SU1423294A1

SU1423294A1 - Lathe self-centring chuck

Info

Publication number: SU1423294A1
Application number: SU864036125A
Authority: SU
Inventors: Леонид Аркадьевич Васильевых; Юрий Леонидович Апатов; Геннадий Борисович Светлаков; Евгений Александрович Куимов
Original assignee: Кировский Политехнический Институт
Priority date: 1986-03-11
Filing date: 1986-03-11
Publication date: 1988-09-15

Abstract

Изобретение относитс к станкостроению , а более конкретно - к устройствам дл закреплени заготовок на шпинделе токарного станка преимущественно с ЧПУ. Целью изобретени вл етс повышение точности обработки путем повышени точности базировани заготовки. В корпусе 1 патрона установлены кулачки 5. В каждом кулачке вьшолнен надрез 6, раздел ющий его на основную 7 и упругую 8 части. Каждый кулачок охвачен V-образным 7 8 25 элементом 12 и снабжен пьеэокердми- ческим столбиком 10, расположенным с нат гом между элементом 12 и частью 8 кулачка. Посредством монопровода пьезокерамические столбики св заны с системой измерени усили . После установки заготовки 29 включают механизм перемещени кулачков, который через спиральный диск 4 перемещает кулачки 5 к оси нейтрона, при этом упруга часть 8 воздействует на столбики 10 и возникающий в них ток регистрируетс системой измерени силы. По достижении заданного усили зажима привод выключают. Известно,, что при зажиме кулачки перекашиваютс и усилие зажима больше у торца патрона, чем на периферии. Тогда включают рабочее электрическое напр жение в обратной направлении. При этом столбики 10 увеличивают свою длину и кулачки надежно и точно базируют деталь по всей длине грани 9. Этим повышаетс точность обработки, котора зависит от точности базировани . 5 ил. fffS 3 1921 1 { Ч UcUl jitysy Г в ssssk 5 S 42ib ю GO ) со 4The invention relates to a machine tool industry, and more specifically to devices for securing blanks on a lathe spindle, preferably from a CNC machine. The aim of the invention is to improve the machining accuracy by increasing the accuracy of the base of the workpiece. Cams 5 are mounted in the chuck body 1. In each cam, a notch 6 is made, dividing it into the main 7 and elastic 8 parts. Each cam is covered by a V-shaped 7 8 25 element 12 and is equipped with a pieoherdmic column 10 located with a tension between element 12 and part 8 of the cam. By means of a monowire, piezoceramic columns are associated with a force measurement system. After installation, the workpiece 29 includes the cam movement mechanism, which through the spiral disk 4 moves the cams 5 to the neutron axis, while the elastic part 8 acts on the columns 10 and the current arising in them is recorded by the force measuring system. Upon reaching the specified clamping force, the drive is turned off. It is known that when clamping, the cams distort and the clamping force is greater at the end of the cartridge than at the periphery. Then turn on the working electrical voltage in the opposite direction. In this case, the columns 10 increase their length and the cams reliably and accurately base the part along the entire length of the face 9. This increases the machining accuracy, which depends on the accuracy of the base. 5 il. fffS 3 1921 1 {H UcUl jitysy G in ssssk 5 S 42ib th GO) with 4

Description

Изобретение относитс к станкостроению , а более конкретно - к уст- 1 ройствам дл закреплени заготовок на шпинделе токарного станка преимущественно с ЧПУ,The invention relates to a machine tool industry, and more specifically to devices for securing workpieces on a lathe spindle, preferably with a CNC,

Целью изобретени вл етс повышение точности обработки путем повышени точности базировани .The aim of the invention is to improve the accuracy of processing by increasing the accuracy of the base.

На фиг,1 показан предлагаемый патрон , осеной разрез; на фиг,2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - вид Б на фиг.1; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.1; на фиг.5 - разрез Г-Г на фиг. 1 Fig, 1 shows the proposed cartridge, autumn cut; FIG. 2 is a section A-A in FIG. on fig.Z - view B in figure 1; figure 4 is a section bb In figure 1; figure 5 - section GGD in FIG. one

Токарный самоцентрирутощий патрон содержит корпус 1, жестко креп щийс к шпинделю 2 станка посредством фланца 3. Внутри корпуса расположен приводной механизм любого известного тиThe self-centering lathe chuck includes a housing 1 fixed rigidly to the spindle 2 of the machine by means of a flange 3. Inside the housing there is a drive mechanism of any known type.

ным диском 4, который св зан через зубчатую спиральную нарузку с зубчатыми резцами, выполненными на зажимных кулачках 5, установленных с возможностью перемещени вдоль радиальных направл ющих пазов, имеющихс в корпусе патрона,a disk 4, which is connected through a gear-shaped helical load with the serrated cutters made on the clamping cams 5, mounted for movement along the radial guide grooves located in the cartridge body,

В кулачке выполнен узкий надрез 6, проход щий параллельно оси патрона и дел щий тело кулачка на основную часть 7 и упруго пружин щую часть 8 с зажимной рабочей гранью 9. В JHOM кулачке, в его основной части, |вьшолнено отверстие, заканчивающеес IB упом нутом надрезе, с осью, перпен- |дикул рной.оси патрона, которое за- |полнено столбиком пьезокерамических элементов 10, опирающихс в.зоне надреза на опорную пластину 11, а с про- ;тивоположной с тороны - на опорную плоскую поверхность крепезкного V-o6 разного элемента 12, охватывающего с трех сторон кулачок, т.е. его части, образованные надрезом.A narrow notch 6 is made in the cam, which runs parallel to the axis of the cartridge and divides the cam body into the main part 7 and elastically spring part 8 with the clamping working face 9. In the JHOM cam, in its main part, there is an opening ending IB mentioned the notch, with the axis, the perpendicular | diculary axis of the cartridge, which is filled with a column of piezoceramic elements 10, resting in the notch zone on the support plate 11, and from the opposite; from the toron to the supporting flat surface of the fastener V- o6 different element 12, covering on three sides of the pool ok, ie its parts formed by the notch.

Крепежнь1й V-образный элемент сое-- динен с основной частью зажимного кулачка посредством двух конусов 13, св занных мезвду собой резьбовой т гой 14, имеющих шлииэ 15 дл обеспечени их вращени с заданным моментом. При зтом конуса установлены в сквозные отверсти V-образного элемента и вход т в отверстие 16, выполненное в основной части зажимного элемента кулачка с некоторым смещением оси относительно упом нутого отверсти и параллельно ему. Кромки отверсти основной части кулачка имеют скошенный профиль под углом, равным углу скосаThe fastener V-shaped element is connected to the main part of the clamping cam by means of two cones 13 connected by a cross-thread threaded rod 14 having a slider 15 to ensure their rotation with a given moment. When this cone is installed in the through holes of the V-shaped element, it enters the hole 16 made in the main part of the cam clamping element with a certain displacement of the axis relative to said hole and parallel to it. The edges of the cam main part have a beveled profile at an angle equal to the bevel angle

х, x,

5five

00

5five

00

3535

4040

4545

5050

5555

конусов. Дл предотвращени западани конусов в отверстие кулачка, диаметр последнего выполн етс несколько меньшим наружного диаметра самоустанавливающихс конусов. Кроме того, крепежный элемент соединен с зажимным кулачком винтами 17, установленными в нем с зазором 18 и ввинченными в основную часть кулачка.cones. To prevent the cones from sinking into the cam hole, the diameter of the latter is made somewhat smaller than the outer diameter of the self-aligning cones. In addition, the fastening element is connected to the clamping cam with screws 17 installed therein with a gap 18 and screwed into the main part of the cam.

Патрон имеет также электрическую цепь управлени , выполненную в виде гибкого соединительного шнура 19, уложенного в отверстие 20 кулачка и отверстие 21 корпуса патрона, соединенного через штепсельньй разъем 22, закрепленн1 ш на торце штиндел станка , и проводов 23 с контактными кольцами 24, вынесенными за противопо- ложрпзш от патрона конец шпиндел .Контактные кольца смонтированы через изол тор 25 на трубе 26, снабженной пазами дл укладки упом нутых проводов , плотно закрепленной в шпинделе. Они взаимодействуют с подпружиненны- Nm токоподводами 27, которые закреп-. лены на кронштейне 28, выполненном в виде стакана, жестко креп щегос к задней стенке коробки скоростей станка, т.е. к неподвижной его части, В патроне обрабатьшаетс деталь 29.The cartridge also has an electrical control circuit, made in the form of a flexible connecting cord 19, placed in the cam hole 20 and the hole 21 of the cartridge body connected through a plug connector 22 attached to the end of the machine stem, and wires 23 with contact rings 24, placed opposite - the locking of the spindle from the chuck. The contact rings are mounted through insulator 25 on the pipe 26, provided with grooves for laying said wires tightly fixed in the spindle. They interact with spring-loaded Nm current leads 27, which are fastened. lenses on the bracket 28, made in the form of a glass, rigidly fastened to the rear wall of the gearbox of the machine, i.e. to the fixed part of it, the part 29 is machined in the cartridge.

Токарный самоцентрирующийс пат-, рон работает в следующей последова- тельноети.Lathe self-centering pat- ison works in the following sequence.

После установки обрабатьшаемой детали 29 в пространстве между зажимными кулачками 5 включают приводной механизм патрона, который через спиральный диск 4 смещает кулачки в направлении на обрабатываемую деталь , что сопровождаетс ее закреплением . Благодар упругому выполнению части .8 кулачка с зажимной рабочей гранью 9, механическое воздействие детали на кулачок передаетс на столбик пьезокерамических элемен.- тов 10, часть которых включена в измерительную электрическую схему,т.е. соединена посредством гибкого пшура 19 и штепсельного разъема 22 с контактными кольцами 24. Напр жение, возникающее на обкладках пьезскера- мических элементов, снимаетс токоподводами 27 и фиксируетс шкальным электроизмерительным прибором (не изображен).After installing the workpiece 29 in the space between the clamping jaws 5, the chuck driving mechanism is activated, which, through the spiral disk 4, shifts the jaws towards the workpiece, which is accompanied by its fastening. Due to the elastic implementation of the cam part .8 with the clamping working face 9, the mechanical action of the part on the cam is transmitted to the column of piezoceramic elements 10, some of which are included in the measuring electric circuit, i.e. connected by means of a flexible pin 19 and a plug connector 22 with contact rings 24. The voltage arising on the plates of the piezskéramic elements is removed by the current leads 27 and fixed by a scale meter (not shown).

По величине усили зажима детали суд т об окончании процесса закреплени ее в патроне и по достиженииThe magnitude of the force clamping details judged the end of the process of securing it in the cartridge and upon reaching

усилием заданного значени приводной механизм отключают. В положении,когда деталь зажата в патроне, кулачки 5 перекашиваютс в зоне контакта с витками спирального диска 4 и по направл ющим пазам корпуса, что приводит к неопределенности базировани и потере точности центрировани обра- батьшаемой детали. В этот момент деталь прижимаетс к рабочим гран м 9 кулачков неравномерно - более нагруженными оказьшаютс участки, расположенные ближе к торцу корпуса патрона .the setpoint force is turned off by the drive mechanism. In the position when the part is clamped in the chuck, the cams 5 are tilted in the contact zone with the turns of the spiral disk 4 and along the body guide grooves, which leads to uncertainty of the base and loss of accuracy of the centering of the workpiece. At this moment, the part is pressed against the working faces of the 9 cams unevenly - the areas closer to the end of the body of the cartridge turn out to be more loaded.

Поэтому дл обеспечени равномерного Прижима детали по. всей длине базовой поверхности включают рабочееTherefore, to ensure uniform clamping of the part along. the entire length of the base surface include working

электрическое напр жение, подаваемое на обкладки пьезокерамических элементов с использованием указанной цепи, но в противоположном направлении.Столбик пьезокерамических элементов 10-в этом случае увеличивает свою длину, что обусловлено обратным пьезоэффек- том, воздействует с достаточно большим усилием на упругую часть 8 кулачка , наход ;егос за надрезом 6, через бпорную пластину П и, отгиба упругую часть 8, осущесГтвл ет плотное прижатие рабочей грани 9 и обрабатываемой детали 29 по всей длине базовой поверхности. При этом подтвержде иием высокого качества базировани и точности центрировани детали в патроне вл етс равенство усилий зажима , снимаемых со всех трех кулачков и фиксируемых прибором.The electric voltage applied to the plates of piezoceramic elements using the specified circuit, but in the opposite direction. The column of piezoceramic elements 10 in this case increases its length due to the reverse piezoelectric effect, with a sufficiently large force on the elastic part 8 of the cam, ; Egos, behind the notch 6, through the clamping plate P and, bending the elastic part 8, realizes the tight pressing of the working face 9 and the workpiece 29 along the entire length of the base surface. In this case, the confirmation of the high quality of the base and the accuracy of the centering of the part in the cartridge is the equality of the clamping forces removed from all three cams and fixed by the device.

-Далее станок включают. При дости0-Further machine include. When reached

5five

00

5five

00

5five

да упругие части 8 кулачков 5, получивших дополнительный перекос от действи центробежной силы, пбворачива- ютс на новый угол, благодар чему сохран етс на. прежнем уровне как усилие зажима, так и качество базиро- вагш детали в целом.Yes, the elastic parts 8 of the cams 5, which received an additional bias from the action of centrifugal force, are retracted to a new angle, thereby being kept on. both the clamping force and the quality of the base part as a whole.

Особенностью конструкции кулачков патрона вл етс наличие крепежного V-образного элемента 12, который при сборке кулачка поджимают с помощью двух пар самоустанавливающихс конусов 13 и резьбовых шпилек к выступающему за. опорные поверхности основной части 7 кулачка столбику пьезокерамических элементов 10. Дл этого указанные конусы вращают навстречу друг другу, использу шлицы 15, прорезанные в них. Необходимый рабочий нат г на пьезокерамических элементах создаетс благодар взаимодействию указанных конусов со скошенными кромками отверсти 16 кулачка.The design feature of the cam jaws is the presence of a V-shaped fastening element 12, which, when the cam is assembled, is pressed using two pairs of self-aligning cones 13 and threaded rods against the protruding part. the supporting surfaces of the cam base part 7 to the column of piezoceramic elements 10. For this, the said cones rotate towards each other using the slots 15 cut into them. The required working tension on the piezoceramic elements is created due to the interaction of these cones with the beveled edges of the cam hole 16.

Кроме того, крепежный эл емент 12, соединенный с кулачком дополнительно винтами 17 через зазоры 18, охватывающий упруго подпружиненную часть.8, соедин ет кулачок в единое целое, придава ему необходимую жесткость и дополнительно передает крут щий момент на обрабатьшаемую деталь 29.In addition, the fastening element 12, which is connected to the cam with additional screws 17 through the gaps 18, covering the elastic spring part, connects the cam into one unit, giving it the necessary rigidity and additionally transfers torque to the workpiece 29.

Перемещение зажимных кулачков 5, св занное с переналадкой патрона на закрепление очередной детали с другим- диаметром возможно благодар запасу гибкого шнура 19, наход щемус в отверсти х 20 и 21, съем патрона .The movement of the clamping cams 5, associated with the readjustment of the cartridge to fasten the next part with a different diameter, is possible due to the supply of flexible cord 19 located in the holes 20 and 21, and the removal of the cartridge.

жении шпинделем станка заданной (дос- 40 ° станка сопровождаетс размыканием таточно большой) частоты вращени цепи по штепсельным разъемам 22.Электрическа цепь предохран етс трубой 26, практически не измен ющей проходное отверстие в птинделе станка,the machine spindle sets a given (up to 40 ° of the machine is accompanied by the opening of a sufficiently large) rotation frequency of the circuit through the plug connectors 22. The electric circuit is protected by a pipe 26, which practically does not change the through-hole in the machine port,

(что. характерно дл современных методов обработки) возникает центробежна сила, стрем ща с раздвинуть кулачки и привод ща к уменьшению факти-45 позвол ет вести обработку дёта- ческого усили зажима детали. Это лей из прутковых заготовок. Крон- приводит к образованию дополнитель- штейн 28, вьшолненный в виде стака- ной погрешности при механической об- на, закрьгоает узел токосъемника, выработке вследствие отжати детали под действием силы резани .. Поэтому, учит тыва необходимость поддержани усили зажима и жесткости патрона на занесенного за пределы рабочей зоны, cQ создава необходимые услови дл его(which is typical of modern processing methods) a centrifugal force arises, which tends to move the cams apart and, due to a decrease in fact, 45 allows the processing of the child force of the part to be clamped. This is lei from bar stock. Kroner leads to the formation of an additional matte 28, made in the form of a stacking error when mechanically breaking, closes the current collector assembly, working out as a result of pressing the part under the action of a cutting force. Therefore, taking into account the need to maintain the clamping force and stiffness of the cartridge on the outside the working area, cQ creating the necessary conditions for its

работы. Токоподводы 27 поджимаютс к контактным кольцам 24 с небольшим по величине усилием, так как вследствие большого времени разр дки обработы . Токоподводы 27 поджимаютс контактным кольцам 24 с небольшим по величине усилием, так как вследствие большого времени разр дки обданном уровне в период всей обработки, на пьезокерамические элементы 10 столбиков подают добавочное рабочее на- g кладок пьезокерамических элементов, пр жение, пропорциональное требуемому образующих электрическую емкость, приращению зажимного усихш , через ТОКОПОДВОДЫ 27, контактнь1е кольца 24 и гибкие соединительные шнуры 19.Тогкратковременное прерывание контакта между ними не сказьшаетс на работе патрона, но в то же врем значительwork. The current leads 27 are urged against the contact rings 24 with a small amount of force, since, due to the long discharge time, they are processed. The current leads 27 are clamped to the contact rings 24 with a small amount of force, since, due to the long discharge time of the measured level during the entire treatment, 10 piezocomatic elements on the piezoceramic elements supply an incremental working of the piezoceramic elements that are proportional to the required electrical capacitance, increment clamping ushshs, through the TOKODUVODY 27, contact rings 24 and flexible connecting cords 19. A brief short interruption of the contact between them does not affect the operation of the cartridge, at the same time considerable

ходное отверстие в птинделе станка,a feed hole in the machine ptindele,

позвол ет вести обработку дёта- лей из прутковых заготовок. Крон- штейн 28, вьшолненный в виде стака- на, закрьгоает узел токосъемника, позвол ет вести обработку дёта- лей из прутковых заготовок. Крон- штейн 28, вьшолненный в виде стака- на, закрьгоает узел токосъемника, вынесенного за пределы рабочей зоны, создава необходимые услови дл его allows to process the parts from bar stock. A Kronstein 28, made in the form of a glass, closes the current collector assembly and permits the processing of parts from bar stock. Kronstein 28, made in the form of a glass, closes the node of the current collector, taken out of the working area, creating the necessary conditions for its

работы. Токоподводы 27 поджимаютс к контактным кольцам 24 с небольшим по величине усилием, так как вследствие большого времени разр дки обкладок пьезокерамических элементов, образующих электрическую емкость, work. The current leads 27 are pressed against the contact rings 24 with a small amount of force, since, due to the long discharge time of the plates of the piezoceramic elements forming the electrical capacitance,

кладок пьезокерамических элементов, образующих электрическую емкость, masonry piezoceramic elements that form the capacitance,

кратковременное прерывание контакта между ними не сказьшаетс на работе патрона, но в то же врем значительно повьппаетс долговечность этого узла.a brief interruption of contact between them does not affect the operation of the cartridge, but at the same time the durability of this unit is significantly increased.

формула изобретениinvention formula

Токарный самоцентрирующий патрон содержащий корпус, в котором с возможностью радиального перемещени установлены зажимные кулачки с раз- мещенньми в них пьезокерамическими элементами, св занными с электронной измерительной системой, и меха23294 -6A turning self-centering chuck containing a body in which clamping cams are installed with the possibility of radial movement with piezoceramic elements connected with an electronic measuring system and mechanical mechanisms located in them

Низм нат га в виде конусов, соединенных с резьбовой т гой, -отличающийс тем, что, с целью повьппени точности базировани ,патрон снабжен V-образными элементами, установленными на нижней ступени кулачка , в которой выполнена прорезь, образующа опорную плоскость, причем 10 пь-езокерамические элементы размещены медцу внутренней поверхностью V-об- разных элементов и опорной плоскостью про.рези. Nizm tension in the form of cones connected to a threaded rod, which is distinguished by the fact that, in order to ensure the accuracy of the base, the cartridge is equipped with V-shaped elements mounted on the lower cam step, in which a slot is made, forming a supporting plane, with 10 pieces -eceramic elements are placed by the inner surface of the V-shaped elements and the reference plane of the cut.

(ригЗ(rigz

В ВIn In

/«/ "

fOfO

((

r-rr-r

1212

W/,W /,

vvvvvv

тt

ЙTh

77

.12.12

JO 6JO 6

рщrsch

Ч ч ч vN H h vN

.s:.s:

фиг. 5FIG. five

Claims

Claim

A self-centering turning cartridge containing a housing in which clamping cams with piezoceramic elements placed in them associated with an electronic measuring system and an interference mechanism in the form of cones connected to a threaded rod are installed with the possibility of radial movement, characterized in that, for the purpose _of increasing ₅ of accuracy of basing, the cartridge is equipped with V-shaped elements mounted on the lower stage of the cam, in which a slot is made that forms the supporting plane, with 10 piezoceramic elements placed 'between the inner surface of the V-shaped elements and the reference plane of the slot.

figure 2 view 6 in

Gg