RU2049600C1

RU2049600C1 - Holding device for fastening the point cutting tool

Info

Publication number: RU2049600C1
Application number: RU93035189A
Authority: RU
Inventors: Ю.И. Мальцев; В.А. Лонг
Original assignee: Научно-исследовательский технологический институт "Прогресс"
Priority date: 1993-07-06
Filing date: 1993-07-06
Publication date: 1995-12-10

Abstract

FIELD: metal working. SUBSTANCE: when coupling unit 3 is rotated, ring 4 and tongs 2 into which the tool is set up, shift progressively relative to housing 1 of the holding device exercising the preliminary clamp of the tool. The final clutch is fulfilled when nut 3 does not move turning pressing ring 4 with the help of member 12 by part of the turn. As ring 4 and nut 3 connected between themselves by rolling solids of revolution 5 do not shift relative to the holding device in the axial direction, tongs 2 through rolling solids of revolution 5 placed in groove 10 receives an additional displacement deep into the holding device into the cone nest at a distance in the range of the value "K", at the expense of which the force of the tool clamp and, consequently, the reliability of its securing in the holding device increases. EFFECT: enhanced accuracy. 1 dwg

Description

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано для закрепления сверл, концевых фрез с цилиндрическим хвостовиком, метчиков и других инструментов. The invention relates to metalworking and can be used to fix drills, end mills with a cylindrical shank, taps and other tools.

Известен патрон для закрепления концевого режущего инструмента с цилиндрическим хвостовиком, содержащий корпус с коническим гнездом и наружной резьбой, цангу, размещенную в коническом гнезде корпуса с возможностью осевого перемещения, установленную на резьбе корпуса накидную гайку с нажимным кольцом, одним концом соединенным с гайкой через установленные в кольцевых канавках гайки и кольца тела качения, а другим с цангой через бурт и кольцевой паз [1] При перемещении гайки по резьбе корпуса нажимноe кольцo без вращения перемещается за гайкой, взаимодействует со свободным концом цанги, перемещая ее в осевом направлении в коническое гнездо корпуса с обжатием хвостовика устанавливаемого инструмента. A known cartridge for securing an end cutting tool with a cylindrical shank, comprising a housing with a conical socket and an external thread, a collet located in the conical socket of the housing with axial movement, a union nut with a thrust ring mounted on the housing thread, connected to the nut through one end ring grooves of the nut and the ring of the rolling element, and another with a collet through the shoulder and the ring groove [1] When moving the nut along the thread of the housing, the pressure ring moves beyond Coy, interacts with the free end of the collet by moving it axially in a conical socket body with compression tool shank mounted.

Замена трения скольжения на трение качения между торцовыми поверхностями цанги и нажимного кольца накидной гайки позволяет получить значительное усилие зажима и устанавливать инструмент с диаметром хвостовика до 40 мм. Тем не менее практика показывает, что при возрастании диаметра режущего инструмента установка его в известный патрон по гладкому цилиндрическому хвостовику становится менее надежной от поворота, чем при малых диаметрах. Поэтому многие известные зарубежные станкостроительные фирмы создали патроны, в которых для большей надежности крепления инструмента (от проворота и вытягивания из патрона) применена дополнительная фиксация через лапку, наклонную лыску, резьбу на конце хвостовика и др. Однако это усложняет конструкцию патрона, увеличивает продолжительность времени крепления инструмента, а самое главное увеличивает трудоемкость изготовления и себестоимость инструмента по сравнению с инструментом, имеющим чисто цилиндрический хвостовик. Replacing sliding friction with rolling friction between the end surfaces of the collet and the pressure ring of the union nut allows you to get a significant clamping force and install the tool with a shank diameter of up to 40 mm. Nevertheless, practice shows that with an increase in the diameter of the cutting tool, installing it in a known cartridge along a smooth cylindrical shank becomes less reliable from rotation than with small diameters. Therefore, many well-known foreign machine-tool manufacturers have created chucks in which, for greater reliability of fastening the tool (from turning and pulling out of the chuck), additional fixation is used through the foot, inclined flats, threads at the end of the shank, etc. However, this complicates the design of the chuck and increases the duration of the fastening time tool, and most importantly, increases the complexity of manufacturing and the cost of the tool compared to a tool with a purely cylindrical shank.

Задача изобретения заключается в разработке такой конструкции патрона для закрепления концевого режущего инструмента с цилиндрическим хвостовиком, которая обеспечивала бы существенное увеличение усилия зажима по сравнению с известными патронами путем дополнительного перемещения цанги с инструментом в направлении вершины конического гнезда корпуса. The objective of the invention is to develop such a design of the cartridge for securing the end cutting tool with a cylindrical shank, which would provide a significant increase in clamping force compared to known chucks by additional movement of the collet with the tool in the direction of the top of the conical socket of the housing.

Задача решается тем, что в патроне для крепления концевого режущего инструмента, содержащем корпус с коническим гнездом и наружной резьбой, размещенную в коническом гнезде с возможностью осевого перемещения цангу и установленную на резьбе корпуса накидную гайку с нажимным кольцом, связанным с одной стороны с гайкой через установленные в кольцевых канавках гайки и кольца тела качения, а с другой стороны со свободным концом цанги, связь нажимного кольца со свободным концом цанги осуществлена посредством введенных в патрон дополнительных шариков, размещенных в соответствующих кольцевых канавках, выполненных в нажимном кольце и цанге и образованных двумя участками, расположенными в горизонтальных плоскостях со смещением вдоль оси патрона на расстоянии, меньшем шага резьбы корпуса, и связанными между собой наклонными относительно вертикальной оси патрона участками, при этом нажимное кольцо установлено с возможностью независимого от накидной гайки поворота при окончательном зажиме инструмента, а цанга с возможностью независимого от накидной гайки осевого перемещения относительно корпуса. The problem is solved in that in the cartridge for fastening the end cutting tool, comprising a housing with a conical socket and an external thread, placed in a conical socket with the possibility of axial movement of the collet and mounted on the thread of the housing, a union nut with a thrust ring connected to one side with a nut through installed in the annular grooves of the nut and ring of the rolling element, and on the other hand with the free end of the collet, the pressure ring is connected to the free end of the collet by means of additional balls placed in the corresponding annular grooves, made in the pressure ring and collet and formed by two sections located in horizontal planes with an offset along the axis of the cartridge at a distance less than the thread pitch of the housing, and interconnected sections inclined relative to the vertical axis of the cartridge, while the pressure the ring is mounted with the possibility of rotation independent of the union nut during the final clamping of the tool, and the collet with the possibility of axial movement independent of the union nut tnositelno body.

Такое конструктивное решение зажимного патрона обеспечивает существенное увеличение силы зажима (а значит, и его надежности) по цилиндрической поверхности за счет замены трения скольжения с коэффициентом трения 0,10-0,15 на трение качения с коэффициентом трения 0,001-0,005, так как при окончательной затяжке цанги поворотом нажимного кольца накидная гайка по резьбе не перемещается и, следовательно, трение скольжения в резьбовом соединении исключается, замещаясь трением качения в шариковых соединениях нажимного кольца с накидной гайкой и цангой;
уменьшения угла подъема винтовой линии первого участка кольцевой канавки (беговой дорожки) в соединении нажимного кольца с цангой по сравнению с шагом резьбового соединения накидной гайки с корпусом при наиболее оптимальном их соотношении 0,2-0,3 мм на кольцевой канавке к 1,5-2,5 мм на резьбе корпуса.Such a constructive solution of the chuck provides a significant increase in the clamping force (and hence its reliability) on the cylindrical surface by replacing sliding friction with a friction coefficient of 0.10-0.15 by rolling friction with a friction coefficient of 0.001-0.005, since with the final tightening the collet by turning the pressure ring, the union nut does not move along the thread and, therefore, sliding friction in the threaded connection is excluded, being replaced by rolling friction in ball joints of the pressure ring with the union nut and collet ;
reducing the angle of elevation of the helical line of the first section of the annular groove (treadmill) in the connection of the pressure ring with the collet as compared to the pitch of the threaded connection of the union nut to the housing with their optimum ratio of 0.2-0.3 mm on the annular groove to 1.5- 2.5 mm on the thread of the housing.

На чертеже изображен предлагаемый патрон, общий вид. The drawing shows the proposed cartridge, General view.

Патрон содержит корпус 1, цангу 2, накидную гайку 3 с нажимным кольцом 4 и телами качения 5. Корпус снабжен с одной стороны коническим хвостовиком 6, а с другой коническим гнездом 7 под цангу 2 и имеет также наружную резьбу 8 для гайки 3. Цанга снабжена наружной конической и внутренней цилиндрической поверхностями и может быть как лепестковой с пазами меньше диаметра шарика, так и неразрезной. Нажимное кольцо 4 соединено с гайкой и цангой телами качения 5 (в данном случае шариками), размещенными в полукруглых кольцевых канавках 9 и 10 соответственно. Канавки 9 на накидной гайке и нажимном кольце выполнены чисто кольцевыми, как у подшипника. Канавки 10 на нажимном кольце и свободном конце цанги тоже кольцевые, но образованы двумя участками, из которых первый, основной, расположен в горизонтальной плоскости с постепенным смешением вдоль оси патрона на расстояние К меньше шага резьбы корпуса, а второй, короткий, наклонен относительно оси патрона в противоположную первому сторону и плавно замыкает его. На наружной поверхности накидной гайки и нажимного кольца нанесены рифления 11 и выполнены гнезда 12 под ключ для удобства работы с патроном. The cartridge contains a housing 1, a collet 2, a union nut 3 with a pressure ring 4 and rolling elements 5. The housing is equipped on one side with a tapered shank 6, and on the other with a tapered socket 7 for collet 2 and also has an external thread 8 for nut 3. The collet is provided outer conical and inner cylindrical surfaces and can be both petal with grooves smaller than the diameter of the ball, and continuous. The pressure ring 4 is connected to the nut and collet by rolling elements 5 (in this case, balls) placed in semicircular annular grooves 9 and 10, respectively. The grooves 9 on the union nut and pressure ring are made purely annular, as in a bearing. The grooves 10 on the pressure ring and the free end of the collet are also circular, but are formed by two sections, of which the first, main, is located in a horizontal plane with gradual mixing along the axis of the cartridge by a distance K less than the thread pitch of the housing, and the second, short, is inclined relative to the axis of the cartridge in the opposite direction to the first and smoothly closes it. On the outer surface of the union nut and pressure ring, corrugations 11 are applied and turnkey sockets 12 are made for the convenience of working with a cartridge.

Патрон работает следующим образом. В разжатую цангу вставляют цилиндрический хвостовик инструмента 13 до упора в дно конического гнезда 7 корпуса 1. Затем вращением накидной гайки 3 на резьбе 8 корпуса 1, используя элементы 11 и 12, перемещают нажимное кольцо 4 и цангу 2 вглубь конического гнезда 7, осуществляя зажим цанги. При вращении гайки 3 кольцо 4 и цанга 2 перемещаются поступательно относительно корпуса 1 патрона. На этом завершается этап предварительного зажима инструмента. Окончательный зажим осуществляют при неподвижной гайке 3, поворачивая (в ту же сторону) нажимноe кольцo 4 с помощью элемента 12 на часть оборота. Поскольку кольцо 4 и гайка 3, связанные между собой телами качения 5, не перемещаются относительно патрона в осевом направлении, цанга 2 через тела качения 5, размещенные в канавке 10, получает дополнительное перемещение вглубь патрона в коническое гнездо на величину в пределах величины К, за счет которого сила зажима инструмента, а следовательно, и надежность закрепления его в патроне увеличивается. Удаление инструмента из патрона осуществляют в обратном порядке. The cartridge works as follows. Insert the cylindrical shank of the tool 13 into the expanded collet until it stops in the bottom of the conical socket 7 of the housing 1. Then, by rotating the union nut 3 on the thread 8 of the housing 1, using the elements 11 and 12, push the ring 4 and the collet 2 deep into the conical socket 7, clamping the collet . When the nut 3 is rotated, the ring 4 and the collet 2 move progressively relative to the cartridge case 1. This completes the pre-clamping step of the tool. The final clamp is carried out with the nut 3 stationary, turning (in the same direction) the pressure ring 4 with the help of the element 12 by a part of the revolution. Since the ring 4 and the nut 3, interconnected by the rolling bodies 5, do not move axially with respect to the cartridge, the collet 2 through the rolling bodies 5 located in the groove 10 receives an additional movement into the conical socket by an amount within the value of K, for due to which the clamping force of the tool, and hence the reliability of its fastening in the cartridge increases. Removing the tool from the cartridge is carried out in the reverse order.

Таким образом благодаря введению в конструкцию дополнительного ряда шариков, установленных в кольцевых канавках нажимного кольца и цанги, осуществлено двухэтапное перемещение цанги на зажим цилиндрического хвостовика инструмента. Появилась возможность исключить при окончательной затяжке цанги вредное влияние трения скольжения в резьбовом соединении накидной гайки с корпусом патрона, заменив его на трение качения. Это обстоятельство позволяет существенно увеличить силу зажима и отказаться от дополнительной фиксации хвостовиков по дополнительному элементу (лыскам, резьбе, лапкам и др.), что помимо прочего упрощает и удешевляет инструмент, а также расширяет номенклатуру зажимаемых диаметров хвостовиков до 60-65 мм. Thus, by introducing into the design an additional row of balls installed in the annular grooves of the pressure ring and collet, a two-stage movement of the collet to the clamp of the cylindrical tool shank is carried out. It became possible to eliminate the harmful effect of sliding friction in the threaded connection of the union nut to the cartridge case during final tightening of the collet, replacing it with rolling friction. This circumstance makes it possible to significantly increase the clamping force and to abandon the additional fixation of the shanks by an additional element (flats, threads, legs, etc.), which, among other things, simplifies and reduces the cost of the tool, and also extends the range of clamped shank diameters to 60-65 mm.

Claims

CARTRIDGE FOR FASTENING THE END CUTTING TOOL, comprising a body with a conical socket and an external thread, placed in a conical socket with the possibility of axial movement of the collet and a ring nut mounted on the thread of the body with a thrust ring connected to one side with a nut through nuts and rings installed in the ring grooves rolling elements, and on the other hand with the free end of the collet, characterized in that the pressure ring is connected to the free end of the collet by means of additional balls inserted into the cartridge s, located in the corresponding annular grooves, made in the pressure ring and collet and formed by two sections located in horizontal planes with an offset along the axis of the cartridge at a distance less than the thread pitch of the housing, and connected by inclined sections relative to the vertical axis of the cartridge, while the pressure ring mounted with the possibility of rotation independent of the union nut during final clamping of the tool, and the collet with the possibility of axial movement independent of the union nut relative body.