RU2725934C1

RU2725934C1 - Method of securing part on machine and device for implementation thereof

Info

Publication number: RU2725934C1
Application number: RU2019132733A
Authority: RU
Inventors: Алексей Петрович Баринов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Управляющая компания "Алтайский завод прецизионных изделий"
Priority date: 2019-10-14
Filing date: 2019-10-14
Publication date: 2020-07-07

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: invention relates to machine building and can be used for securing on machine spindle of thin-walled parts. Device implementing the disclosed fastening method comprises a thrust assembly configured to be fixed in the spindle, a steel rod and a clamping element disposed thereon, made with possibility of being pressed to the fixed part on the side opposite to the spindle arrangement, wherein thrust assembly is connected to said rod, and pressing member is made with locking coupling for fixing clamping element on said rod, which is spring-loaded in axial direction with possibility of axial movement relative to clamping element and creation of specified axial pressing force of part located between end face of spindle and clamping element.EFFECT: use of the invention increases reliability of fastening on the spindle of the machine of thin-walled parts with simplification of the process and means for fastening.2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к станкостроению, в частности, к закреплению на станках тонкостенных деталей.The invention relates to machine tool industry, in particular, to fastening thin-walled parts to machines.

Обработка тонкостенных деталей связана с рядом сложностей, одна из которых -деформация детали при закреплении на станке. Деформации влияют на точность детали после обработки. Общепринятыми способами решения этой проблемы являются распределение прижимного усилия за счет увеличения количества точек приложения или за счет увеличения площади контакта и регулировка прижимного усилия.The processing of thin-walled parts is associated with a number of difficulties, one of which is the deformation of the part when fixed to the machine. Deformations affect the accuracy of the part after machining. Common ways to solve this problem are the distribution of the clamping force by increasing the number of application points or by increasing the contact area and adjusting the clamping force.

Известен способ закрепления тонкостенных деталей на станках в кулачковых патронах, например, с помощью специальных кулачков, выполненных в виде сборной конструкции: алюминиевая основа и накладки из стеклотекстолита или в маятниковых кулачках (URL: https://konstruktor.net/podrobnee-det/bazirovanie-i-zakreplenie-tonkostennyx-detalej.html (Дата обращения: 02.10.2019)). Накладки, изготовленные из армированного стекловолокном пластика, позволяют производить закрепление детали по окончательно обработанным поверхностям без следов от прижимных элементов. Снижение деформаций тонкостенной детали обеспечивается, во-первых, благодаря большому углу охвата кулачка и, во-вторых, благодаря высокому коэффициенту трения. К недостаткам известного решения относится приложение прижимающего усилия: это ограничивает область применения способа, так как не позволяет выполнять операции, требующие осевого нагружения детали. Примерами таких операций могут служить сварочные операции с предварительным поджимом соединяемых деталей друг к другу, например, сварка магнитопровода (ярма) электромагнита с основанием. К недостаткам относится то, что деформация детали по местам закрепления не исключается, но лишь снижается ее вероятность. Требуется подбор величины прижимающего усилия, что усложняет технологический процесс. Недостатком является также относительно высокая стоимость технологической оснастки, поскольку стеклотекстолитовые и стандартные маятниковые кулачки выпускаются единственным в мире производителем - компанией SCHUNK.There is a method of fixing thin-walled parts on machines in cam chucks, for example, using special cams made in the form of a prefabricated structure: aluminum base and pads made of fiberglass or in pendulum cams (URL: https://konstruktor.net/podrobnee-det/bazirovanie -i-zakreplenie-tonkostennyx-detalej.html (Date of access: 02.10.2019)). Pads made of fiberglass-reinforced plastic allow fastening of the part on the finished surfaces without traces of pressure elements. The deformation of the thin-walled part is reduced, firstly, due to the large angle of the cam and, secondly, due to the high coefficient of friction. The disadvantages of the known solutions include the application of clamping forces: this limits the scope of the method, as it does not allow you to perform operations that require axial loading of the part. Examples of such operations are welding operations with preliminary pressing of the parts to be joined together, for example, welding of a magnetic circuit (yoke) of an electromagnet with a base. The disadvantages include the fact that the deformation of the part at the fixing points is not excluded, but its probability is only reduced. The selection of the magnitude of the pressing force is required, which complicates the process. The disadvantage is the relatively high cost of technological equipment, since fiberglass and standard pendulum cams are produced by the only manufacturer in the world - SCHUNK.

Известно устройство для зажима тонкостенных деталей, в котором обрабатываемая тонкостенная деталь зажимается между элементами, двуплечими рычагами и плунжерами, воздействующими на внутреннюю и наружную поверхности детали, соответственно (пат. RU 2012444, опубл. 15.05.1994). Устройство крепится к шпинделю станка. Деталь надевается с зазором на конец корпуса устройства. При включении станка, с началом вращения шпинделя, начинается взаимосвязанное движение расположенных друг напротив друга двуплечих рычагов и плунжеров устройства до их упора в деталь. К недостаткам известного решения относится невозможность создания заданного, по величине, осевого прижимающего усилия на обрабатываемой детали. Недостатками являются также невозможность регулирования прижимающего усилия, сложность конструкции устройства, обусловленная наличием большого количества элементов, ограничение формы и размеров обрабатываемых деталей, связанное с размерами прижимающих элементов устройства - плунжеров и рычагов.A device for clamping thin-walled parts is known, in which the processed thin-walled part is clamped between elements, two-arm levers and plungers acting on the inner and outer surfaces of the part, respectively (US Pat. RU 2012444, publ. 15.05.1994). The device is attached to the machine spindle. The item is put on with a gap at the end of the device. When you turn on the machine, with the beginning of the rotation of the spindle, the interconnected movement of the two-arm levers and plungers of the device located opposite each other begins until they stop in the part. The disadvantages of the known solutions include the impossibility of creating a given, in magnitude, axial pressing force on the workpiece. The disadvantages are the impossibility of adjusting the pressing force, the complexity of the design of the device, due to the presence of a large number of elements, the limitation of the shape and size of the workpiece, associated with the size of the pressing elements of the device - plungers and levers.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков - прототипом предлагаемого изобретения - является способ закрепления детали, реализуемый в устройстве для захвата деталей (пат. RU 122327, опубл. 08.06.2012. Бюл. №33). Способ закрепления детали, по известному решению, предполагает приложение к закрепляемой детали радиального прижимающего усилия. Устройство для захвата деталей, по известному решению, включает опору для закрепляемой детали, прижимной элемент, элемент, обеспечивающий заданное прижимающее усилие, стопорную муфту и деталь, их связывающую. По известному решению, опора для закрепляемой детали и зажимной элемент выполнены гибкими. Элементом, обеспечивающим заданное усилие, является привод, выполненный в виде гидро- или пнвмоцилиндра. Деталью, связывающей привод и прижимной элемент, по известному решению, является трос. Натяжное устройство выполнено в виде барабана и стопорной муфты. Изменение размеров компенсируется за счет перемещения троса и последующей его фиксации стопорной муфтой. К недостаткам известного решения относится невозможность создания заданного, по величине, осевого прижимающего усилия на обрабатываемой детали, а также сложность конструкции, связанная с наличием гидро- или пневмоцилиндра в приводе зажимного элемента.The closest in the set of essential features - the prototype of the invention - is a method of securing parts, implemented in a device for gripping parts (US Pat. RU 122327, publ. 08.06.2012. Bull. No. 33). The method of securing the part, according to a known solution, involves the application of a radial pressing force to the fixed part. A device for gripping parts, according to a known solution, includes a support for the part to be fixed, a clamping element, an element providing a predetermined pressing force, a locking sleeve and a part connecting them. According to a known solution, the support for the fixed part and the clamping element are made flexible. An element providing a given force is a drive made in the form of a hydraulic or pneumatic cylinder. The part connecting the drive and the clamping element, according to a known solution, is a cable. The tension device is made in the form of a drum and a locking clutch. The change in size is compensated by the movement of the cable and its subsequent fixation by the locking sleeve. The disadvantages of the known solutions include the impossibility of creating a given, in magnitude, axial pressing force on the workpiece, as well as the complexity of the design associated with the presence of a hydraulic or pneumatic cylinder in the drive of the clamping element.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание эффективного способа закрепления на станке тонкостенных деталей, обеспечивающего заданное, по величине, осевое усилие прижима, а также создание простого и компактного устройства для осуществления предлагаемого способа закрепления детали.The technical problem to which the invention is directed is the creation of an effective method of fastening thin-walled parts to the machine, which provides a predetermined axial clamping force, as well as the creation of a simple and compact device for implementing the proposed method of fixing the part.

Решение поставленной технической задачи достигается за счет:The solution of the technical problem is achieved by:

- применения осевого нагружения вместо радиального при закреплении детали на станке;- the use of axial loading instead of radial when fixing the part on the machine;

- создания заданного прижимающего усилия с помощью пружины;- creating a given pressing force using a spring;

- выполнения стопорной муфты в виде механического зажима кулачкового или эксцентрикового типа;- perform locking clutch in the form of a mechanical clamp cam or eccentric type;

- размещения прижимного элемента, пружины и стопорной муфты на стальном стержне,- placement of the clamping element, the spring and the locking sleeve on the steel rod,

Новизной в предлагаемом способе закрепления детали на станке является создание заданного, по величине, прижимающего усилия по оси закрепляемой детали с помощью пружины, выполнение стопорной муфты в виде механического зажима кулачкового или эксцентрикового типа, размещение прижимного элемента, пружины и стопорной муфты на детали, выполненной в виде стержня, установленном в шпинделе станка с возможностью вращения вместе со шпинделем и подпружиненном в осевом направлении.The novelty in the proposed method of securing the part on the machine is the creation of a predetermined, in magnitude, pressing force along the axis of the part to be fixed with the help of a spring, the implementation of the locking clutch in the form of a mechanical cam clamp or eccentric type, the placement of the clamping element, the spring and the locking clutch on the part made in the form of a rod mounted in the spindle of the machine with the possibility of rotation together with the spindle and spring-loaded in the axial direction.

На фиг. 1 показан общий вид устройства для осуществления предлагаемого способа закрепления детали на станке, которое включает стержень 1, прижимной элемент 2, стопорную муфту 3, включающую ось 31 и рычаг 32, подпружиненный пружиной 33, пружину 4, создающую прижимающее усилие. Пружина 4 имеет предварительную осевую деформацию упором 5. Пружина 4 и упор 5 установлены в стакане 6 и зафиксированы крышкой 7. Упор 5 неподвижно закреплен на стержне 1. Стакан 6 с пружиной 4 установлены в центральном отверстии шпинделя 8 станка так, что во время работы станка вращаются вместе со шпинделем 8.In FIG. 1 shows a general view of a device for implementing the proposed method of securing a part on a machine, which includes a rod 1, a clamping element 2, a lock sleeve 3, including an axis 31 and a lever 32, spring-loaded with a spring 33, a spring 4 that creates a pressing force. The spring 4 has a preliminary axial deformation by the stop 5. The spring 4 and the stop 5 are installed in the cup 6 and fixed by the cover 7. The stop 5 is fixedly mounted on the rod 1. The cup 6 with the spring 4 are installed in the central hole of the machine spindle 8 so that during operation of the machine rotate with spindle 8.

Стопорная муфта 3 может быть выполнена в виде механического зажима кулачкового или эксцентрикового типа так, что кулачковый или эксцентриковый профиль рычага 32, соприкасающийся с поверхностью стержня 1, допускает только одностороннее относительное движение стержня 1 и стопорной муфты 3. Постоянный контакт рычага 32 со стержнем 1 обеспечивается пружиной 33. Отведение рычага 32 от стержня 1 возможно при повороте рычага 32 вокруг оси 31. Воздействие на рычаг 32 с целью его поворота вокруг оси 31 с целью его отведения от стержня 1 может осуществляться непосредственно оператором станка или дополнительным исполнительным механизмом.The locking clutch 3 can be made in the form of a mechanical clamp of a cam or eccentric type so that the cam or eccentric profile of the lever 32 in contact with the surface of the shaft 1 allows only one-way relative movement of the shaft 1 and the locking sleeve 3. Permanent contact of the lever 32 with the shaft 1 is provided spring 33. Lever of the lever 32 from the rod 1 is possible when the lever 32 is rotated around the axis 31. The impact on the lever 32 with the aim of rotation around the axis 31 with the aim of its removal from the rod 1 can be carried out directly by the machine operator or an additional actuator.

В зависимости от особенностей выполняемой операции, в стержне 1 могут быть установлены одна или несколько деталей, которые требуется закрепить. На фиг. 1 в качестве примера показана установка и закрепление двух деталей. Поз. 9 и поз.10.Depending on the features of the operation, one or more parts that need to be fixed can be installed in the rod 1. In FIG. 1 shows, by way of example, the installation and fixing of two parts. Pos. 9 and 10.

Предлагаемый способ закрепления детали на станке осуществляется следующим образом.The proposed method of fixing parts on the machine is as follows.

Для установки и закрепления на станке деталей 9 и 10 на стержень 1 устанавливают с упором в торец шпинделя 8 деталь, подлежащую закреплению, и далее с упором в деталь прижимной элемент 2 и стопорную муфту 3.To install and fix parts 9 and 10 on the machine, the part 1 to be fixed with an emphasis in the end face of the spindle 8 is installed on the rod 1, and then the clamping element 2 and the lock sleeve 3 are fixed with emphasis on the part.

Удерживая деталь с прижатым к ней прижимным элементом 2 на упоре в шпиндель 8, перемещают упор 5 вместе со стержнем 1 вдоль оси пружины 4 в направлении ее сжатия на расстояние, соответствующее заданному усилию закрепления детали. При этом происходит относительное перемещение стопорной муфты 3 вместе с прижимным элементом 2 по стержню 1 на величину линейной деформации пружины 4. Разгружают пружину 4 от приложенного усилия, в результате чего пружина 4, стремясь вернуться в исходное положение, создает растягивающее усилие на стержне 1. Стопорная муфта 3, препятствуя перемещению стержня 1, давит на прижимной элемент 2, а тот, в свою очередь, на закрепляемую деталь, прижимая ее к торцу шпинделя 8 станка.Holding the part with the clamping element 2 pressed against it against the stop in the spindle 8, move the stop 5 together with the rod 1 along the axis of the spring 4 in the direction of its compression by a distance corresponding to a given fixing force of the part. When this occurs, the relative movement of the locking sleeve 3 together with the clamping element 2 along the shaft 1 by the amount of linear deformation of the spring 4. Unload the spring 4 from the applied force, as a result of which the spring 4, trying to return to its original position, creates a tensile force on the rod 1. Stop the coupling 3, preventing the movement of the rod 1, presses on the clamping element 2, and that, in turn, on the fixed part, pressing it to the end face of the spindle 8 of the machine.

Для снятия детали после завершения операции воздействуют на рычаг 32 для его поворота вокруг оси 31 и отвода от стержня 1, отключая, таким образом, стопорную муфту 3. После этого стопорную муфту 3 вместе с зажимным элементом 2 и обрабатывавшейся деталью свободно снимают со стержня 1.To remove the part after the operation is completed, they act on the lever 32 to rotate it around the axis 31 and withdraw it from the rod 1, thus disconnecting the lock sleeve 3. After that, the lock sleeve 3 together with the clamping element 2 and the workpiece are freely removed from the rod 1.

Пример осуществления способа.An example implementation of the method.

Выполняли лазерную сварку магнитопровода (ярма) электромагнита с основанием. Стержень 1 установили и закрепили в шпинделе с трехкулачковым патроном так, что стержень 1 проходил через трехкулачковый патрон. Основание и магнитопровод электромагнита, имеющие центральное отверстие, установливали на стержень 1. Основание зажимали по наружному диаметру в трехкулачковом патроне. Магнитопровод устанавливали с упором в торец основания. Пружину 4 подобрали и отрегулировали так, чтобы осевое усилие прижатия магнитопровода к основанию после закрепления деталей составляло 5±0,5 кгс. Прижимной элемент 2 выполняли в виде корпуса с кольцевой опорной площадкой, которая воздействовала на кольцевую поверхность расточки в магнитопроводе. Стопорную муфту 3 совместили с прижимным элементом 2 и выполнили в виде рычага с эксцентриковым рабочим профилем. После закрепления деталей и выполнения сварки, детали были освобождены и сняты со станка.Laser welding of the magnetic circuit (yoke) of the electromagnet with the base was performed. Rod 1 was mounted and secured in a spindle with a three-jaw chuck so that the rod 1 passed through the three-jaw chuck. The base and the magnetic core of the electromagnet having a central hole were mounted on the rod 1. The base was clamped on the outer diameter in a three-jaw chuck. The magnetic circuit was installed with emphasis on the end face of the base. The spring 4 was selected and adjusted so that the axial force of pressing the magnetic circuit to the base after fixing the parts was 5 ± 0.5 kgf. The clamping element 2 was made in the form of a housing with an annular supporting platform, which acted on the annular surface of the bore in the magnetic circuit. The lock sleeve 3 was combined with the clamping element 2 and made in the form of a lever with an eccentric working profile. After fixing the parts and performing welding, the parts were released and removed from the machine.

Предлагаемые способ закрепления детали на станке и устройство для его осуществления применяются в производстве электромагнитов на Алтайском заводе прецизионных изделий.The proposed method of fixing parts on a machine and a device for its implementation are used in the production of electromagnets at the Altai plant of precision products.

Claims

1. A method of securing a part to a machine spindle, comprising mounting the part on a shaft fixed by means of a thrust unit in the spindle to rotate with it, and installing a clamping element with a stop in the part to be fixed from the side opposite to the spindle arrangement, wherein said rod connects the thrust a node and a clamping element, characterized in that they use a clamping element with a locking sleeve and a rod axially spring loaded relative to the thrust node, and the part is mounted on the rod with its focus on the end face of the machine spindle, and after installing the clamping element, the rod spring is compressed with a predetermined the force corresponding to the necessary axial compressive force of the part, with the creation of axial movement of the rod relative to the clamping element with a locking sleeve, by which then fix the position of the clamping element on the rod, while after removing the applied force from the spring hoist by pressing it to the end face of the machine spindle with a clamping element.

2. A device for fixing parts on the spindle of the machine, comprising a thrust unit made with the possibility of fixing in the spindle, a steel rod and a clamping element located on it, made to be pressed against the fastened part from the side opposite to the spindle location, while the thrust unit is connected with the said rod, characterized in that the clamping element is made with a locking sleeve in the form of a mechanical clamp of a cam or eccentric type with the possibility of fixing the clamping element on the said rod, which is made spring-loaded in the axial direction relative to the thrust node with the possibility of axial movement relative to the said clamping element and create a predetermined the efforts of pressing the part located between the end face of the spindle of the machine and the clamping element.