CS239874B1

CS239874B1 - Device for automatic clamping of tools

Info

Publication number: CS239874B1
Application number: CS84941A
Authority: CS
Inventors: Oldrich Cech; Jan Sobola
Original assignee: Oldrich Cech; Jan Sobola
Priority date: 1984-02-09
Filing date: 1984-02-09
Publication date: 1986-01-16
Also published as: CS94184A1

Abstract

Zařízení pro automatické upínání nástrojů je určeno zejména pro vřeteny s krátkým vřetenem, jaké se vyskytují například u revolverového vícevřetenového vřeteníku. Zařízení pro automatické upínání nástrojů je charakterizováno středovým hřídelem uloženým v ose vřetena. Při axiálním pohybu středového hřídele, vyvozovaném hydraulickým válcem, ovládá středový hřídel upínací pružinu a zámek složený ze dvou třmenů s rozpínacími kuličkami.Automatic tool clamping device It is intended especially for spindles with short spindle, such as those found for turret turret headstock. Automatic clamping device tools is characterized by a central tool shaft mounted in the spindle axis. For axial movement of the center shaft hydraulic cylinder, controls center shaft clamping spring and lock composed of two stirrups with expansion balls.

Description

Vynález se týká zařízení pro automatické upínání nástrojů ve vřetení, zejména pro vřeteníky s krátkým vřetenem, na příklad u univerzálního frézovacího vřeteníku.The invention relates to a device for automatically clamping tools in a spindle, in particular for spindles with a short spindle, for example in a universal milling headstock.

Jedním z požadavků kladených na obráběcí stroj je možnost použití automatického upínání nástrojů, popřípadě záměna ručního upínání nástrojů za automatické bez konstrukčního zásahu do stroje. Známe dvě základní konstrukční řešení automatického upínání. V prvním případě je vlastní upínací mechanismus umístěn ve vřetenu, upínací sílu vyvozuje pružina nebo soustava pružin a upínací zařízení je řešeno pomocí kuliček, kleštin nebo pák, které přes závěsný šroub přenášejí upínací sílu pružiny na vOne of the requirements placed on a machine tool is the possibility of using automatic tool clamping, or alternatively, manual tool clamping can be replaced by automatic tool clamping without design intervention into the machine. We know two basic design solutions for automatic clamping. In the first case, the actual clamping mechanism is located in the spindle, the clamping force is exerted by the spring or the spring system and the clamping device is solved by balls, collets or levers, which transfer the clamping force of the spring to the

nástrojový držák. Upínání rotuje s vřetenem, uvolňovací válec je spojen s tělesem, ve kterém je otočně uloženo vřeteno. Pro upínání a uvolňování je nutná určitá velikost zdvihu upínacího mechanismu, tomu odpovídá velikost pružiny, která limituje velikost vřetena. Ve druhém případě, kdy je upínací zařízení umístěno mimo vřeteno a je realizováno různými samostatnými upínači nástrojů/ lze vřeteno zkrátit na nejmenší možnou velikost, ale upínací zařízení jsou rozměrná a celé toto uspořádání vychází délkově větší než upínání realizované pružinami umístěnými ve vřetenu. Uvedená řešení nelze použít u strojů, kde je nutné použít krátké vřeteno jako nspř. u revolverových vícevřetenových vřeteníků, u kterých se používá čelní upínací zařízení, nebo u univerzálních frézovacích hlav s možností t<ckz nastavení vřetena do libovolné polohy, (je jeho délka úměrná velikosti vyložení vřetena od čela vřeteníku, se používá ruční upínání upínacím šroubem. Při aplikaci automatického upínání na krátké vřeteno je nutné bud prodloužit vřeteno, nebo použít automatické upínací zařízení, umístěné nad vřeteníkem, což omezuje pracovní možnosti vrtací nebo frézovací hlavy.tool holder. The clamping rotates with the spindle, the release cylinder is connected to the body in which the spindle is rotatably mounted. A certain stroke size of the clamping mechanism is required for clamping and releasing, corresponding to the size of the spring that limits the size of the spindle. In the second case, when the clamping device is located outside the spindle and is realized by various separate tool holders / the spindle can be shortened to the smallest possible size, but the clamping devices are bulky and the whole arrangement is longer in length than the clamping realized by springs located in the spindle. These solutions cannot be used in machines where a short spindle must be used. for turret multi-spindle headstocks using front-end clamping devices, or for universal milling heads with t <ckz adjustment of the spindle to any position (its length is proportional to the spindle unloading distance from the headstock, manual clamping is used with the clamping screw. automatic clamping to a short spindle is necessary either to extend the spindle or to use an automatic clamping device located above the headstock, which limits the drilling or milling head working possibilities.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje zařízení pro automa2The above-mentioned deficiencies are eliminated by the automobile2 equipment

239 874 tické upínání nástrojů ve vřetení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že ho tvoří centrální hřídel, uložený jedním koncem volně otočně v pístnici pístu hydraulického ovládacího válce a opatřený tvarovým osazením, které je přes tlačné kuličky ve styku jednak s úkosovým pouzdrem, jednak s osazenou částí nátrubku, jímž centrální hřídel prochází a na jehož části menšího průměru je uložena upínací pružina, opírající se jedním koncem o osazenou část nátrubku a druhým koncem o pouzdro, ve kterém je uložen vnitřní třmen a vnější třmen s kuličkami, mezi kterými je uložen závěsný šroub nástrojového držáku. Celkový zdvih automatického zařízení je aritmetickým součtem zdvihu pro vtažení nástrojového držáku do dutiny vřetene a zdvihu silového upnutí nezakresleného nástroje ve vřetení.239 874 A tool holder in a spindle according to the invention, characterized in that it consists of a central shaft, which can be freely rotatable in one piston of the piston of a hydraulic actuating cylinder and provided with a shaped shoulder which is in contact with the bevel sleeve via thrust balls. on the one hand with the shoulder part of the sleeve through which the central shaft passes and on which part of the smaller diameter the clamping spring is supported, resting on one end on the shoulder part of the sleeve and the other on the sleeve in which the inner bracket and the outer bracket with balls the tool holder suspension bolt. The total stroke of the automatic device is the arithmetic sum of the stroke for pulling the tool holder into the spindle cavity and the stroke of the force clamping of the tool not shown in the spindle.

Řešení dle vynálezu umožňuje použít automatické upínání nástrojů u krátkých vřeten v aplikaci na známá upínací zařízení vyžadující určitou velikost zdvihu. Oproti stávajícímu upínání pružinami má zařízení výhodu ve zvýšení tuhosti upnutého nástro jového držáku.The solution according to the invention makes it possible to apply automatic tool clamping on short spindles in application to known clamping devices requiring a certain stroke size. Compared to the existing spring clamping, the device has the advantage of increasing the rigidity of the clamped tool holder.

Příkladné provedení zařízení pro automatické upínání nástrojů je schematicky znázorněno v řezu na připojeném výkrese.An exemplary embodiment of an automatic tool clamping device is shown schematically in cross-section in the accompanying drawing.

Centrální hřídel 14. umístěny v ose vřetena 1 je uložen volně otočně prostřednictvím oxiolnfck ložisek 17 v pístnici 18 pístu 19 hydraulického ovládacího válce 20. Ve své další části směrem k nástrojovému držáku 2 je centrální hřídel 1 4 opatřen tvarovým osazením 16. ve kterém spočívají tlačné kuličky 12. které se opírají dále o úkosové pouzdro 13 a o čelo nátrubku 10 osazeného na centrálním hřídeli a- Na nátrubku JO je navlečena upínací pružina 11 . jejíž jeden konec se opírá o rozšířenou část nátrubku 10 a druhý konec o čelo pouzdra 2» které je opřeno o dno dutiny ve vřetenu 1* Upínací pružina 11 je stlačována nátrubkem J_0, na který působí přes tlačné kuličky 12 úkosové pouzdro 13. Centrální hřídel 14 zasahuje do vnitřního třmene 2 ^s kuličkami 8, na který navazuje vnější třmen 6 s rozpěrnými kuličkami 2» mezi kterými je uložen závěsný šroub 4 nástrojového držáku 2» ^ve kterém je vytvořen prostor 2 pro upínání. Vnější třmen 6 je součástí vlastního upínacího zařízení, vnitřní třmen 7 je spojen přes kuličky 8 a nátrubek 12 s upínací pružinou 11 . Kuličky 8 jsou ovládány centrálnímThe central shaft 14 disposed in the axis of the spindle 1 is mounted freely rotatable by means of the bearings 17 in the piston rod 18 of the piston 19 of the hydraulic actuator cylinder 20. In its further part towards the tool holder 2, the central shaft 14 is balls 12 which are supported further on the bevel sleeve 13 and on the face of the sleeve 10 mounted on the central shaft a. A clamping spring 11 is threaded onto the sleeve 10. one end of which is supported by the widened part of the sleeve 10 and the other end against the face of the sleeve 2 which is supported against the bottom of the cavity in the spindle 1. The clamping spring 11 is compressed by the sleeve 10. it extends into the inner yoke 2 ^{with the} balls 8, to which is connected the outer yoke 6 with the spherical balls 2 between which the suspension screw 4 of the tool holder 2 is arranged, ⁱⁿ which the clamping space 2 is formed. The outer yoke 6 is part of the clamping device itself, the inner yoke 7 is connected via balls 8 and the sleeve 12 to the clamping spring 11. The balls 8 are controlled centrally

239 874 hřídelem 14 s kuželovou plochou tvarového osazení 16. Nástrojový držák 2 je pomocí zdvihu b v mechanickém zámku vtažen upínacím mechanismem do kuželové dutiny vřetena tak, že mezi nástrojovým držákem £ a vřetenem £ je minimální vůle. Silové upnutí vyvozuje upínací pružina 11 o zdvihu c, která se uvede v činnost po uzavření mechanického zámku. Upínací pružina ££ je ovládána nátrubkem J_0, o který se opírají tlačné kuličky 12 , které přes úkosové pouzdro 13 jsou ovládány kuželem tvarového osazení 16 centrálního hřídele 14. který je v horní části přes ložiska 17 spojen pístnicí 18 s pístem 19 hydraulického ovládacího válce 20. Hydraulický ovládací válec 20 je spojen s nosnou částí stroje, ve kterém je otočně uloženo vřeteno £. Při uvolňování nástrojového držáku 2. z dutiny vřetena £ se nejprve stlačí přes nátrubek 10 upínací pružina £1 pomocí úkosového pouzdra £3 s tlačnými kuličkami £2 a kužele tvarového osazení £6 centrálního hřídele £4, dojde k silovému uvolnění upínacího mechanismu a zdvihem £ k uvolnění nástrojového držáku 2 z dutiny vřétená £. Následuje uvolnění mechanického zámku kuželovou plochou 15 . vytvořenou na čele centrálního hřídele 14 a k otevření upínacího mechanismu, který umožní vyjmutí nástrojového držáku 2 z dutiny vřetena £. Upínání a uvolňování nástrojů je tedy odvozeno od pohybu centrálního hřídele 14. který ovládá upínací pružinu ££ a mechanický zámek.239 874 by a shaft 14 with a tapered surface 16. The tool holder 2 is pulled into the tapered spindle cavity by means of the stroke b in the mechanical lock so that there is minimal clearance between the tool holder 8 and the spindle 4. The clamping spring 11 of the stroke c exerts a force clamping which is actuated after the mechanical lock has been closed. The clamping spring 60 is actuated by a sleeve 10 on which the thrust balls 12 are supported which, via the bevel sleeve 13, are actuated by a conical form cone 16 of the central shaft 14 which is connected via piston rod 18 to piston 19 of hydraulic actuator 20. The hydraulic actuator 20 is connected to a machine support in which the spindle 6 is rotatably mounted. When the toolholder 2 is released from the spindle cavity 4, the clamping spring 46 is first compressed via the sleeve 10 by means of a bevel bushing 3 with thrust balls 64 and a conical shaped cone 54 of the central shaft 54, forcibly releasing the clamping mechanism and lifting. to release the tool holder 2 from the spindle cavity 6. The mechanical lock is then released by the tapered surface 15. formed on the face of the central shaft 14 and to open the clamping mechanism to allow removal of the tool holder 2 from the spindle cavity. The clamping and releasing of the tools is thus derived from the movement of the central shaft 14 which controls the clamping spring 60 and the mechanical lock.

Na obrázku je dále vyznačen celkový zdvih £, který je aritmetickým součtem zdvihu b pro vtažení nástrojové jednotky do dutiny vřetena £ a zdvihu £ silového upnutí nezakresleného nástroje ve vřetení £. Zdvih b je dán mechanickým zámkem složeným ze třmenů 6 a 7.The figure further shows the total stroke £, which is the arithmetic sum of the stroke b for pulling the tool unit into the spindle cavity a and the stroke £ of the force clamping of the tool not shown in the spindle £. The stroke b is given by a mechanical lock composed of yokes 6 and 7.

Claims

Apparatus for automatically clamping tools in a spindle, in particular for a short spindle headstock, for example in a universal milling headstock, characterized in that it comprises a central shaft (14) mounted freely rotatably in a piston rod (18) with one end a hydraulic actuating cylinder (20) and having a shaped shoulder (16), which is in contact with the bevel sleeve (13) through the pressure balls (12) and with the shoulder part of the sleeve (10) through which the central shaft (14) passes and a portion of a smaller diameter is accommodated by a clamping spring (11) supported by one end on the shoulder portion of the sleeve (10) and the other end against the housing (9) in which the inner yoke (7) and the outer yoke (6) with balls 8) and with clamping balls (5) between which the suspension screw (4) of the tool holder (2) is mounted.

The automatic tool clamping device according to claim 1, characterized in that the total stroke (a) of the clamping device is the arithmetic sum of the stroke (b) for pulling the tool holder (2) into the spindle cavity (1) and the stroke (c) not drawn tool in spindle / 1 /.