitovým dříkem, na jehož závitový konec zasahující do dutiny upínací kleštiny se našroubuje svým vnitřním osovým závitem válcová stopka upínaného nástroje. Vymezili se vůle ve smyslu možnosti osového posunutí nástroje účinkem osových složek řezných odporů ještě před sevřením kleštiny, je upnutí jeho válcové stopky naprosto spolehlivé až do jejího průměru 50 mm i za enormních a mimořádně nepříznivých řezných podmínek. Tento účinek — jak už bylo naznačeno — má průvodní ekonomický význam, neboť umožňuje vyrábět například stopkové frézy se šroubovicovýml řeznými zuby s válcovou stopkou až do průměru 50 milimetrů, neboť výroba stopky válcové je podstatně méně pracná než výroba stopky kuželové.The advantage and progressive effect of this improved rotary tool holder with a cylindrical shank is the elimination of the previously unsatisfactory appearance of a slight but measurable retraction of the tool under enormous cutting conditions associated in particular with shock and vibration. This effect is achieved by providing a clamp with a non-rotatable threaded shaft, the threaded end of which extends into the cavity of the collet and screwing the cylindrical shank of the tool to be clamped with its internal axial thread. Clearances have been defined in terms of the axial displacement of the tool due to the axial components of the cutting resistors even before the collet is clamped, and the clamping of its cylindrical shank is absolutely reliable up to its 50 mm diameter even under enormous and extremely unfavorable cutting conditions. This effect - as already indicated - is of accompanying economic importance since it makes it possible to produce, for example, helical cutters with a cylindrical shank up to a diameter of 50 millimeters, since the production of a cylindrical shank is considerably less laborious than the production of a conical shank.

Provede-li se závitový dřík s hlavicí, jíž je zatažen a zajištěn pojistným šroubem v osovém závitu otvoru nosného trnu upínače, pak je tu prostředek umožňující osové seřízení nástroje, což má význam při používání předseřízených nástrojů například u obráběcích center.If a threaded shank is provided with a head which is retracted and secured by a locking screw in the axial thread of the chucking mandrel bore, there is a means for axially adjusting the tool, which is important when using pre-adjusted tools, for example in machining centers.

Blíže vyniknou tyto výhody na podkladě popisu příkladu konkrétního provedení upínače znázorněného na výkrese, na němž na obr. 1 je v podélném řezu znázorněn celý upínač opatřený jednou variantou provedení závitového dříku k našroubování válcové stopky nástroje, na obr. 2 je v pohledu druhá varianta provedení závitového dříku včetně jeho zasituování v upínací a konečně na obr. 3 je třetí varianta provedení závitového dříku pro případy požadavku umožnění předseřizování osové polohy upínaného nástroje.These advantages will become more apparent from the description of a specific embodiment of the fixture shown in the drawing, in which FIG. 1 shows a longitudinal section of the fixture provided with one variation of the threaded shank for screwing the tool shank. The threaded shank including its setting in the clamping and finally in Fig. 3 is a third variant embodiment of the threaded shank in case it is required to allow pre-adjustment of the axial position of the clamped tool.

V souladu s výchozí konstrukcí chráněnou autorským osvědčením č. 184 686 je kleštinový upínač podle tohoto závislého vynálezu uspořádán na nosném trnu 1 (obr. 1) s unášečem 2. V kuželové dutině 3 tohoto nosného trnu 1 je upínací kleština 4 s válcovými upínacími stěnami 5 pro uchycení válcové stopky neznázorněného rotačního nástroje. Do kuželové dutiny 3 je upínací kleština 4 vtlačována převlečnou hlavicí 6, jejíž kuželový otvor 7 lícuje s kuželovou hlavicí 8 této upínací kleštiny 4. Z důvodů poddajnosti je upínací kleština 4 z obou konců naříznuta rovnoběžně s osou 9 nosného trnu 1 probíhajícími zářezy 10. Převlečná hlavice 6 je jednak opatřena z vnitřní strany svého válcového otvoru drážkou 11, v níž vložená kulička 12, zapuštěná z části radiálním směrem do válcového osazení 13 nosného trnu 1, blokuje tuto převlečnou hlavici B proti otáčení, jednak vnějším závitem 14 zabírajícím s vnitřním závitem utahovscí matice 18. Tato utahovací matice 16 je uložena na kuličkách 17 obíhajících jednak v obvodové dráze vypracované na válcovém krčku 18 nosného trnu 1, jednak v obvodové dráze 19 utahovací matice 16. Tyto kuličky 17 jí zajišťují jak snadnou otočnost, tak i osovou neposuvnost. Obvodová dráha 19 pro tyto kuličky 17 uvnitř utahovací matice 16 je pro možnost vsazení těchto kuliček 17 navenek radiálně otevřena závitovým otvorem uzavřeným šroubem 20.In accordance with the initial design protected by the author's certificate No. 184 686, the collet chuck of the present invention is arranged on a support mandrel 1 (Fig. 1) with a gripper 2. In the conical cavity 3 of this support mandrel 1 is a collet 4 with cylindrical clamping walls 5 for attaching a cylindrical shank of a rotary tool (not shown). The chuck 4 is pushed into the tapered cavity 3 by the cap 6, the tapered bore 7 of which is aligned with the taper head 8 of the chuck 4. For reasons of compliance, the chuck 4 is cut from both ends parallel to the axis 9 the head 6 is provided on the one hand with a groove 11 on the inside of its cylindrical bore, in which an inserted ball 12, partially recessed radially in the cylindrical shoulder 13 of the support mandrel 1, blocks the union head B against rotation; This tightening nut 16 is mounted on balls 17 circulating in a circumferential path drawn on the cylindrical neck 18 of the support mandrel 1 and in the circumferential path 19 of a tightening nut 16. These balls 17 provide both easy rotation and axial displacement. The circumferential path 19 for these balls 17 inside the tightening nut 16 is radially opened by the threaded hole closed by the screw 20 to allow the balls 17 to be inserted externally.

Utahovací matice 16 je neotočně spojena se svěrným prstencem 21 nasazeným na válcovém krčku 18 nosného trnu 1 mezi unášečem 2 a touto utahovací maticí 16. Proti vzájemnému pootočení vůči utahovací matici 16 je svěrný prstenec 21 s ní propojen kolíkem 22, rovnoběžným s osou 9 nosného trnu 1. Tangenciálně vůči této ose 9 je ve svěrném prstenci 21 uspořádán šroub 23 svírající tento svěrný prstenec 21 pevně kolem válcového krčku 18 nosného trnu 1 upínače.The tightening nut 16 is non-rotatably connected to the clamping ring 21 mounted on the cylindrical neck 18 of the support mandrel 1 between the carrier 2 and this tightening nut 16. Tangentially to this axis 9, a screw 23 is clamped in the clamping ring 21 clamping the clamping ring 21 firmly around the cylindrical neck 18 of the support mandrel 1.

Na rozdíl od tohoto provedení upínače, které představuje příklad realizace základního vynálezu podle autorského osvědčení č. 184 686, je podle závislého vynálezu uspořádán uvnitř upínače neotočný závitový dřík 24 (obr. 1, 2, 3), zasahující svým závitovým koncem 25 do dutiny uvnitř upínací kleštiny 4. V jedné variantě svého provedení je opatřen okem 26 (obr. lj navlečeném na příčně k ose 9 orientovaném dříku 27 zataženém do závitu 28 v tělese nosného trnu 1. Vůle otvoru oka 26 umožňuje, aby závitový dřík 24, na jehož závitový konec 25 se našroubovala válcová stopka nástroje, se mohl při sevření nástrojové stopky kleštinou 4 přizpůsobit poloze osy nástroje.In contrast to this embodiment of the clamp, which is an example of an embodiment of the basic invention according to the author's certificate No. 184 686, according to the dependent invention a non-rotatable threaded shank 24 (Figs. 1, 2, 3) is provided inside the clamp. the collet 4. In one variation of its embodiment, it is provided with an eye 26 (FIG. 11j threaded on a transverse to axis 9 oriented shaft 27 retracted into a thread 28 in the body of the mandrel 1. The opening of the eye opening 26 allows the threaded shaft 24 to be threaded. the end 25 of the tool shank was screwed on and could be adapted to the position of the tool axis when the tool shank was clamped by the collet 4.

Druhá varianta provedení závitového dříku 24 představovaná na obr. 2 má závitovou hlavici s přírubou 29, která zajišťuje neměnnou osovou polohu stopky v upínací, přičemž štíhlost závitového dříku 24 a jeho příčná, tedy ohybová poddajnost i vůle v závitu stopky nástroje eliminuje při upínání stopky nástroje kleštinou 4 nesouosost nástroje a závitového konce 25 tohoto závitového dříku 24.The second embodiment of the threaded shank 24 shown in Fig. 2 has a threaded head with a flange 29 which ensures a constant axial position of the shank in the clamping, while the slenderness of the threaded shank 24 and its lateral bending compliance and clearance in the shank thread eliminates the tool shank collet 4 misalignment of the tool and the threaded end 25 of the threaded shank 24.

Třetí varianta provedení závitového dříku 24 znázorněná na obr. 3 je významná pro svou použitelnost k předseřízování osových poloh upínaných nástrojů. Je tu totiž dřík 24 opatřen závitovou hlavicí 30 zataženou v osovém závitovém otvoru 31 nosného trnu 1. Nepohyblivost závitového dříku 24 tohoto provedení je zajištěna pojišťovacím šroubem 32 zataženým v tomtéž tisovém závitovém otvoru 31.The third embodiment of the threaded shank 24 shown in FIG. 3 is significant for its applicability to pre-adjust the axial positions of the clamped tools. In fact, the shaft 24 is provided with a threaded head 30 retracted in the axial threaded hole 31 of the support mandrel 1. The immovability of the threaded shank 24 of this embodiment is secured by a locking screw 32 retracted in the same threaded threaded hole 31.

Jak už bylo naznačeno, na závitový konec 25 závitového dříku 24 se našroubuje válcová stopka upínaného nástroje a jeho osovým přitlačením nebo přitažením těsně před upnutím kleštinou 4 se vymezí vůle v závitech tohoto závitového konce 25 dříku 24 a stopky upínaného nástroje. Tím je nástroj bezpečně fixován v upínači i za extrémních a mimořádných řezných podmínek, za nichž je využita plně řezná schopnost nástroje i s ohledem na jeho materiál.As already indicated, the threaded end 25 of the threaded shank 24 is screwed with a cylindrical shank of the clamping tool and its axial pressing or tightening just prior to clamping with the collet 4 defines the threads of the threaded end 25 of the shank 24 and the shank of the clamped tool. In this way, the tool is securely fixed in the chuck even under extreme and extraordinary cutting conditions, under which the cutting ability of the tool is fully utilized, even with regard to its material.

Přitom popsaná třetí varianta provedení závitového dříku 24 se závitovou hlavicí 30 a pojistným šroubem 32 umožňuje osové předseřízení upínaného nástroje.The third variant of the threaded shaft 24 described here, with the threaded head 30 and the locking screw 32, allows the axial pre-adjustment of the tool to be clamped.

Claims

Subject

Collet chuck of rotary tools with a cylindrical shank according to the author's certificate No. 184 686, whose collet is pushable into the tapered bore of its bearing mandrel with an axially movable threaded head engaging a rolling nut tightening on which a clamping ring connected to it is arranged lockable to the neck of the clamp between the carrier and the invention. A pulling nut characterized by a non-rotatable threaded shaft (24) extending through its threaded end (25). into the cavity inside the collet (4) to engage the internal axial thread of the cylindrical shank of the clamping tool.

The collet chuck according to claim 1, characterized in that the threaded shank (24) is provided with a threaded head (30j) and a locking screw (32) housed in the axial threaded hole (31) of the chuck (1).