RU2396148C1

RU2396148C1 - Facility for modules connection

Info

Publication number: RU2396148C1
Application number: RU2008150997/02A
Authority: RU
Inventors: Геннадий Михайлович Целковнев (RU); Геннадий Михайлович Целковнев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ВИНТ"
Priority date: 2008-12-22
Filing date: 2008-12-22
Publication date: 2010-08-10
Also published as: RU2008150997A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: facility consists of coupling screw placed in connecting orifice of base module whereon shank end of end module and support component are based. Also the support component is composed of balls placed in a groove on the coupling screw and resting on the end of a boring. The boring is made in a cylinder part of the orifice of the base module to transfer axial force at its coupling with the end module. The end module has a radial threaded orifice for installation of balls of the support component and a screw preventing support component balls falling out. To raise reliability of connection axis of the radial threaded orifice is set off relative to axis of the balls of the support component. Conic surface is made on the screw to contact side surface of the balls of the support component and at a certain moment of screw tightening the support component is wedged at this position thus fixing the moment of coupling screw tightening. It prevents support component slipping and coupling screw unscrewing under effect of vibration.

EFFECT: raised reliability.

4 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам соединения модулей, преимущественно для инструментальных блочных систем гибких производств, обрабатывающих центров и станков с числовым программным управлением.The invention relates to devices for connecting modules, mainly for instrumental block systems of flexible manufacturing, machining centers and numerically controlled machines.

Для соединения режущего инструмента со шпинделем станка применяется различная цельная технологическая инструментальная оснастка.Various integral technological tooling is used to connect the cutting tool with the machine spindle.

Однако для современного высокоскоростного, высокоточного и высокопроизводительного оборудования, особенно в случаях требуемого большого вылета инструмента от торца шпинделя, необходима жесткая, хорошо сбалансированная блочно-модульная технологическая инструментальная система для соединения режущего инструмента со шпинделем станка, предотвращающая возникновение вибраций режущего инструмента в процессе резания. Примером решения такой технической проблемы можно назвать изобретение «Устройство соединения модулей» по а.с. SU 1791075 A1, B23B 31/06, B23Q 3/155. По этому способу наращивания инструментальной штанги обеспечивается определенная жесткость соединения и точность позиционирования модулей путем устранения радиального зазора между их сопрягаемыми поверхностями. Однако слабым звеном этого технического решения является упругий элемент, входящий в состав стяжного винта, в некоторых случаях не обеспечивающий требуемую величину осевого усилия при стяжке соединяемых модулей.However, for modern high-speed, high-precision and high-performance equipment, especially in cases where a large tool outreach from the spindle end is required, a rigid, well-balanced block-modular technological tool system is needed to connect the cutting tool to the machine spindle, which prevents the cutting tool from vibrating during the cutting process. An example of a solution to such a technical problem is the invention “Device for connecting modules” according to as SU 1791075 A1, B23B 31/06, B23Q 3/155. This method of increasing the tool rod provides a certain rigidity of the connection and the accuracy of the positioning of the modules by eliminating the radial clearance between their mating surfaces. However, the weak link in this technical solution is the elastic element included in the clamping screw, in some cases not providing the required value of the axial force when the coupled modules are coupled.

Известно также техническое решение по а.с. SU 1313576 A1, B23B 31/04, где в качестве опорного элемента для стяжного винта применены шарики, размещенные в канавке на стяжном винте. Применение этого технического решения в конструкции по а.с. SU 1791075 A1, B23B 31/06 вместо упругого элемента из тарельчатых пружин позволяет исключить дефект этой конструкции и обеспечить требуемую величину осевого усилия при затяжке соединяемых модулей. Однако и в этой созданной конструкции узла соединения модулей имеется недостаток, а именно отсутствие надежной фиксации опорного элемента от проворачивания, а значит имеется возможность отворачивания стопорного винта от вибрации при резании.Also known technical solution for AS SU 1313576 A1, B23B 31/04, where balls placed in the groove on the coupling screw are used as a supporting element for the coupling screw. The use of this technical solution in the design of A.S. SU 1791075 A1, B23B 31/06, instead of an elastic element made of cup springs, eliminates a defect in this design and ensures the required value of axial force when tightening the connected modules. However, there is a drawback in this created design of the module connection unit, namely, the lack of reliable fixation of the support element from turning, which means that it is possible to unscrew the locking screw from vibration during cutting.

Целью предлагаемого изобретения является устранение названного недостатка известной конструкции и обеспечение гарантированной заданной жесткости и усилия стяжки соединяемых модулей.The aim of the invention is to eliminate the aforementioned drawback of the known design and ensure a guaranteed predetermined rigidity and screed force of the connected modules.

Поставленная цель достигается тем, что устройство соединения модулей, содержащее стяжной винт, размещенный в стыковочном отверстии базового модуля, в котором также базируется хвостовик конечного модуля и опорный элемент, выполненный из шариков, размещенных в канавке на стяжном винте и опирающихся на торец расточки, выполненной в цилиндрической части отверстия базового модуля для передачи осевого усилия при его стыковке с конечным модулем, имеющем радиальное резьбовое отверстие для установки шариков опорного элемента и винт, предохраняющий от выпадания шариков опорного элемента, отличается тем, что ось радиального резьбового отверстия смещена относительно оси шариков опорного элемента, а винт имеет коническую поверхность, контактирующую с боковой поверхностью шариков опорного элемента, что при определенном моменте затяжки этого винта обеспечивает эффект заклинивания созданного положения опорного элемента и фиксации момента затяжки стяжного винта, что противодействует поворачиванию опорного элемента и отворачиванию стяжного винта при воздействии вибрации.This goal is achieved in that the module coupling device comprising a coupling screw located in the docking hole of the base module, in which the shank of the final module and supporting element made of balls placed in the groove on the coupling screw and resting on the end face of the bore made in the cylindrical part of the hole of the base module for transmitting axial force when it is mated to a final module having a radial threaded hole for installing balls of the support element and a screw which differs from the falling of the balls of the support element, characterized in that the axis of the radial threaded hole is offset relative to the axis of the balls of the support element, and the screw has a conical surface in contact with the side surface of the balls of the support element, which, at a certain torque, tightens this screw to jam the created position of the support element and fixing the tightening torque of the coupling screw, which counteracts the rotation of the support element and the turning of the coupling screw when exposed to vibration.

Предлагаемое устройство соединения модулей изображено на чертежах, где на фиг.1 показан в разрезе базовый модуль, на фиг.2 - присоединяемый конечный модуль перед их состыковкой. На фиг.3 показан вырыв А (4:1), иллюстрирующий расклад действующих сил при стяжке модулей посредством стяжного винта, и на фиг.4 показаны в разрезе полностью соединенные (стянутые) модули.The proposed device for connecting modules is shown in the drawings, where Fig. 1 shows a sectional view of a base module, and Fig. 2 shows a connectable end module before docking. Figure 3 shows a breakout A (4: 1), illustrating the alignment of the acting forces when tightening the modules by means of a tightening screw, and figure 4 shows in section a fully connected (tightened) modules.

В корпусе 1 базового модуля, закрепляемого в конусном отверстии шпинделя станка (не показан), выполнено сквозное осевое отверстие сложного профиля. В цилиндрическую часть отверстия базового модуля, обращенную в сторону корпуса 2 присоединяемого конечного модуля, вставлен с возможностью осевого и вращательного движения стяжной винт 3 с резьбовым участком и цилиндрической частью, на которой выполнена канавка под уплотнительное кольцо 4 и канавка для размещения в ней шариков 5 опорного кольцевого элемента (фиг.1 и 4). Против канавки в корпусе 1 под шарики 5 выполнена канавка 6 для размещения тех же шариков, которыми заполняют образовавшуюся полость через радиальное резьбовое отверстие, закрываемое винтом 7 с конической частью. В осевом отверстии стяжного винта 3 выполнено граненное (четырехгранник или шестигранник) отверстие под соответствующий ключ (не показан).In the housing 1 of the base module, fixed in the conical hole of the machine spindle (not shown), a through axial hole of a complex profile is made. A tightening screw 3 with a threaded section and a cylindrical part, on which a groove is made for the sealing ring 4 and a groove for accommodating the support balls 5 in it, is inserted with the possibility of axial and rotational movement into the cylindrical part of the opening of the base module, facing the housing 2 of the attached final module annular element (figures 1 and 4). Against a groove in the housing 1 for balls 5, a groove 6 is made to accommodate the same balls that fill the formed cavity through a radial threaded hole closed with a conical part screw 7. In the axial hole of the clamping screw 3 there is a faceted (tetrahedron or hexagon) hole for the corresponding key (not shown).

Между описанной цилиндрической частью отверстия корпуса 1 и его торцевой поверхностью 8 (фиг.1) выполнена внутренняя коническая базирующая поверхность 9. С противоположной стороны корпуса 1 в его центральном отверстии выполнена резьба 10 для закрепления базового модуля в шпинделе станка при помощи резьбовой тяги (не показана). Со стороны торцевой поверхности 8 на корпусе 1 выполнен также сквозной радиальный паз 11, в который при сборке описываемого устройства соединения модулей заводятся два сухаря 12, закрепляемые винтами 13 на наружной поверхности корпуса 2 конечного модуля, предотвращающие проворот от усилий резания корпуса 2 относительно корпуса 1.Between the described cylindrical part of the opening of the housing 1 and its end surface 8 (Fig. 1), an internal conical base surface 9 is made. On the opposite side of the housing 1, a thread 10 is made in its central hole to secure the base module in the machine spindle using a threaded rod (not shown ) From the side of the end surface 8 on the housing 1, a through radial groove 11 is also made, into which, when assembling the described device for connecting the modules, two rusks 12 are inserted, fastened with screws 13 on the outer surface of the housing 2 of the final module, preventing rotation from cutting forces of the housing 2 relative to the housing 1.

На трубчатой части корпуса 2, обращенной в сторону корпуса 1, выполнены наружная базирующая коническая часть 14 и внутренняя резьба 15 для взаимодействия с наружной резьбой стяжного винта 3. На противоположной стороне корпуса 2 выполнена внутренняя поверхность конуса Морзе 17 или другая поверхность для базирования в ней режущего инструмента (не показан), имеющего соответствующий наружный конус Морзе или другую поверхность.On the tubular part of the casing 2, facing the side of the casing 1, an outer base conical part 14 and an internal thread 15 are made for interacting with the external thread of the turnbuckle 3. On the opposite side of the casing 2 there is an inner surface of the Morse taper 17 or another surface for basing the cutting a tool (not shown) having a corresponding outer Morse cone or other surface.

Сборку инструментальной штанги (из двух модулей или больше) непосредственно на металлообрабатывающем станке или на специальном стенде производят в следующем порядке. Конус 14 конечного модуля (фиг.2) вводят в сопрягаемое с ним коническое отверстие 9 базового модуля (фиг.1) до их непосредственного контакта, совмещая сухари 12 конечного модуля с соответствующими пазами 11 на базовом модуле. Затем удлиненный стержневой ключ (например, шестигранный) через осевое отверстие корпуса 1 вводят в шестигранное отверстие стяжного винта 3 и начинают его вращать.The assembly of the tool rod (of two modules or more) directly on the metalworking machine or on a special stand is carried out in the following order. The cone 14 of the final module (figure 2) is introduced into the mating conical hole 9 of the base module (figure 1) until they are in direct contact, combining rusks 12 of the final module with the corresponding slots 11 on the base module. Then an elongated rod wrench (for example, a hexagon) through the axial hole of the housing 1 is introduced into the hexagonal hole of the coupling screw 3 and begin to rotate it.

Благодаря опорному элементу, выполненнему из шариков 5, стяжной винт 3 ограничен в движении в осевом направлении относительно базового модуля и поэтому начинает тянуть на себя резьбой конечный модуль, преодолевая сопротивление трубчатой части корпуса 2. Это взаимное стягивание модулей продолжается до упора их соответствующими торцевыми базирующими поверхностями. Расклад действующих при этом сил смотри на фиг.3. Дальнейшим вращением стержневого ключа добиваются расчетного момента затяжки (например, при помощи не показанного на чертежах динамометрического ключа, соединенного со стержневым ключом). Затем вворачиванием винта 7 до определенного момента заклиниваются шарики опорного элемента 5, предотвращая самопроизвольный поворот опорного элемента и стяжного винта 3 от вибраций, возникающих при резании металла (или другого материала). Надежность фиксации шарикового опорного элемента обеспечивается тем, что ось стопорного винта 7 смещена на некоторую расчетную величину δ (фиг.1) относительно оси шариков опорного элемента 5, и контакт конической части винта 7 с боковой поверхностью шариков опорного элемента создает заклинивание созданного положения опорного элемента и стяжного винта. Режущий инструмент посредством конуса Морзе крепится в корпусе 2 и, таким образом, собранная штанга готова к работе (фиг.4). Разъединение модулей производят в порядке, обратном описанному.Due to the support element made of balls 5, the clamping screw 3 is limited in axial motion relative to the base module and therefore begins to pull the end module by threading, overcoming the resistance of the tubular part of the housing 2. This mutual retraction of the modules continues until they stop with their respective end-based surfaces . The alignment of the forces acting in this case, see figure 3. By further rotation of the rod wrench, the calculated tightening torque is achieved (for example, by means of a torque wrench not shown in the drawings connected to the rod wrench). Then, by screwing the screw 7 to a certain point, the balls of the support element 5 are wedged in, preventing the spontaneous rotation of the support element and the coupling screw 3 from vibrations that occur when cutting metal (or other material). Reliability of fixation of the ball support element is ensured by the fact that the axis of the locking screw 7 is offset by a certain calculated value δ (Fig. 1) relative to the axis of the balls of the support element 5, and the contact of the conical part of the screw 7 with the side surface of the balls of the support element creates a jamming of the created position of the support element and coupling screw. The cutting tool by means of a Morse cone is mounted in the housing 2 and, thus, the assembled rod is ready for operation (figure 4). The separation of the modules is carried out in the reverse order described.

Благодаря применению шарикового опорного элемента, фиксирующим осевое расположение стяжного винта в базовом модуле и обеспечивающим достижение необходимого момента стяжки двух модулей, а также благодаря смещению оси резьбового отверстия относительно оси шарикового опорного элемента и контакта конической поверхности винта 7 по боковым поверхностям шариков опорного элемента происходит надежная фиксация стяжного винта и заклинивание этого контакта. Поставленная изобретением цель выполняется.Thanks to the use of a ball support element, fixing the axial location of the clamping screw in the base module and ensuring the achievement of the required tightening moment of the two modules, as well as due to the displacement of the axis of the threaded hole relative to the axis of the ball support element and the contact of the conical surface of the screw 7 along the lateral surfaces of the balls of the support element, reliable fixation occurs coupling screw and jamming of this contact. The goal of the invention is fulfilled.

Claims

A module connecting device comprising a tightening screw located in a docking hole of a base module configured to base a shank of a final module and a support element made of balls placed in a groove on a tightening screw supported by the end face of a bore made in the cylindrical portion of the hole of the base module, for transmitting axial force when it is mated to a final module having a radial threaded hole for installing balls of the support element and a screw to prevent the ball from falling out of the support element, characterized in that the axis of the radial threaded hole is offset relative to the axis of the balls of the support element, and a conical surface is made on the screw for contacting the side surface of the balls of the support element for jamming at a certain torque of this screw the created position of the support element and fixing the tightening torque of the coupling a screw to counteract the rotation of the support element and the loosening of the clamping screw when exposed to vibration.