RU2519708C1 - Expanding mandrel - Google Patents
Expanding mandrel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2519708C1 RU2519708C1 RU2013100725/02A RU2013100725A RU2519708C1 RU 2519708 C1 RU2519708 C1 RU 2519708C1 RU 2013100725/02 A RU2013100725/02 A RU 2013100725/02A RU 2013100725 A RU2013100725 A RU 2013100725A RU 2519708 C1 RU2519708 C1 RU 2519708C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sleeve
- spindle
- conical surface
- axial direction
- mandrel
- Prior art date
Links
Images
Abstract
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, по наружной поверхности и на торцах за одну установку преимущественно на токарных и круглошлифовальных станках.The invention relates to machine tool industry, and in particular to tooling for machining parts on metal cutting machines, and can be used in the processing of parts with a central hole, for example bushings, on the outer surface and at the ends for one installation, mainly on turning and circular grinding machines.
Известна оправка для чистовой обработки деталей, содержащая ступенчатый валик, на котором размещены жесткозакрепленный упорный фланец и зажимной механизм, выполненный в виде разжимной цанги, гайки и шайбы. При этом отверстие цанги выполнено с коническим участком, а оправка снабжена конусной втулкой с коническим участком на наружной поверхности, предназначенной для взаимодействия с коническим участком отверстия цанги (патент РФ №2119409, МПК B23B 31/40, опубл. 27.09.1998).Known mandrel for the finishing of parts, containing a stepped roller, on which are placed a fixed stop flange and a clamping mechanism, made in the form of an expanding collet, nut and washer. In this case, the collet hole is made with a conical section, and the mandrel is equipped with a conical sleeve with a conical section on the outer surface, designed to interact with the conical section of the collet hole (RF patent No. 2119409, IPC B23B 31/40, publ. 09/27/1998).
Устройство имеет следующие основные недостатки:The device has the following main disadvantages:
- установка детали осуществляется по торцевой поверхности и центральному отверстию, что делает невозможным установку заготовки, например штамповки, без проведения предварительной механической обработки базовых поверхностей;- the installation of the part is carried out on the end surface and the Central hole, which makes it impossible to install the workpiece, such as stamping, without preliminary machining of the base surfaces;
- устройство не имеет возможности базирования детали с центральным конусным отверстием.- the device does not have the ability to base parts with a central conical hole.
Известна разжимная оправка, содержащая шпиндель с наружной конической поверхностью, упругий элемент в виде втулки, имеющей цилиндрическую наружную и внутреннюю коническую поверхности, причем наружная поверхность образована цилиндрическими поверхностями разного диаметра. На втулке выполнены прорези, образующие зоны с малым поперечным сечением, по которым происходит деформация втулки. Втулка надвигается на коническую поверхность гайкой через быстросменную шайбу. Втулка скользит конусным отверстием по конусной поверхности шпинделя и деформируется в местах, имеющих наименьшее сечение, вследствие чего деталь центрируется относительно оси шпинделя и фиксируется на оправке (патент РФ №2030257, МПК B23B 31/40, опубл. 10.03.1995, - прототип).Known expandable mandrel containing a spindle with an outer conical surface, an elastic element in the form of a sleeve having a cylindrical outer and inner conical surface, and the outer surface is formed by cylindrical surfaces of different diameters. Slots are made on the sleeve, forming zones with a small cross section along which the sleeve is deformed. The sleeve slides onto the conical surface with a nut through a quick-change washer. The sleeve slides with a conical hole on the conical surface of the spindle and is deformed in places having the smallest section, as a result of which the part is centered on the axis of the spindle and fixed on the mandrel (RF patent No. 2030257, IPC B23B 31/40, publ. 10.03.1995, prototype).
Данная 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.This 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, as a result of which the accuracy of the location of the surfaces of the workpiece is ensured.
Прототип имеет следующие основные недостатки:The prototype has the following main disadvantages:
- упругая деформация втулки происходит по зонам, имеющим малое поперечное сечение, вследствие этого ее стойкость невелика;- the elastic deformation of the sleeve occurs in zones having a small cross section, as a result of which its resistance is low;
- отсутствует возможность базирования и крепления деталей, значительно превышающих длину упругой втулки, т.е. обработка длинных деталей неосуществима;- there is no possibility of basing and fastening parts significantly exceeding the length of the elastic sleeve, i.e. processing of long parts is not feasible;
- отсутствует возможность расчета и подбора необходимых и достаточных сил зажима детали на оправке;- there is no possibility of calculating and selecting the necessary and sufficient clamping forces of the part on the mandrel;
- устройство не предусматривает крепление деталей с коническим внутренним отверстием;- the device does not provide for mounting parts with a conical inner hole;
- устройство не предохраняет от динамических нагрузок в системе станок-деталь-инструмент, возникающей в процессе резания.- the device does not protect against dynamic loads in the machine-tool-tool system that occurs during the cutting process.
Задача изобретения - обеспечение возможности качественной обработки длинномерных деталей, имеющих повышенную твердость поверхностного слоя, например альфированного слоя на титановых заготовках, при невысокой точности (большим полем допуска) их посадочного отверстия, имеющего конусную или цилиндрическую поверхность.The objective of the invention is the provision of the possibility of high-quality machining of long parts having increased hardness of the surface layer, for example, an alpha layer on titanium billets, at a low accuracy (large tolerance) of their landing hole having a conical or cylindrical surface.
Техническим результатом является возможность применить предложенную оправку не только для чистовой, но и для черновой обработки деталей или заготовок, причем без предварительной подготовки их посадочного отверстия, за счет рационального размещения посадочных поверхностей оправки, использования фрикционных материалов и регламентирования сил зажима детали, позволяющих снижать динамические нагрузки в системе станок-деталь-инструмент, в том числе и при обработке изделий с упрочненным поверхностным слоем.The technical result is the ability to apply the proposed mandrel not only for finishing, but also for roughing of parts or workpieces, and without preliminary preparation of their landing holes, due to the rational placement of the seating surfaces of the mandrel, the use of friction materials and the regulation of the clamping forces of the part, allowing to reduce dynamic loads in the machine-tool-tool-system, including when processing products with a hardened surface layer.
Указанный технический результат достигается тем, что разжимная оправка, содержит шпиндель с наружной конической поверхностью, сменный упругий элемент в виде втулки с прорезями, при этом втулка перемещается относительно конической поверхности в осевом направлении и фиксируется крепежными элементами, на шпинделе дополнительно размещена жестко установленная шайба, втулка выполнена из фрикционного материала и имеет продольные прорези, выходящие на разные торцы и попеременно чередующиеся между собой, наружный профиль втулки идентичен внутреннему профилю посадочного отверстия, втулка при установке детали перемещается в осевом направлении на величину, при которой выполняются условия, соответствующие формуле:The specified technical result is achieved by the fact that the expandable mandrel contains a spindle with an outer conical surface, a removable elastic element in the form of a sleeve with slots, while the sleeve moves axially relative to the conical surface and is fixed with fasteners, a rigidly mounted washer and sleeve are additionally placed on the spindle made of friction material and has longitudinal slots facing different ends and alternately alternating with each other, the outer profile of the sleeve is identical to morning profile bore, the sleeve parts during installation is moved in the axial direction by an amount at which the conditions are satisfied, the formula:
Мтр=К·Мсопр,Mtr = K
где Мтр - момент трения, возникающий при зажиме детали между контактирующими поверхностями втулки и посадочного отверстия детали, кг·м,where Mtr is the friction moment that occurs when the part is clamped between the contacting surfaces of the sleeve and the part’s bore hole, kg · m,
К=1,5-2,5 - коэффициент запаса прочности,K = 1.5-2.5 - safety factor,
Мсопр - суммарный момент сопротивления сил резания, кг·м.Msopr - the total moment of resistance of cutting forces, kg · m.
На фиг.1 показана разжимная оправка с установленной на ней обрабатываемой деталью; на фиг.2 - в изометрии упругая втулка.Figure 1 shows an expandable mandrel with a workpiece mounted on it; figure 2 - in isometric elastic sleeve.
Разжимная оправка содержит шпиндель 1, имеющий на одном конце установочное устройство 2, около которой размещена шайба 3, а на другом конце - резьбовую часть 4, около которой выполнена на шпинделе наружная коническая поверхность 5. Наружная коническая поверхность шпинделя сопряжена с внутренней конической поверхностью втулки 6. На втулке выполнены продольные пазы 7. Зажимное устройство состоит из промежуточных шайб 8, набора малых разрезных шайб 9, большой разрезной шайбы 10, неразрезной шайбы 11 и гаек 12.The expanding mandrel contains a
Шпиндель посредством установочного устройства 2 зажимается в кулачковый патрон токарного станка (не показан). На коническую поверхность 5 устанавливается сменная втулка 6 в зависимости от длины, диаметра и профиля посадочного отверстия обрабатываемой детали 13, фиксируется шайбами 8 и 11, поджатой слегка гайками 12.The spindle by means of the installation device 2 is clamped into the cam cartridge of a lathe (not shown). A
После установки детали 13 на шайбу 3, втулку 6 шпиндель оправки поджимается посредством пиноли задней бабки (не показано). Затем деталь 13, посредством затяжки гаек 12, центрируется относительно оси шпинделя 1 и зажимается неподвижно на втулке 6, при этом внутренняя коническая поверхность втулки 6 скользит по конусной поверхности 5 разжимая втулку за счет пазов 7. Усилия зажима регулируются подбором количества разрезных шайб 9 при соблюдении условия:After installing the
Мтр=К·Мсопр.Mtr = K
Неразрезная шайба 11 и гайки 12 предохраняют от случайной самопроизвольной разборки детали с оправкой, обеспечивая безопасность станочника.The
Замена обрабатываемых деталей осуществляется с помощью съемника при отводе пиноли и удержанием оправки в патроне станка.Replacement of the workpieces is carried out with the help of a puller when removing the quill and holding the mandrel in the machine cartridge.
Использование фрикционного материала во втулке позволило передавать вращательное движение детали посредством трения, что разрешает осуществлять плавное сцепление при различной скорости. Конструкция оправки не может передать через себя больший момент, чем момент сил трения, ввиду того, что начинается проскальзывание втулки относительно обрабатываемой детали. Поэтому данная конструкция предохраняет систему станок-деталь-инструмент от динамических перегрузок, возникающих, например, от неравномерно упрочненного поверхностного слоя, что повышает качество обработки детали и долговечность системы.The use of friction material in the sleeve allowed the rotational movement of the part to be transmitted through friction, which allows smooth adhesion at different speeds. The design of the mandrel cannot transmit through itself a greater moment than the moment of friction forces, due to the fact that slipping of the sleeve relative to the workpiece begins. Therefore, this design protects the machine-tool-component-tool system from dynamic overloads arising, for example, from unevenly hardened surface layer, which improves the quality of the workpiece and the durability of the system.
Втулка благодаря наличию продольных прорезей, выходящих на разные торцы и попеременно чередующихся между собой, равномерно с радиальным усилием прижимается к внутренней поверхности отверстия обрабатываемой детали, надежно закрепляя и центрируя ее на оправке.Due to the presence of longitudinal slots extending to different ends and alternately alternating between each other, the sleeve is pressed uniformly with radial force to the inner surface of the hole of the workpiece, reliably fixing and centering it on the mandrel.
Наличие наружного профиля втулки, идентичного внутреннему профилю посадочного отверстия, позволяет обрабатывать детали не только с цилиндрическими, но и с коническими посадочными отверстиями.The presence of the outer profile of the sleeve, identical to the internal profile of the bore hole, allows you to process parts not only with cylindrical, but also with conical bore holes.
Момент трения, возникающей при зажиме детали между контактирующими поверхностями втулки и посадочного отверстия детали, превосходящий в 1,5-2,5 раза суммарный момент сопротивления сил резания, позволяет, с одной стороны, надежно фиксировать обрабатываемую деталь, а с другой стороны, минимизировать динамические нагрузки в системе станок-деталь-инструмент.The moment of friction that occurs when the part is clamped between the contacting surfaces of the sleeve and the part’s bore hole, which exceeds the total moment of resistance of the cutting forces by 1.5–2.5 times, allows, on the one hand, to securely fix the workpiece and, on the other hand, minimize dynamic loads in the machine-tool-tool system.
Предложенная оправка была применена для механической обработки фланцевой части и наружной поверхности штамповки из титанового сплава ВТ6 максимальным наружным диаметром 232 мм, длиной 450 мм, внутренним конусным посадочным отверстием с наибольшим диаметром 141±2 мм, весом 32 кг на токарно-винторезном станке M163. Обработке подвергались торцевые и наружная поверхности для проведения визуального контроля на предмет отсутствия в припусковой части штамповки запрессованных складок, трещин пустотных и других включений. Расчетный суммарный момент сопротивления сил резания Мсопр=18 кг·м, расчетный момент трения, возникающей при зажиме детали между контактирующими поверхностями втулки и посадочного отверстия детали, Мтр=36 кг·м.The proposed mandrel was used for machining the flange part and the outer punching surface of VT6 titanium alloy with a maximum outer diameter of 232 mm, a length of 450 mm, an internal taper bore with a largest diameter of 141 ± 2 mm, and a weight of 32 kg on a M163 screw-cutting lathe. The end and outer surfaces were subjected to processing for visual inspection for the absence of pressed folds, hollow cracks and other inclusions in the starting part of the stamping. The estimated total moment of resistance of the cutting forces Msopr = 18 kg · m, the estimated moment of friction that occurs when the part is clamped between the contacting surfaces of the sleeve and the bore of the part, Mtr = 36 kg · m.
Предложенная разжимная оправка для установки и закрепления обрабатываемых деталей обеспечивает стабильный процесс обработки длинномерных деталей, посадочные отверстия которых имеют невысокую точность, сами детали имеют неравномерную повышенную прочность и твердость поверхностного слоя, при этом возможно за один установ обрабатывать кроме наружной поверхности деталей и их торцы.The proposed expanding mandrel for installing and securing the workpieces provides a stable process for processing long parts, the mounting holes of which are of low accuracy, the parts themselves have uneven increased strength and hardness of the surface layer, and it is possible to process their ends in addition to the outer surface of the part in one installation.
Claims (1)
Мтр= К·Мсопр,
где Мтр - момент трения, возникающий при зажиме детали между контактирующими поверхностями втулки и посадочного отверстия детали, кг·м;
К - коэффициент запаса прочности, равный 1,5-2,5;
Мсопр - суммарный момент сопротивления сил резания, кг·м. An expanding mandrel containing a spindle with an outer conical surface, a replaceable elastic element in the form of a sleeve with slots, which can be moved relative to the conical surface in the axial direction and fixed with fasteners, characterized in that it is provided with a washer rigidly mounted on the spindle, while the sleeve is made of friction material and has longitudinal slots extending to different ends and alternately alternating with each other, the outer profile of the sleeve is identical to the internal profile of the landing hole, and the sleeve when installing the part has the ability to move in the axial direction by an amount that is determined by the conditions corresponding to the dependence:
Mtr = K
where Mtr is the friction moment that occurs when the part is clamped between the contacting surfaces of the sleeve and the part’s bore hole, kg · m;
K is the safety factor equal to 1.5-2.5;
Msopr - the total moment of resistance of cutting forces, kg · m.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013100725/02A RU2519708C1 (en) | 2013-01-09 | 2013-01-09 | Expanding mandrel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013100725/02A RU2519708C1 (en) | 2013-01-09 | 2013-01-09 | Expanding mandrel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2519708C1 true RU2519708C1 (en) | 2014-06-20 |
Family
ID=51216805
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013100725/02A RU2519708C1 (en) | 2013-01-09 | 2013-01-09 | Expanding mandrel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2519708C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104827068A (en) * | 2015-05-11 | 2015-08-12 | 清华大学 | Mandrel component |
RU177809U1 (en) * | 2017-02-16 | 2018-03-13 | Наталья Николаевна Бабич | CUTTING SLEEVE FOR SECURING THE BITTING ON THE MACHINE |
RU211117U1 (en) * | 2021-12-27 | 2022-05-23 | Публичное акционерное общество "КАМАЗ" | Mandrel for fixing and centering parts |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2030257C1 (en) * | 1992-08-07 | 1995-03-10 | Сергей Васильевич Кравчук | Expanding mandrel |
RU2119409C1 (en) * | 1997-03-04 | 1998-09-27 | Открытое акционерное общество "ГАЗ" | Mandrel for finishing workpieces |
US5868400A (en) * | 1997-02-13 | 1999-02-09 | Lares Research | Push type expanding mandrel apparatus |
-
2013
- 2013-01-09 RU RU2013100725/02A patent/RU2519708C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2030257C1 (en) * | 1992-08-07 | 1995-03-10 | Сергей Васильевич Кравчук | Expanding mandrel |
US5868400A (en) * | 1997-02-13 | 1999-02-09 | Lares Research | Push type expanding mandrel apparatus |
RU2119409C1 (en) * | 1997-03-04 | 1998-09-27 | Открытое акционерное общество "ГАЗ" | Mandrel for finishing workpieces |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104827068A (en) * | 2015-05-11 | 2015-08-12 | 清华大学 | Mandrel component |
RU177809U1 (en) * | 2017-02-16 | 2018-03-13 | Наталья Николаевна Бабич | CUTTING SLEEVE FOR SECURING THE BITTING ON THE MACHINE |
RU211117U1 (en) * | 2021-12-27 | 2022-05-23 | Публичное акционерное общество "КАМАЗ" | Mandrel for fixing and centering parts |
RU212415U1 (en) * | 2021-12-28 | 2022-07-21 | Публичное акционерное общество "КАМАЗ" | EXPANDING DRIVER FOR FIXING AND CENTERING A PARTS WITH A SLOT HOLE WITH EVOLVENT SPLIT |
RU2809877C1 (en) * | 2023-06-08 | 2023-12-19 | Максим Владиславович ГЛАЗУНОВ | Method for external circular grinding of cylindrical bushes and device for its implementation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN112077542B (en) | Machining method for symmetrically splitting thin-wall aluminum cylinder part | |
US20190099812A1 (en) | Workholding arbor for gears | |
US9579759B2 (en) | Method and apparatus for forming thin discs | |
CN108581388B (en) | aluminum cylinder processing method | |
US5630577A (en) | Clamp assembly | |
CN105618803A (en) | Expanding clamp for turning thin-walled part | |
TW201321122A (en) | Adjustable clamping device | |
US20150035215A1 (en) | Fixture system | |
US20140361500A1 (en) | Expandable arbor, clamping system and method of clamping one of a workpiece and a tool to a machine | |
RU2519708C1 (en) | Expanding mandrel | |
CN101367130A (en) | Overlength straight pipeline member cutting method | |
KR910004544B1 (en) | Method of machining threaded pipe-ends | |
JPH081417A (en) | Taper expanding mandrel | |
US10371230B2 (en) | Damping apparatus | |
CN203266213U (en) | Lathe manual spindle clamp | |
CN202428065U (en) | Spiral adjustable end face limiting gear grinding fixture | |
CN205765171U (en) | A kind of device for superfine shaft processing | |
US2170631A (en) | Bearingizing tool | |
JP2011167782A (en) | Groove machining method and groove machining device | |
CN202607354U (en) | Precise eccentric processing clamp | |
RU2030257C1 (en) | Expanding mandrel | |
RU192909U1 (en) | Tool for fixing cylindrical parts | |
CN210615404U (en) | Quick clamping device for thread machining after heat treatment of thin-wall part | |
CN115283949B (en) | Processing method for multi-petal split high-precision thin-wall aluminum cylinder part | |
RU2809877C1 (en) | Method for external circular grinding of cylindrical bushes and device for its implementation |