PL234713B1

PL234713B1 - Wedge-type lathe chuck with compensation of centrifugal force effects

Info

Publication number: PL234713B1
Application number: PL429106A
Authority: PL
Inventors: Jerzy Bochnia; Piotr Seredyn
Original assignee: Politechnika Swietokrzyska
Priority date: 2019-02-28
Filing date: 2019-02-28
Publication date: 2020-03-31
Also published as: PL429106A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest klinowy uchwyt tokarski z kompensacją skutków siły odśrodkowej, przeznaczony do ustalania i mocowania przedmiotów podczas obróbki mechanicznej.The subject of the invention is a wedge lathe chuck with compensation of the effects of centrifugal force, intended for positioning and clamping workpieces during machining.

Uchwyty tokarskie w zależności konstrukcji mogą pracować przy różnych prędkościach obrotowych. Maksymalna prędkość obrotowa zależy między innymi od siły odśrodkowej działającej na szczęki uchwytu. W uchwytach samocentrujących, na przykład trójszczękowych, również w uchwytach z mechanicznym napędem klinowym skutkiem działania siły odśrodkowej na szczęki jest zmniejszenie siły zacisku szczęk. W skrajnych przypadkach siła zacisku może być równa zeru, co spowoduje odmocowanie przedmiotu obrabianego. Niedogodności te częściowo wyeliminowano poprzez zastosowanie uchwytów posiadających mechanizmy kompensujące spadek siły zacisku, co umożliwia przeprowadzenie obróbki przy znacznie wyższych prędkościach obrotowych.Depending on their design, lathe chucks can operate at different rotational speeds. The maximum speed of rotation depends, inter alia, on the centrifugal force acting on the chuck jaws. In self-centering chucks, for example three-jaw chucks, also in chucks with a mechanical wedge drive, the effect of centrifugal force on the jaws is to reduce the clamping force of the jaws. In extreme cases, the clamping force may be zero, which will result in unfastening the workpiece. These inconveniences have been partially eliminated by the use of holders having mechanisms to compensate for the loss of the clamping force, which allows machining at much higher rotational speeds.

Znane jest rozwiązanie konstrukcyjne z opisu patentowego PL 230620, w którym kompensacja spadku siły zacisku odbywa się poprzez zainstalowanie przeciwciężarów w taki sposób, aby powstająca podczas ruchu obrotowego siła odśrodkowa działająca na te przeciwciężary przeniesiona była za pośrednictwem mechanizmu zębatego na szczęki uchwytu. Szczęki mocujące i przeciwciężary wyposażone są w listwy zębate, pomiędzy którymi zainstalowane jest co najmniej jedno koło zębate, przy czym ich liczba jest nieparzysta. Osie kół zębatych są prostopadłe do osi uchwytu, a płaszczyzny symetrii listew zębatych szczęk oraz płaszczyzny symetrii listew przeciwciężarów pokrywają się. Wzrost wartości siły zacisku szczęk następuje poprzez zastosowanie przekładni zębatej zwiększającej wartość siły pochodzącej od siły odśrodkowej.A design solution is known from the patent description PL 230 620, in which the compensation of the decrease in the clamping force is carried out by installing counterweights in such a way that the centrifugal force generated during the rotational movement acting on these counterweights is transferred to the chuck jaws via a gear mechanism. The clamping jaws and the counterweights are equipped with toothed bars between which at least one toothed wheel is installed, the number of which is odd. The axes of the gears are perpendicular to the axis of the handle, and the symmetry planes of the jaws toothed bars and the symmetry planes of the counterweight bars coincide. The increase in the value of the clamping force of the jaws occurs through the use of a toothed gear that increases the value of the force generated by the centrifugal force.

Z opisu patentowego PL 102905 znane jest rozwiązanie konstrukcyjne, w którym kompensacja spadku siły zacisku odbywa się poprzez umieszczenie przeciwciężarów na dwuramiennych dźwigniach, przy czym osie poszczególnych dźwigien usytuowane są równolegle do osi uchwytu. Siła odśrodkowa działająca na przeciwciężary przenoszona jest przez poszczególne dźwignie na szczęki i równoważy siły odśrodkowe działające na poszczególne szczęki uchwytu. Niekorzystną cechą tego rozwiązania konstrukcyjnego jest to, że w zależności od średnicy zamocowanego przedmiotu zmienia się nachylenie ramion dźwigni dwustronnej, co ma wpływ na wartości składowej kompensującej działanie siły odśrodkowej.From the patent description PL 102905 there is known a design solution in which the compensation of the decrease in the clamping force is carried out by placing counterweights on two-armed levers, with the axes of individual levers situated parallel to the axis of the handle. The centrifugal force acting on the counterweights is transmitted through the individual levers to the jaws and balances the centrifugal forces acting on the individual jaws of the chuck. The disadvantage of this design solution is that the inclination of the arms of the double-sided lever changes depending on the diameter of the fixed object, which affects the value of the component compensating the centrifugal force.

Znany jest z opisu patentowego PL 127888 uchwyt tokarski, wyposażony w dźwignie osadzone mimośrodowo na sworzniach w korpusie, w którego prowadnicach umieszczone są suwliwie szczęki podstawowe napędzane sprzęgniętą z nimi klinową tuleją ciągnącą. Z obu stron szczęk podstawowych są osadzone mimośrodowo na sworzniach dźwignie zetknięte krótszymi swymi końcami z płaszczyznami bocznymi szczęk. Dźwignie dłuższymi swymi końcami są sprzęgnięte z ciężarkami. W korpusie uchwytu wykonane są zatrzaski, które ustalają położenie wyjściowe ciężarków. Działanie uchwytu polega na tym, że pod wpływem dużej prędkości obrotowej wrzeciona obrabiarki zostaje wywołany siłą odśrodkową ruch ciężarków od środka uchwytów, który powoduje nacisk na dłuższe końce dźwigni, ich obrót wokół osi sworzni i zaciśnięcie mimośrodowo wykonanymi krótszymi końcami, bocznych płaszczyzn szczęk podstawowych, co powoduje kompensację spadku sił zacisku szczęk uchwytu. Niekorzystną cechą tego rozwiązania konstrukcyjnego jest to, że nie w pełni następuje kompensacja skutków działania siły odśrodkowej.A lathe chuck is known from the patent description PL 127888, equipped with levers mounted eccentrically on pins in the body, in the guides of which there are slidably mounted basic jaws driven by a wedge pulling bushing coupled with them. On both sides of the basic jaws, levers are mounted eccentrically on the pins, with their shorter ends in contact with the side planes of the jaws. With their longer ends, the levers are coupled to the weights. There are latches in the body of the handle that determine the initial position of the weights. The operation of the handle is based on the fact that under the influence of the high rotational speed of the machine tool spindle, the movement of the weights from the center of the handles is caused by the centrifugal force, which causes pressure on the longer ends of the levers, their rotation around the axis of the pins and eccentric clamping of the lateral planes of the basic jaws with shorter ends, which compensates for the drop in clamping forces of the chuck jaws. The disadvantage of this design solution is that the centrifugal force effects are not fully compensated for.

Klinowy uchwyt tokarski z kompensacją skutków siły odśrodkowej wyposażony w przeciwciężary oraz trzy szczęki dwuczęściowe składające się ze szczęk podstawowych i szczęk wymiennych, charakteryzuje się tym, że pomiędzy szczękami podstawowymi i suwliwie osadzonymi w korpusie przeciwciężarami, zainstalowane są suwaki wyposażone w dwie rolki, przy czym pierwsza rolka styka się z powierzchniami klinowymi przeciwciężarów, zaś druga rolka styka się z powierzchniami klinowymi szczęk podstawowych. Pomiędzy korpusem a przeciwciężarami zainstalowane są sprężyny.A wedge lathe chuck with compensation of the effects of centrifugal force, equipped with counterweights and three two-part jaws consisting of basic jaws and replaceable jaws, characterized by the fact that between the basic jaws and counterweights slidably mounted in the body, sliders equipped with two rollers are installed, the first of which is one roller contacts the wedge surfaces of the counterweights and the other roller contacts the wedge surfaces of the base jaws. Springs are installed between the body and the counterweights.

Korzystnym skutkiem rozwiązania jest pełna kompensacja siły odśrodkowej działającej na szczęki podczas ruchu obrotowego uchwytu oraz znaczne uproszczenie mechanizmu przenoszącego siłę odśrodkową kompensującą pochodzącą od masy przeciwciężaru na szczęki podstawowe. Wynalazek może być stosowany we wszystkich odmianach szczękowych uchwytów tokarskich, zwłaszcza w uchwytach napędzanych klinowymi tulejami ciągnącymi.The advantageous effect of the solution is full compensation of the centrifugal force acting on the jaws during the rotation of the chuck and a significant simplification of the mechanism transferring the centrifugal compensating force from the mass of the counterweight to the base jaws. The invention is applicable to all varieties of jaw lathe chucks, especially chucks powered by wedge-shaped pulling sleeves.

Wynalazek zobrazowany jest przykładami wykonania na rysunkach, na którym fig. 1 przedstawia przekrój uchwytu, fig. 2 - schemat suwaka z rolkami w widoku z boku, fig. 3 - schemat suwaka z rolkami w widoku z góry, a fig. 4 - wizualizację suwaka z rolkami w rzucie aksonometrycznym.The invention is illustrated by exemplary embodiments in the drawings, in which fig. 1 shows a cross-section of the handle, fig. 2 - a diagram of a slide with rollers in a side view, fig. 3 - a diagram of a slide with rollers in a top view, and fig. 4 - a visualization of the slide. with rollers in an axonometric projection.

PL 234 713 B1PL 234 713 B1

Szczękowy uchwyt tokarski posiada korpus 1, w którym suwliwie osadzone są trzy szczęki dwuczęściowe składające się ze szczęk podstawowych 6 z powierzchnią klinową 11 i szczęk wymiennychThe jaw lathe chuck has a body 1 in which three two-piece jaws are slidably mounted, consisting of basic jaws 6 with a wedge surface 11 and exchangeable jaws

5. Szczęki podstawowe 6 połączone są suwliwie z tuleją ciągnącą 2 przy pomocy prowadnic teowych, przy czym szczęki podstawowe 6 posiadają profile teowe współpracujące z rowkami teowymi tulei ciągnącej. W korpusie 1 osadzone są przesuwnie przeciwciężary 3 z powierzchnią klinową 10, wykonane ze stopu metali, do których przymocowane są sprężyny 7, posadowione między korpusem 1 a przeciwciężarami 3. Pomiędzy przeciwciężarami 3 a szczękami podstawowymi 6 zainstalowany jest suwak 4 wyposażony w dwie rolki 8, 9. Z powierzchnią klinową 11 szczęki podstawowej 6 stykają się rolki 9 suwaka 4, zaś z powierzchnią klinową 10 przeciwciężaru 3 stykają się rolki 9.5. The basic jaws 6 are slidably connected to the drawing sleeve 2 by T-guides, the basic jaws 6 having T-profiles cooperating with the T-slots of the drawing sleeve. In the body 1 there are slidably mounted counterweights 3 with a wedge surface 10, made of metal alloy, to which springs 7 are attached, placed between the body 1 and the counterweights 3. Between the counterweights 3 and the base jaws 6 a slider 4 equipped with two rollers 8 is installed, 9. The rollers 9 of the slider 4 contact the wedge surface 11 of the base jaw 6, and the rollers 9 contact the wedge surface 10 of the counterweight 3.

Zasada działania uchwytu według wynalazku jest analogiczna jak w konwencjonalnych rozwiązaniach uchwytów z klinową tuleją ciągnącą.The principle of operation of the handle according to the invention is analogous to the conventional solutions of the grips with a wedge-shaped pulling sleeve.

Osiowe przemieszczenie tulei ciągnącej 2 wywołuje przemieszczenie szczęk w kierunku promieniowym dla zamocowania lub odmocowania obrabianego przedmiotu. Kompensacja skutków działania siły odśrodkowej realizowana jest przez przeciwciężary 3 posadowione ślizgowo w korpusie 1 uchwytu. Gdy uchwyt obraca się wokół swojej osi, na przeciwciężary 3 działa siła odśrodkowa przenoszona przez suwaki 4, wyposażone w rolki 8 i 9 w celu zmniejszenia siły tarcia, na szczęki podstawowe 6 połączone ze szczękami wymiennymi 5 i równoważy siły odśrodkowe działające na szczęki uchwytu. Między korpusem 1 a przeciwciężarami 3 posadowione są sprężyny 7, które po odmocowaniu przedmiotu obrabianego wspomagają przemieszczenie przeciwciężarów 3 w kierunku osi uchwytu.The axial displacement of the drawing sleeve 2 causes the jaws to dislocate in the radial direction to clamp or unfasten the workpiece. Compensation of the effects of centrifugal force is realized by counterweights 3 slidingly mounted in the body 1 of the handle. When the chuck rotates about its axis, the counterweights 3 are acted upon by centrifugal force transmitted by the sliders 4, equipped with rollers 8 and 9 to reduce the friction force, on the base jaws 6 connected to the exchangeable jaws 5 and balances the centrifugal forces acting on the chuck jaws. Springs 7 are located between the body 1 and the counterweights 3, which, after unfastening the workpiece, support the displacement of the counterweights 3 in the direction of the holder axis.

Claims

Patent claim

1. A wedge lathe chuck with compensation of the effects of centrifugal force, equipped with counterweights and three two-piece jaws consisting of basic jaws and replaceable jaws, characterized by that between the basic jaws (6) and the counterweights (3) slidably mounted in the body (1), installed there are sliders (4) equipped with two rollers (8, 9), with the first roller (8) in contact with the wedge surfaces (10) of the counterweights (3), and the second roller (9) with the wedge surfaces (11) of the jaws base (6), with springs (7) installed between the body (1) and the counterweights (3).