CZ295167B6 - Zařízení pro upínání nástrojů do vřetene obráběcího stroje - Google Patents

Abstract

Nástroj (3) je spojen s vřetenem (1) pomocí uchopovacích elementů (4), radiálně uložených ve vřeteni (1) a majících uvnitř vytvořeny kuželové plochy (41 a 42) a na vnější straně kuželové plochy (43 a 44). Ve vřeteni (1) je vytvořena kuželová plocha (11) a v držáku nástroje (3) kuželová plocha (31). Podélně středem zařízení prochází dělená tažná tyč (8), která v části umístěné v uchopovacím elementu (4) je opatřena vnější kuželovou plochou (81). Na jedné své straně je pomocí třecí vazby spojena s vymezovací trubkou (9), která je na vnější straně opatřena kuželovou plochou (91). Kuželové plochy (41 a 81), kuželové plochy (11 a 43), kuželové plochy (31 a 44) a kuželové plochy (42 a 91) jsou vždy párové. Na své druhé straně je tažná tyč (8) připojena k otočně uložené přírubě (7), která je uložena v posuvném děleném pístu (6) hydromotoru a ve vřeteni (1). V zadní části hydromotoru se nachází přívody/odvody (5 a 16) tlakového média a pojistné kuličkové zařízení, sestávající z pružiny (12) a koule (13). Uchopovací elementy (4) ve vřeteni (1) jsou vzájemně oddělené pružnými vymezovacími podložkami (10) o stejné tloušťce, k zajištění rovnoměrného rozmístění uchopovacích elementů (4) v upínacím prostoru vřetene (1).ŕ

Description

Oblast techniky

Vynález řeší zařízení pro upínání nástrojů do vřeten obráběcích strojů. Zejména se jedná o vřetena určená pro vysokorychlostní obrábění, to znamená pro vysoké otáčky vřetena.

Dosavadní stav techniky

Dosud byl problém řešen tak, že se nástroje do vřeten obráběcích strojů upínají pomocí svazku talířových pružin, které přes táhlo a rozevírající se elementy vtahují nástroj do vřetena. Tento mechanismus vyhovoval zcela bez problémů u vřeten s nižšími otáčkami. U vysokootáčkových vřeten však u tohoto principu nevyhovuje svazek talířových pružin. Tyto pružiny totiž vyžadují pro svoji funkci radiální vůli. Při novém upnutí nástroje se pak pružiny mohou nekontrolované posunout v radiálním směru. Při tom vznikne nevyvážený stav, který při vysokých otáčkách může způsobit nežádoucí vibrace vřetena.

Tento nedostatek je odstraněn dalšími známými řešeními, při kterých je upínací síla vyvozena pomocí lineárního hydromotoru. Známá nevýhoda nedostatečné bezpečnosti hydraulického systému při výpadku elektrického proudu a následného poklesu tlaku v hydraulickém systému, která by mohla vést k uvolnění nástroje a následné havárii, je u těchto systémů poměrně jednoduše řešena pomocí samosvorného mechanismu, který je zařazen mezi lineární hydromotor a nástroj. Tento mechanismus drží nástroj v upnutém stavu i po dobu zastavování vřetena do klidové polohy a zamezí tak případné havárii.

Žádný z těchto principů však nepoužívá pro upnutí pouze tohoto samosvorného mechanismu, protože vibrace, vznikající při obrábění, by mohly tento mechanismus uvolnit. Významnou nevýhodou zůstává nutnost použití rotačního přívodu tlakové kapaliny z pevné části (vřeteníku) na rotační část (vřeteno). Životnost těsnění u tohoto rotačního přívodu je vždy omezená.

Je nutné poznamenat, že naopak velkou výhodou samosvorných mechanismů je konstantní upínací síla při výměně nástrojů, kdy nemusí být zachována stejná vzdálenost od čela opěrné plochy k uchopovací ploše. Upínací síla se například u systémů s talířovými pružinami mění a velikost rozdílu v upínací síle závisí na tuhosti svazku talířových pružin.

Podstata vynálezu

Zařízení pro upínání nástrojů do vřetene obráběcího stroje, ve kterém nástroj spojen s vřetenem pomocí uchopovacích elementů, radiálně uložených ve vřetení a majících uvnitř vytvořeny kuželové plochy a na vnější straně též kuželové plochy. Ve vřetení je vytvořena kuželová plocha a v držáku nástroje je též kuželová plocha. Podélně středem zařízení prochází dělená tažná tyč, která v části umístěné v uchopovacím elementu je opatřena vnější kuželovou plochou. Na jedné své straně je pomocí třecí vazby spojena s vymezovací trubkou, která je na vnější straně opatřena kuželovou plochou. Kuželové plochy jsou vždy párové. Podstata řešení spočívá v tom, že na své druhé straně je tažná tyč připojena k otočně uložené přírubě, která je uložena v posuvném děleném pístu hydromotoru a ve vřetení. V zadní části hydromotoru se nachází přívody/odvody tlakového média a pojistné kuličkové zařízení, sestávající z pružiny a koule. Uchopovací elementy ve vřetení jsou vzájemně oddělené pružnými vymezovacími podložkami o stejné tloušťce, k zajištění rovnoměrného rozmístění uchopovacích elementů v upínacím prostoru vřetene.

Výhodou řešení podle vynálezu je odstranění nevyváženého stavu v rotační části, který způsobují talířové pružiny, jak je popsáno shora. Dále navrhované řešení zvyšuje bezpečnost upnutí nástroje a odstraňuje nutnost použití rotačních přívodů pro tlakovou kapalinu, udržující nástroj v upnutém stavu. Zároveň zachovává téměř konstantní upínací sílu pro různé nástroje.

Přehled obrázků na výkresech

Na obr. 1 je naznačen stav při upnutí nástroje, na obr. 2 je stav, kdy je nástroj uvolněn a je ho možné vyjmout a vyměnit za další.

Na obr. 3 je znázorněn stav při vymezování vůlí. Obr. 4 znázorňuje uchopovací elementy a vymezovací podložky pro vymezení stejných rozestupů mezi nimi.

Na obr. 5 je naznačeno tvarování vymezovací trubky pro vytvoření listových pružin k zajištění stálé velikosti předepínací síly.

Příklady provedení vynálezu

Zařízení pro upínání nástrojů do vřetene obráběcího stroje má vřeteno 1 uloženo ve valivých ložiscích ve vřeteníku 2. Nástroj 3 je spojen s vřetenem 1 pomocí uchopovacích elementů 4. Ve vřetení 1 jsou radiálně uloženy uchopovací elementy 4 a jsou oddělené pružnými vymezovacími podložkami 10 vždy o stejné tloušťce, viz obr. 4. Tím je zajištěno rovnoměrné rozmístění uchopovacích elementů 4 v upínacím prostoru vřetene 1. Uvnitř uchopovacích elementů 4 jsou vytvořeny kuželové plochy 41 a 42, a na vnější straně uchopovacích elementů 4 jsou též vytvořeny kuželové plochy 43 a 44, jak je patrné z obr. 1. Ve vřetení 1 je vytvořena kuželová plocha U a v držáku nástroje je kuželová plocha 31.

Podélně středem zařízení prochází dělená tažná tyč 8, která je v části umístěné v uchopovacím elementu 4 rovněž opatřena vnější kuželovou plochou 81.

Na jedné straně je tažná tyč 8 pomocí třecí vazby spojena s vymezovací trubkou 9, která je na vnější straně také opatřena kuželovou plochou 91. Kuželové plochy 41 a 81, kuželové plochy 1_1 a 43, kuželové plochy 31 a 44 a kuželové plochy 42 a 91 jsou vždy párové, tj. se stejným vrcholovým úhlem.

Na opačné straně je tažná tyč 8 připojena k otočně uložené přírubě 7. Příruba 7 je uložena v posuvném děleném pístu 6 hydromotoru. Ve vřetení i a v zadní části hydromotoru je pojistné kuličkové zařízení, sestávající z pružiny 12 a koule 13, a dále jsou zde přívody/odvody 5 a 16 tlakového média.

Velikost upínací síly je dána tloušťkou upínacího elementu 4 a velikostí jeho deformace. Na obr. 4 je patrné, jak jsou uchopovací elementy 4 odděleny pružnými, v tomto případě gumovými vymezovacími podložkami 10. Pro vytvoření vůle mezi otáčející se přírubou 7 a děleným pístem 6 je nutné zajistit odpojení tlakového média. Tento upínací mechanismus je samosvorný a nedojde k jeho uvolnění ani když přestane působit hydraulická síla. Poloha pístu 6 je zajištěna tak, že pružinou 12 je zatlačena koule 13 do kuželového vybrání v děleném pístu 6. Tím dojde k vytvoření žádoucí vůle mezi děleným pístem 6 a přírubou 7. Dělený píst 6, tažná tyč 8 i vymezovací trubka 9 jsou duté pro možnost vedení chladicí kapaliny středem nástroje 3.

Claims (1)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zařízení pro upínání nástrojů do vřetene obráběcího stroje, ve kterém je nástroj (3) spojen s vřetenem (1) pomocí uchopovacích elementů (4), radiálně uložených ve vřetení (1) a majících uvnitř vytvořeny kuželové plochy (41 a 42) a na vnější straně kuželové plochy (43 a 44), a ve vřetení (1) je vytvořena kuželová plocha (11) a v držáku nástroje (3) je kuželová plocha (31), přičemž podélně středem zařízení prochází dělená tažná tyč (8), která v části umístěné v uchopovacím elementu (4) je opatřena vnější kuželovou plochou (81), a na jedné své straně je pomocí třecí vazby spojena s vymezovací trubkou (9), která je na vnější straně opatřena kuželovou plochou (91), přičemž kuželové plochy (41 a 81), kuželové plochy (11 a 43), kuželové plochy (31 a 44) a kuželové plochy (42 a 91) jsou vždy párové, vyznačující se tím, žena své druhé straně je tažná tyč (8) připojena k otočně uložené přírubě (7), která je uložena v posuvném děleném pístu (6) hydromotoru a ve vřetení (1), přičemž v zadní části hydromotoru se nachází přívody/odvody (5 a 16) tlakového média a pojistné kuličkové zařízení, sestávající z pružiny (12) a koule (13), a uchopovací elementy (4) ve vřetení (1) jsou vzájemně oddělené pružnými vymezovacími podložkami (10) o stejné tloušťce, k zajištění rovnoměrného rozmístění uchopovacích elementů (4) v upínacím prostoru vřetene (1).