RU2030257C1

RU2030257C1 - Expanding mandrel

Info

Publication number: RU2030257C1
Authority: RU
Inventors: Сергей Васильевич Кравчук; Владимир Михайлович Замаруев
Original assignee: Сергей Васильевич Кравчук; Владимир Михайлович Замаруев
Priority date: 1992-08-07
Filing date: 1992-08-07
Publication date: 1995-03-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: base 1 has mounting conical tail 2 on one of its ends and on another end - threading part 3, near which there is expanding cone 4, used for detachable expanding elastic ring 5 mounting on it. Ring 5 is made stepped and has three steps: "a" and "b" side steps are of equal length, "c" middle step - is protruding outside over side butt and is made less than length of mounted blanks. Stepped ring 5 has uniformly located along its perimeter longitudinal H-shaped closed slits 6 with location of parallel components "e" of the slits on "a" and "b" side steps of ring. H-shaped slits form elastic beams 7 on "a" and "b" steps. Ring 5 is moved on conical step 4 by pressing but 8 through easy changeable washer 9. After blank 10 is mounted on "c" middle step of ring 5 nut 8 is turned tight. In the case, thrust through easy changeable washer 9 is transferred on ring 5, that slides by its conical hole on conical step 4 of rod base 1 and is unclasped by "c" middle step with mounted on it blank 10, that at the instant is being centered in respect to axis of mandrel and is clasped unmovingly on "c" step of ring 5. EFFECT: expanding mandrel allows to machine outer surface and butts of blanks with central hole for one set on lathe. 3 dwg

Description

Изобретение относится к станкостроению, а именно к технологической оснастке для механической обработки деталей на металлорежущих станках, и может быть использовано при обработке деталей с центральным отверстием, например втулок, шкивов, колес и т.п., по наружной поверхности и на торцах за одну установку преимущественно на токарных и круглошлифовальных станках. The invention relates to machine tool industry, namely to tooling for machining parts on metal cutting machines, and can be used in the processing of parts with a central hole, such as bushings, pulleys, wheels, etc., on the outer surface and at the ends in one installation mainly on turning and circular grinding machines.

Известна разжимная оправка, содержащая разжимной конус, на котором установлен соответствующим ему отверстием разжимной упругий элемент с цилиндрической установочной поверхностью и равномерно расположенными вдоль оси параллельными прорезями, и зажимную гайку, контактирующую с упругим элементом. Known expandable mandrel containing an expandable cone, on which is installed a corresponding hole expandable elastic element with a cylindrical mounting surface and parallel slots evenly spaced along the axis, and a clamping nut in contact with the elastic element.

Однако такая оправка недолговечная в работе, так как открытые двусторонние прорези в условиях многократных деформаций лепестков ускоряют выход из строя цанги. Кроме того, остаточные деформации лепестков искажают геометрическую форму посадочной базовой поверхности цанги, уменьшая точность базирования. Оправка имеет ограниченную применяемость за счет возможности установки деталей с небольшими диапазонами полей допусков их посадочных отверстий. However, such a mandrel is short-lived in operation, since open bilateral slots in the conditions of multiple deformations of the petals accelerate the failure of the collet. In addition, the residual deformation of the petals distort the geometric shape of the landing base surface of the collet, reducing the accuracy of the base. The mandrel has limited applicability due to the ability to install parts with small ranges of tolerance fields of their landing holes.

Наиболее близким техническим решением из известных является разжимная оправка, содержащая корпус с наружной конической поверхностью, упругий элемент в виде втулки, наружная поверхность которой образована цилиндрическими поверхностями разного диаметра, причем цилиндрическая поверхность большего диаметра предназначена для взаимодействия с конической поверхностью корпуса и для базирования детали, при этом на ней равномерно по окружности выполнены прорези, параллельные продольной оси корпуса, а цилиндрическая поверхность меньшего диаметра выполнена со стороны одного из торцев втулки и предназначена для взаимодействия с зажимной гайкой. The closest technical solution known is an expandable mandrel containing a housing with an outer conical surface, an elastic element in the form of a sleeve, the outer surface of which is formed by cylindrical surfaces of different diameters, the cylindrical surface of a larger diameter designed to interact with the conical surface of the housing and to base the part, at that, slots parallel to the longitudinal axis of the housing are made uniformly on the circumference thereof, and a cylindrical surface of smaller diameter The meter is made on the side of one of the ends of the sleeve and is designed to interact with the clamping nut.

Недостатками такой оправки являются невозможность обработки на ней деталей с большим диапазоном их посадочных отверстий, а также низкая точность и надежность базирования деталей при расширенном поле допуска их посадочного отверстия. The disadvantages of this mandrel are the inability to process parts with a large range of their mounting holes, as well as the low accuracy and reliability of the basing of parts with an extended tolerance area of their mounting holes.

Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей разжимной оправки путем обеспечения возможности обработки деталей с большим диапазоном их посадочных отверстий без уменьшения качества обработки, а также путем повышения точности и надежности базирования при расширенном поле допуска посадочного отверстия деталей. The purpose of the invention is the expansion of the operational capabilities of the expandable mandrel by providing the possibility of processing parts with a wide range of their mounting holes without reducing the quality of processing, as well as by improving the accuracy and reliability of basing with an extended tolerance field of the mounting hole of the parts.

Это обеспечивается тем, что в разжимной оправке, содержащей корпус с наружной конической поверхностью, упругий элемент в виде втулки, наружная поверхность которой образована цилиндрическими поверхностями разного диаметра, причем цилиндрическая поверхность большего диаметра предназначена для взаимодействия с конической поверхностью корпуса и для базирования детали, при этом на ней равномерно по окружности выполнены прорези, параллельные продольной оси корпуса, а цилиндрическая поверхность меньшего диаметра выполнена со стороны одного из торцев втулки и предназначена для взаимодействия с зажимной гайкой, на втулке со стороны второго торца выполнена еще одна цилиндрическая поверхность меньшего диаметра, при этом на обеих цилиндрических поверхностях меньшего диаметра выполнены симметрично расположенные сквозные прорези, соединенные с прорезями цилиндрической поверхности большего диаметра, причем каждая прорезь цилиндрической поверхности большего диаметра расположена симметрично относительно прорезей, выполненных на цилиндрических поверхностях меньшего диаметра, и образует с прорезями прорезь Н-образной конфигурации. This is ensured by the fact that in the expandable mandrel containing the housing with an outer conical surface, an elastic element in the form of a sleeve, the outer surface of which is formed by cylindrical surfaces of different diameters, the cylindrical surface of a larger diameter is designed to interact with the conical surface of the housing and to base the part, while slots parallel to the longitudinal axis of the housing are made uniformly on the circumference thereof, and a cylindrical surface of a smaller diameter is made from one side of the ends of the sleeve and is designed to interact with the clamping nut, on the sleeve from the side of the second end there is another cylindrical surface of a smaller diameter, while on both cylindrical surfaces of a smaller diameter there are symmetrically arranged through-cuts connected to the cuts of a cylindrical surface of a larger diameter, each the slot of the cylindrical surface of a larger diameter is located symmetrically with respect to the slots made on the cylindrical surfaces of a smaller diameter meter, and forms with slits a slot of an H-shaped configuration.

На фиг. 1 показана разжимная оправка с установленной на ней обрабатываемой деталью - общий вид с частичным разрезом; на фиг. 2 - упругая втулка с частичным разрезом; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2. In FIG. 1 shows an expandable mandrel with a workpiece mounted on it — a general view in partial section; in FIG. 2 - elastic sleeve with a partial section; in FIG. 3 is a section AA in FIG. 2.

Разжимная оправка содержит корпус 1, имеющий на одном конце установочный конусный хвостовик 2, а на другом конце - резьбовую часть 3, около которой выполнена на корпусе наружная коническая поверхность 4, предназначенная для установки на нее упругой втулки 5. Наружная поверхность втулки 5 образована цилиндрическими поверхностями разного диаметра в виде ступеней: боковые "а" и "в", имеющие одинаковую толщину и длину, и среднюю, большего диаметра, чем боковые, ступень "с" (фиг. 2), которая выступает наружно над боковыми ступенями и симметрично расположена по отношению к их наружным торцам и выполняется меньше длины устанавливаемых деталей. При этом на цилиндрической поверхности большего диаметра (ступень "с") равномерно по окружности выполнены прорези, параллельные продольной оси корпуса 1, а на обеих цилиндрических поверхностях меньшего диаметра (боковые ступени "а" и "в") выполнены симметрично расположенные сквозные прорези, соединенные с прорезями ступени "с". При этом каждая прорезь ступени "с" расположена симметрично относительно прорезей ступеней "а" и "в" и образует с этими прорезями прорезь 6 Н-образной конфигурации. Эти Н-образные прорези образуют на боковых ступенях "а" и "в" втулки 5 упругие балочки 7. Ввиду этого в оправке деформируемые упругие балочки 7 вынесены за базовую выступающую (большего диаметра) ступень втулки 5, которая при этом не деформируется, а только диаметрально увеличивается за счет податливости балочек. При этом боковые ступени "а" и "в" имеют одинаковую толщину и ширину, что придает всем балочкам 7 одинаковую упругую податливость. Это повышает точность базирования даже для деталей с большим допуском посадочного отверстия. Втулка 5 устанавливается с натягом на коническую поверхность 4 корпуса при помощи зажимной гайки 8 через быстросменную шайбу 9. The expanding mandrel comprises a housing 1 having a taper shank 2 at one end and a threaded part 3 at the other end, near which an outer conical surface 4 is provided on the housing for mounting an elastic sleeve 5. The outer surface of the sleeve 5 is formed by cylindrical surfaces different diameters in the form of steps: lateral “a” and “b”, having the same thickness and length, and an average, larger diameter than the lateral, step “c” (Fig. 2), which protrudes outwardly above the lateral steps and symmetrically places It is married with respect to their outer ends and is shorter than the length of the parts to be installed. Moreover, on a cylindrical surface of a larger diameter (step "c"), slots are made evenly around the circumference parallel to the longitudinal axis of the housing 1, and on both cylindrical surfaces of a smaller diameter (side steps "a" and "b") there are symmetrically located through slots connected with slots of step "c". Moreover, each slot of the step "c" is located symmetrically with respect to the slots of the steps "a" and "b" and forms a slot 6 of the H-shaped configuration with these slots. These H-shaped slots form elastic beams 7 on the lateral steps "a" and "b" of the sleeve 5. In view of this, the deformable elastic beams 7 are placed beyond the base protruding (larger diameter) step of the sleeve 5, which does not deform, but only increases diametrically due to the flexibility of the beams. Moreover, the side steps "a" and "b" have the same thickness and width, which gives all beams 7 the same elastic flexibility. This improves the accuracy of basing even for parts with a large tolerance of the bore hole. The sleeve 5 is installed with an interference fit on the conical surface 4 of the housing by means of a clamping nut 8 through a quick-change washer 9.

Разжимная оправка работает следующим образом. Expanding mandrel operates as follows.

Корпус 1 конусным хвостовиком 2 устанавливается в пиноль передней бабки станка (не показана). На разжимную коническую поверхность 4 устанавливается сменная упругая втулка 5 в зависимости от длины и диаметра посадочного отверстия обрабатываемой детали 10, причем устанавливается через зажимную гайку 8 и фиксируется быстросменной шайбой 9, поджатой слегка гайкой 8. The housing 1 with a taper shank 2 is installed in the quill of the front headstock of the machine (not shown). A replaceable elastic sleeve 5 is mounted on the expandable conical surface 4 depending on the length and diameter of the bore hole of the workpiece 10, and it is installed through the clamping nut 8 and fixed with a quick-change washer 9, slightly tightened by the nut 8.

После установки детали 10 на среднюю ступень "с" втулки 5 затягивают гайку 8. При этом осевое давление через быстросменную шайбу 9 передается на втулку 5, которая скользит конусным отверстием по конусной поверхности 4 корпуса 1 и разжимается средней ступенью "с", на которой установлена деталь 10, где последняя в этот момент центрируется относительно оси оправки и зажимается неподвижно на ступени "с" втулки 5. При этом данная ступень полностью сохраняет свою геометрическую форму - форму цилиндра, так как она не деформируется, а деформации подвергаются упругие балочки 7, которые в данном случае образованы тремя Н-образными закрытыми прорезями 6. Деформации может быть подвергнута и та часть ступеней "а" и "в" (в зоне балочек 7), которая находится между параллельными частями "е" прорезей и торцом средней ступени "с", что дополнительно гарантирует от деформации (геометрического искажения) среднюю ступень. Ввиду этого наружная цилиндрическая поверхность средней ступени упругой втулки 5 равномерно с радиальным усилием прижимается к внутренней поверхности отверстия обрабатываемой детали 10, надежно закрепляя и центрируя ее на оправке. Средняя ступень "с" выступает наружу от боковых ступеней "а" и "в" для создания большего перепада между толщиной средней ступени и боковых, чтобы предотвратить деформацию тела средней ступени, исключив образование погрешностей ее формы. Кроме того, это способствует получению возможности обработки за один установ всех поверхностей деталей типа втулки, шестерни и т.п., включая выполнение фасок как на наружной поверхности, так и на отверстии деталей. Таким образом, выполнение боковых ступеней упругой втулки тонкостенными (толщина их одинаковая), включая упругие балочки 7, выделяют жесткую среднюю ступень "с" втулки, которая при деформации балочек перемещается только строго радиально, где выгибание ее исключено за счет деформации более тонкостенных и ослабленных упругих балочек 7 и боковых ступеней. Это обеспечивает повышение точности и надежности установки и закрепления деталей, так как последняя базируется по строго цилиндрической поверхности. After the part 10 is installed on the middle stage "c" of the sleeve 5, tighten the nut 8. In this case, the axial pressure is transmitted through the quick-change washer 9 to the sleeve 5, which slides through the conical hole on the conical surface 4 of the housing 1 and is expanded by the middle stage "c" on which it is installed detail 10, where the latter at this moment is centered relative to the axis of the mandrel and clamps motionlessly on the step "c" of the sleeve 5. Moreover, this step fully retains its geometric shape - the shape of a cylinder, since it does not deform, and I undergo deformation elastic beams 7 are formed, which in this case are formed by three H-shaped closed slots 6. The part of steps "a" and "b" (in the area of the beams 7), which is between the parallel parts "e" of the slots and the end face of the middle stage "c", which additionally guarantees the middle stage from deformation (geometric distortion). In view of this, the outer cylindrical surface of the middle stage of the elastic sleeve 5 is uniformly pressed with radial force to the inner surface of the hole of the workpiece 10, reliably fixing and centering it on the mandrel. The middle step "c" protrudes outward from the side steps "a" and "b" to create a greater difference between the thickness of the middle step and the side, to prevent deformation of the body of the middle step, eliminating the formation of errors in its shape. In addition, this contributes to obtaining the possibility of processing in one installation all surfaces of parts such as bushings, gears, etc., including chamfering both on the outer surface and on the hole of the parts. Thus, the lateral steps of the elastic sleeve are thin-walled (their thickness is the same), including elastic beams 7, a rigid middle step “c” of the sleeve is distinguished, which, when the beams are deformed, moves only strictly radially, where its bending is excluded due to the deformation of more thin-walled and weakened elastic 7 beams and side steps. This provides increased accuracy and reliability of the installation and fixing of parts, since the latter is based on a strictly cylindrical surface.

Снятие обработанной детали с оправки после обработки производится путем отжима гайки 8 и снятия заготовки со средней ступени "с" втулки 5, при этом втулка с деталью сначала снимается с конусной поверхности 4 вместе с перемещением на длину зазора между гайкой 8 и шайбой 9, а потом упругие балочки 7 возвращают средние ступени втулки 5 в исходное положение и деталь свободно снимается со втулки. Removing the machined part from the mandrel after machining is done by squeezing the nut 8 and removing the workpiece from the middle stage “from” the sleeve 5, while the sleeve with the part is first removed from the conical surface 4 along with moving the gap length between the nut 8 and the washer 9, and then elastic beams 7 return the middle steps of the sleeve 5 to its original position and the part is freely removed from the sleeve.

В примере приведена конструкция концевой оправки, но она может быть выполнена и центровой. The example shows the design of the end mandrel, but it can also be made center.

Предложенная оправка для установки и закрепления обрабатываемых деталей обеспечивает более точное и надежное по сравнению с известными решениями базирование и крепление деталей. Она позволяет за один установ обрабатывать кроме наружной поверхности деталей и их торцы, включая выполнение как наружных, так и внутренних фасок, в результате чего обеспечивается точность расположения поверхностей обрабатываемой детали. The proposed mandrel for installing and securing the workpieces provides a more accurate and reliable in comparison with the known solutions base and fastening of parts. It allows for one installation to process in addition to the outer surface of the parts and their ends, including the execution of both external and internal chamfers, which ensures the accuracy of the location of the surfaces of the workpiece.

Предложенной оправкой можно обрабатывать детали и при невысокой точности их посадочного отверстия (с большим полем допуска) за счет сравнительно большой податливости упругих балочек и самих боковых ступеней упругой втулки, тогда как известные устройства этого не обеспечивают, что позволяет применить предложенную оправку не только для чистовой, но и для черновой обработки, причем без предварительной подготовки посадочного отверстия деталей. За счет обеспечения значительной податливости упругих балочек 7, находящихся вне зоны базирования обрабатываемой детали, обеспечивается применение одной и той же оправки и с той же втулкой 5 для больших диапазонов разности допусков установочных размеров вплоть до 1,5 мм. The proposed mandrel can be used to process parts even with a low accuracy of their landing hole (with a large tolerance field) due to the relatively high flexibility of the elastic beams and the lateral steps of the elastic sleeve themselves, while the known devices do not provide this, which makes it possible to use the proposed mandrel not only for finishing, but also for roughing, and without preliminary preparation of the landing hole of the parts. Due to the significant flexibility of the elastic beams 7 located outside the base zone of the workpiece, the use of the same mandrel and with the same sleeve 5 for large ranges of tolerance differences of installation dimensions up to 1.5 mm is provided.

Кроме того, оправка в отличие от известных может применяться для нескольких типоразмеров деталей (с разными посадочными отверстиями) за счет выполнения упругой втулки сменной, тогда как известные решения предназначаются только для одного типоразмера деталей с небольшими полями допусков их посадочных отверстий. При этом применяют одну и ту же оправку и втулку 5 с одним и тем же конусным отверстием и боковыми ступенями, увеличивая при этом в сменной втулке только диаметр выступающей ступени "с", причем в значительном диапазоне - до 25 мм, без ухудшения упругих свойств балочек 7. Это увеличивает унификацию оснастки, удешевляет ее изготовление. In addition, the mandrel, unlike the known ones, can be used for several standard sizes of parts (with different mounting holes) due to the implementation of an elastic sleeve interchangeable, while the known solutions are intended for only one standard size of parts with small tolerance fields of their mounting holes. In this case, the same mandrel and sleeve 5 with the same conical hole and side steps are used, while increasing the diameter of the protruding step “c” in the replaceable sleeve, and in a significant range, up to 25 mm, without compromising the elastic properties of the beams 7. This increases the unification of equipment, reduces the cost of its manufacture.

Claims

Expanding mandrel, comprising a housing with an outer conical surface, an elastic element in the form of a sleeve, the outer surface of which is formed by cylindrical surfaces of different diameters, and the cylindrical surface of a larger diameter is designed to interact with the conical surface of the housing and to base the part, while on it uniformly around the circumference slots parallel to the longitudinal axis of the housing, and a cylindrical surface of a smaller diameter is made from one of the ends of the sleeve and started to interact with the clamping nut, characterized in that on the sleeve from the side of the second end there is another cylindrical surface of a smaller diameter, while on both cylindrical surfaces of a smaller diameter there are symmetrically arranged skew cuts connected to the cuts of the cylindrical surface of a larger diameter, each cut a cylindrical surface of a larger diameter is located symmetrically relative to the slots made on the cylindrical surfaces of a smaller diameter, and about with said slots forms a recess H-shaped configuration.