RU2687349C1

RU2687349C1 - Rod clamping and feeding mechanism

Info

Publication number: RU2687349C1
Application number: RU2018129823A
Authority: RU
Inventors: Александр Владимирович Пилипенко
Original assignee: Александр Владимирович Пилипенко
Priority date: 2018-08-15
Filing date: 2018-08-15
Publication date: 2019-05-13

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to metal processing and can be used in devices for automatic feed and fixation of workpieces from rod material to single-spindle lathes. Mechanism comprises a spindle, a clamping collet resting against the nut, screwed on the spindle end, a conical bushing installed in the spindle, a rod clamping and feeding tube and a spring. At that, it is equipped with a thrust ball bearing, which rings are pressed directly to the bar clamping and feeding tube and conical bushing, wherein one of the rings installed on the conical bushing by the outer diameter, has sliding fit relative to the spindle inner surface, and the second ring, which is set on the clamp and bar supply pipe, has a groove along the outer diameter.

EFFECT: use of invention makes it possible to simplify mechanism design.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для автоматической подачи, крепления или направления заготовок из пруткового материала к одношпиндельным токарным станкам и может быть использовано в конструкциях шпиндельных узлов токарных автоматов, а также токарных станков с цанговым зажимом заготовок.The invention relates to devices for the automatic feeding, fastening or direction of blanks from bar material to single-spindle lathes and can be used in the construction of spindle assemblies of automatic lathes, as well as lathes with collet clamping of blanks.

Из предшествующего уровня техники известно достаточно много конструктивных решений механизма зажима и подачи прутка в токарных автоматах. В большинстве случаев основными элементами конструкции являются шпиндель, подающая и зажимная цанги, трубы зажима и подачи, как передаточные звенья, и привод цангового механизма, создающие силу зажима. Некоторые различия встречаются в зависимости от модели станка, но большинство имеют схожую компоновку и кинематическую схему.From the prior art is known a lot of constructive decisions of the mechanism for clamping and feeding the bar in automatic lathes. In most cases, the main structural elements are the spindle, the feed and clamping collets, the clamping and feeding pipes, as the transmission links, and the drive of the collet mechanism, which create the clamping force. Some differences are found depending on the machine model, but most have a similar layout and kinematic scheme.

Характерной особенностью таких устройств является наличие замкнутой кинематической цепи между передаточным звеном и зажимной цангой. В результате этого вращение шпинделя и, соответственно, зажимной цанги, вызывает вращение труб зажима и подачи.A characteristic feature of such devices is the presence of a closed kinematic chain between the transmission link and the clamp collet. As a result, the rotation of the spindle and, accordingly, the clamping collet, causes the clamping and feeding pipes to rotate.

Техническая реализация подобных конструктивных решений ведет к усложнению механизма зажима и подачи прутка, а, значит, увеличению габаритов, энергопотребления, материалоемкости и появлению потенциально опасных вращающихся элементов конструкции.Technical implementation of such design solutions leads to complication of the mechanism for clamping and feeding the bar, and, therefore, increasing the size, power consumption, material consumption and the appearance of potentially dangerous rotating structural elements.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является принятый автором за прототип механизм зажима прутка, содержащий зажимную цангу, упирающуюся передней частью в гайку, навинченную на конец шпинделя, конусную втулку, установленную в шпинделе, трубу зажима и подачи прутка, пружину [Камышный Н.И. Стародубов B.C. Конструкции и наладка токарных автоматов и полуавтоматов. М. «Высшая школа» 1988 г.с.27,28.].Closest to the claimed invention is adopted by the author for the prototype bar clamping mechanism containing clamping collet abutting the front part of the nut, screwed on the spindle end, tapered bushing installed in the spindle, clamp pipe and bar feed, spring [Kyshny N.I. Starodubov B.C. Design and adjustment of automatic lathes and semi-automatic machines. M. "High School" 1988 pp. 27.28.].

Недостатком прототипа является сложность конструкции механизма зажима и подачи прутка, значительные габариты и энергопотребление, высокая материалоемкость и наличие потенциально опасных вращающихся элементов конструкции.The disadvantage of the prototype is the complexity of the design of the mechanism for clamping and feeding the bar, considerable size and power consumption, high material consumption and the presence of potentially dangerous rotating structural elements.

Целью изобретения является упрощение конструкции механизма зажима и подачи прутка.The aim of the invention is to simplify the design of the mechanism for clamping and feeding the rod.

Указанная цель достигается тем, что в механизме зажима и подачи прутка, содержащем зажимную цангу, упирающуюся передней частью в гайку, навинченную на конец шпинделя, конусную втулку, установленную в шпинделе, трубу зажима и подачи прутка, пружину, механизм содержит упорный шарикоподшипник, кольца которого напрессованы непосредственно на трубу зажима и подачи прутка и конусную втулку, при этом одно из колец, установленное на конусной втулке наружным диаметром, имеет скользящую посадку относительно внутренней поверхности шпинделя, а второе кольцо, посаженное на трубе зажима и подачи прутка, имеет проточку по наружному диаметру.This goal is achieved by the fact that in the clamping and feeding mechanism of a bar, containing a clamping collet abutting with a front part in a nut, screwed on the spindle end, a tapered bushing installed in the spindle, a clamping and feeding pipe, a spring, the mechanism contains a thrust ball bearing whose rings Pressing directly onto the clamping and feeding tube of the bar and the tapered bushing, while one of the rings mounted on the tapered bushing with an outer diameter has a sliding fit relative to the inner surface of the spindle, and The ring placed on the clamping and feeding tube has a groove in the outer diameter.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, на которых представлено:The invention is illustrated by drawings, on which:

Фиг. 1 - Вид в разрезе заявляемого механизма зажима и подачи прутка.FIG. 1 is a sectional view of the inventive bar clamping and feeding mechanism.

Фиг. 2 - Фрагмент механизма по Фиг. 1 в увеличенном масштабе, поясняющий установку упорного шарикоподшипника.FIG. 2 is a fragment of the mechanism of FIG. 1 on an enlarged scale to explain the installation of a thrust ball bearing.

Механизм зажима и подачи прутка содержит шпиндель 1, закрепленный в корпусе 2 в подшипниках 3, и получает вращение через шкив 4. В шпинделе 1 установлено цанговое устройство, которое состоит из неподвижной зажимной цанги 5 с обратным конусом, упирающейся передней частью в гайку 6, навинченную на конец шпинделя 1, конусной втулки 7 толкающего типа и пружины 8. Цанга 5 обеспечивает зажим прутка 9 в процессе обработки. Длину вылета прутка 9 из цанги 5 определяет упор 10. Подачу прутка 9 осуществляет подающее устройство 11, основным элементом которого является приемная ось 12.The bar clamping and feeding mechanism contains a spindle 1 fixed in the housing 2 in bearings 3 and receives rotation through the pulley 4. In the spindle 1 a collet device is installed, which consists of a fixed clamping collet 5 with a reverse cone, abutting the front part of the nut 6, screwed on the end of the spindle 1, the tapered sleeve 7 of the pushing type and the spring 8. The collet 5 provides the clamping of the bar 9 during processing. The length of the departure of the bar 9 from the collet 5 is determined by the stop 10. The bar 9 is fed by the feeding device 11, the main element of which is the receiving axis 12.

Конусная втулка 7 выполнена с проточкой, обеспечивающей тугую посадку первого кольца упорного подшипника 13 по внутреннему диаметру. Второе кольцо подшипника 13 тоже туго (с натягом) посажено по своему внутреннему диаметру на проточку в трубе подачи и зажима прутка 14. При этом наружный диаметр первого кольца упорного подшипника 13 и внутренний диаметр шпинделя 1 составляют скользящую посадку, а наружный диаметр второго кольца упорного подшипника 13 проточен на величину, гарантирующую зазор относительно внутреннего диаметра шпинделя 1. Таким образом, подшипник 13 имеет возможность перемещаться по внутренней поверхности отверстия шпинделя 1.Cone sleeve 7 is made with a groove, providing a tight fit of the first ring of the thrust bearing 13 on the inner diameter. The second bearing ring 13 is also tight (with tension) planted in its inner diameter on the groove in the feed pipe and clamping rod 14. In this case, the outer diameter of the first ring of the thrust bearing 13 and the inner diameter of the spindle 1 constitute a sliding fit, and the outer diameter of the second ring of the thrust bearing 13 is machined to an amount that guarantees the clearance relative to the inner diameter of the spindle 1. Thus, the bearing 13 has the ability to move along the inner surface of the spindle bore 1.

Такая конструкция обеспечивает самоцентрирование упорного подшипника 13, а, следовательно, трубы 14 и прутка 9 относительно оси вращения шпинделя 1. Эта отличительная особенность использования стандартного упорного шарикоподшипника позволяет решить поставленную задачу - упрощение конструкции механизма зажима и подачи прутка.This design provides self-centering of the thrust bearing 13, and, consequently, the pipe 14 and the rod 9 relative to the axis of rotation of the spindle 1. This distinctive feature of the use of a standard thrust ball bearing solves the problem posed by simplifying the design of the bar clamping mechanism.

Механизм работает следующим образом.The mechanism works as follows.

Пруток 9 вставляют через открытую цангу 7, фиксируют в цилиндрическом углублении приемной оси 12 подающего устройства 11 и проталкивают совместно с этим устройством в крайнее левое положение. Подающее устройство 11 обеспечивает центрирование прутка внутри трубы 14 и его подачу. Конструкция и привод подающего устройства 11 не имеют принципиального значения. Поскольку в предлагаемом механизме отсутствует вращение трубы 14, подачу прутка реализовать достаточно просто. В данном случае показан вариант с пневматической подачей прутка, что позволяет максимально уменьшить габариты станка.The rod 9 is inserted through the open collet 7, fixed in a cylindrical recess of the receiving axis 12 of the feeding device 11 and pushed together with this device to the extreme left position. The feeding device 11 provides the centering of the rod inside the pipe 14 and its supply. The design and drive of the feeder 11 does not matter. Since the proposed mechanism does not rotate the pipe 14, the flow of the rod is quite simple. In this case, an option with a pneumatic bar feed is shown, which allows to minimize the dimensions of the machine.

Далее работа продолжается в автоматическом режиме, и показана на примере работы в варианте станка с ЧПУ. Автоматика ЧПУ выдает сигнал на вылет прутка. Подающее устройство 11 выдвигает пруток из цанги 7 до его касания с упором 10. Следующий сигнал поступает на привод зажима и разжима цанги. Тип этого привода и дополнительная опора скольжения трубы 14 на чертеже не показаны. Важна лишь согласованность в настройке привода, т.е. движения трубы 14 и в подборе конструктивных характеристик пружины 8. Труба 14, перемещаясь вправо, через упорный подшипник 13, воздействует на конусную втулку 7, должна иметь возможность преодолеть сопротивление пружины 8. Тогда конусная втулка 7, перемещаясь вправо, своим внутренним конусом сжимает цангу 5 и фиксирует пруток 9. В этом состоянии механизма зажима и подачи прутка выполняются токарные операции. После окончания обработки детали труба 14 уходит влево. Наличие пружины 8 обеспечивает сдвиг влево и конусной втулки 7. В этом состоянии цанга 5 открывается. При этом характеристики пружины 8, ее длина и жесткость, обеспечивают не только надежное открытие цанги, но и поддерживают постоянный натяг и самоцентрирование в упорном шарикоподшипнике 13, при его перемещениях внутри шпинделя 1.Further work continues in the automatic mode, and is shown on the example of work in the version of the machine with CNC. The CNC automatics issues a signal for a bar departure. The feeding device 11 advances the bar from the collet 7 until it touches the stop 10. The next signal goes to the drive for clamping and unclamping the collet. The type of this drive and the additional sliding support of the pipe 14 are not shown in the drawing. What matters is consistency in setting up the drive, i.e. the movement of the pipe 14 and in the selection of the design characteristics of the spring 8. The pipe 14, moving to the right, through the thrust bearing 13, acts on the tapered sleeve 7, must be able to overcome the resistance of the spring 8. Then the tapered sleeve 7, moving to the right, with its internal cone compresses the collet 5 and fixes the bar 9. In this state of the mechanism for clamping and feeding the bar, turning operations are performed. After processing the details of the pipe 14 goes to the left. The presence of the spring 8 provides a shift to the left and the tapered sleeve 7. In this state, the collet 5 opens. The characteristics of the spring 8, its length and rigidity, provide not only reliable opening of the collet, but also maintain constant tension and self-centering in the thrust ball bearing 13, as it moves inside the spindle 1.

Далее поступает сигнал на подачу прутка. Цикл повторяется до полного расходования прутка.Next comes the signal to feed the bar. The cycle is repeated until the bar is completely consumed.

Практическая реализация механизма зажима и подачи прутка подтверждает, что заявленная конструкция выполняет свои функции, является полезной и работоспособной.The practical implementation of the mechanism for clamping and feeding the bar confirms that the claimed design performs its functions, is useful and workable.

Изобретение может быть использовано при изготовлении токарных автоматов, а также токарных станков с цанговым зажимом заготовок.The invention can be used in the manufacture of automatic lathes, as well as lathes with collet clamping blanks.

Claims

The mechanism for feeding and clamping a bar on a lathe, containing a spindle, a clamping collet, abutting the front part of a nut, screwed on the spindle end, a tapered bushing installed in the spindle, a clamping tube and a bar feed and a spring, characterized in that it is provided with a thrust ball bearing , the rings of which are pressed directly onto the pipe of clamping and feeding the bar and the tapered bushing, while the ring mounted on the tapered bushing with the outer diameter has a sliding fit relative to the inner surface of the spindle, and the second ring, planted on the pipe clamp and feed rod, has a groove on the outer diameter.