SU1426704A1

SU1426704A1 - Lathe self-centring chuck

Info

Publication number: SU1426704A1
Application number: SU864151421A
Authority: SU
Inventors: Леонид Аркадьевич Васильевых; Юрий Леонидович Апатов; Геннадий Борисович Светлаков; Валерий Анатольевич Жуйков; Евгений Александрович Куимов
Original assignee: Кировский Политехнический Институт
Priority date: 1986-11-25
Filing date: 1986-11-25
Publication date: 1988-09-30

Abstract

Изобретение относитс к станке-- х;троению, а более конкретно к уст- ройствам дл закреплени заготовок на шпинделе токарного станка. Целью изобретени вл етс повьшение точно сти путем регулировани усили зажима в процессе обработки. В корпусе пат рона на ползунах 2 установлены зажим. ные кулачки 1 ,в которых на оси 9 распо ложены прижимы 8 (параллельно друг другу два прижима). С последни ми взаимодействуют керамические столбики 7 и подпружиненные тарельчатыми пружинами П.винты 10, ввернутые сво ими концайи в прижимы 8. После уста- НОНКИ заготовки 19 кулачки 1 перемещаютс к центру и происходит зажим заготовки. При этом датчики регистрируют положение заготовки и через систему ЧПУ подают различное напр жение на столбики 7 каждого кулачка , 5 ил. (ЛThe invention relates to a machine tool, an assembly, and more specifically to devices for securing blanks on a lathe spindle. The aim of the invention is to improve accuracy by adjusting the clamping force during processing. In the case of patron ron on sliders 2 a clip is installed. jaws 1, in which clamps 8 are located on axis 9 (two clamps parallel to each other). The ceramic columns 7 and the spring-loaded springs of P. P. screws 10 interact with the latter, screwed their ends into the clamps 8. After installing the NONKI workpiece 19, the cams 1 move to the center and the workpiece is clamped. In this case, the sensors register the position of the workpiece and, through the CNC system, supply a different voltage to the posts 7 of each cam, 5 slugs. (L

Description

J3J3

Фиг. ZFIG. Z

11eleven

Изобретение относитс к станкостроению ,а более конкретно к устрой ствам дл закреплени заготовок на шпинделе токарного станка.The invention relates to a machine tool industry, and more specifically to devices for securing blanks on a lathe spindle.

Целью изобретени вл етс повышение точности путем обеспечени рв гулировани усили зажима в процессе обработки.The aim of the invention is to improve the accuracy by ensuring that the clamping force is controlled by the clamp force during processing.

На фиг.1 схематично показан предлагаемый токарный патрон, частичный осевой 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.З; на фиг.З - геометрические параметры установки детали и механизма подна . стройки.Figure 1 schematically shows the proposed lathe chuck, partial axial section; in Fig.2 a section aa in Fig.1; on fig.Z - view B in figure 1; figure 4 - section bb In fig.Z; on fig.Z - geometrical parameters of the installation of the part and the mechanism of the bottom. construction sites.

Устройство содержит зажимные кулаки 1, закрепленные на ползунах 2, установленных в направл ющих пазах корпуса 3 с возможностью радиального перемещени от приводного механизма 4, например пневморычажного типа. Кулачки соединены с упом нутьми ползунами посредством рифлений 5 и крепежных винтов 6.The device comprises clamping fists 1 fixed on sliders 2 installed in the guide slots of the housing 3 with the possibility of radial movement from the drive mechanism 4, for example of the pneumatic-lever type. The cams are connected to the mentioned slider by grooves 5 and fixing screws 6.

В зажимных кулачках смонтирован механизм автоматической поднастройки положени оси обрабатьшаемой детали. Он выполнен в виде двух столбиков, набранных из плоских пьезокерамичес- ких элементов 7, расположенных в глухих отверсти х кулачков, оси которых направлены от центра патрона к его периферии. При этом свободным концом эти столбики сопр жены с опорным поверхност ми прижимов 8. Прижимы закреплены с возможностью поворота и параллельно друг другу вдоль оси патрона на оси 9, котора ,,в свою очередь, запрессована в тело зажимного кулачка, имеющего соответственно профилю прижимов выемки, где последние установлены.A mechanism for automatic adjustment of the position of the axis of the workpiece is mounted in the clamping cams. It is made in the form of two columns, assembled from flat piezoceramic elements 7, located in the blind holes of the cams, the axes of which are directed from the center of the cartridge to its periphery. At the same time, the free end of these columns is mated with the supporting surfaces of the clamps 8. The clamps are fixed to be rotatable and parallel to each other along the axis of the cartridge on the axis 9, which, in turn, is pressed into the body of the clamping cam, corresponding to the profile of the recess clamps, where the latter are installed.

В прижимы ввернуты регулировочные винты 10, проход щие в сквозные отверсти , так же выполненные в кулачк в радиальном направлении, причем на рассто нии от оси креплени прижимов большем, чем рассто ние от этой оси до столбиков пьезоэлементов.Adjusting screws 10 are screwed into the clamps, passing into through-holes, also made into the cam in the radial direction, and at a distance from the axis of attachment of the clamps more than the distance from this axis to the columns of the piezoelectric elements.

С наружной части кулачка регулировочные винты вход т в гнездо в кулачке и взаимодейстууют с ним через тарельчатые пружины 11, жесткость которых подобрана таким образом, что между опорными, контактирующими между собой поверхност ми прижимов и кулач ка, образуетс зазор 12, величинаFrom the outer part of the cam, the adjusting screws enter the socket in the cam and interact with it through the cup springs 11, the rigidity of which is chosen in such a way that a gap 12 forms between the supporting contact surfaces of the clamps and the cam.

00

5five

00

5five

которого определ етс линейным размером столбика пьезоэлементов. С противоположной стороны прижимов выполнена рабоча поверхность 13.which is determined by the linear size of the piezoelectric column. On the opposite side of the clamps made working surface 13.

На наружной цилиндрической, части корпуса патрона закреплены токоподвог д щие кольца 14, соединенные с контактами 15, установленными с помощью нажимных винтов 16. Последние закреплены через изолирующую пластину в стакане 17, неподвижно установленном на корпусе шпиндельного узла станка и снабженном защитным уплотнением 18.On the outer cylindrical part of the chuck body there is a fixed current-carrying ring 14 connected to the contacts 15 installed with the help of pressure screws 16. The latter are fixed through an insulating plate in the glass 17 fixedly mounted on the body of the spindle unit of the machine and equipped with a protective seal 18.

Предлагаемый патрон служит дл обработки заготовок 19, положение которых при консольном их закреплении контролируетс датчиками 20 известных типов. В корпусе патрона закреплены разъемы 21, св занные токопроводами 22 с пьезокерамическими элементами и токоподвод щими кольцами.The proposed cartridge serves to process the blanks 19, the position of which, when they are fastened by a cantilever, is monitored by sensors of 20 known types. The chuck body is fitted with connectors 21 connected by conductor 22 with piezoceramic elements and current-carrying rings.

Рассто ние С между столбиками пьезоэлементов пр мо пропорционально зависит от количества п пьезоэлемен- тов в столбике и от пьезомодул элемента .The distance C between the columns of the piezoelectric elements is directly proportional to the number n of the piezoelectric elements in the column and the piezoelectric module of the element.

Патрон работает следующим образом.The cartridge works as follows.

Заготовку 19, подаваемую в пространство между зажимными кулачками, закрепл ют посредством приводного механизма 4. При этом величина усили закреплени контролируетс пьезокера- мическими элементами 7 (частью их) и может быть выведена на регистрирующий прибор (не показан).The workpiece 19, fed into the space between the clamping jaws, is fixed by means of the driving mechanism 4. In this case, the magnitude of the clamping force is controlled by the piezoceramic elements 7 (part of them) and can be output to a recording device (not shown).

Далее по мере роста величины усили , необходимого дл надежного за- креплени обрабатьшаемой детали, возникает перекос кулачков на угол oi , вызьшаемьш неравномерным выбором зазоров в направл ющих ползунов 2. Это приводит к неопределенности базировани детали и к возникновению по-.о грешностей обработки. Кроме того, при закреплении обрабатьшаемой детали, ее ось смещаетс относительно оси патрона , что вызьшаетс погрешност ми самого механизма патрона вследствие износа и неточностей изготовлени и монтажа. Эти погрешности непосто нны во времени и имеют тенденцию к увеличению .Further, as the magnitude of the force required to securely fix the workpiece grows, there is a cam misalignment at an angle oi, resulting from an uneven selection of gaps in the guide sliders 2. This leads to uncertainty in the base of the part and to the occurrence of machining errors. In addition, when fixing the workpiece to be machined, its axis is displaced relative to the axis of the cartridge, which is caused by the errors of the cartridge mechanism itself due to wear and inaccuracies in manufacturing and installation. These errors are non-constant in time and tend to increase.

Поэтому патрону сообщаетс вращение вначале с малой частотой, задаваемой системой ЧПУ станка. В этот период по мере совершени заготовкой 10 одного полного оборота датчики 20, жестко закрепленные на станке.Therefore, the cartridge is told to rotate at the beginning with a low frequency set by the CNC system of the machine. During this period, as the workpiece 10 completes one full revolution, the sensors 20 are rigidly fixed on the machine.

00

5five

5050

5555

производ т измерение погрешности положни заготовки в патроне,замер величин радиального биени ее образующей. Датчики 20 выдают на блок управлени .электрический сигнал, пропорциональ ный возникшей погрешности, и соответствующее этому сигналу электрическое напр жение подаетс на обкладки пьезо керамических элементов 7. Под деист- вием напр жени в результате обратного пьезоэффекта размер по высоте столбика увеличиваетс , его свободный конец воздействует на прижим 8, поворачива последний вокруг оси 9 и сжима прр этом пружины 11. В результате заготовка смещаетс данным прижимом в требуемом направлении до устранени имевшейс погрешности.the measurement of the error of putting the workpiece in the cartridge is carried out, the values of the radial beating of its generatrix are measured. The sensors 20 provide an electric signal to the control unit proportional to the error that has occurred, and the corresponding electric voltage is applied to the plates of the piezo of ceramic elements 7. Under deformation of the voltage due to the inverse piezoelectric effect, the height of the bar increases, its free end acts on the clamp 8, turning the latter around the axis 9 and compressing this spring 11. As a result, the workpiece is displaced by the clamp in the required direction until the existing error is eliminated.

При этом возможно одновременное параллельное смещение двух прижимов кулачка 8 на одну и ту же величину, если подаваемые на пьезоэлементы 7 напр жени одинаковы (U, U. ) с компенсацией погрешности несовпадени осей обрабатьшаемой детали и патрона. Така поднастройка патрона произво-. дитс , когда перекос кулачков нахо дитс в заданных пределах,, вследствие нормировани усили закреплени заготовки.In this case, simultaneous parallel displacement of the two clamps of the cam 8 by the same value is possible if the voltages applied to the piezoelectric elements 7 are the same (U, U.) with compensation for the mismatch error of the axis of the workpiece and the cartridge. Such a setting of the cartridge production-. When the cam misalignment is within the specified limits, due to the normalization of the clamping force of the workpiece.

В случае возникновени перекоса кулачков датчики 20 выдадут информацию о наклоне оси обрабатьшаемой заготовки по разности биени ее кон цов. Тогда на пьезокерамические эле-t менты 7 одного кулачка подаетс различное напр жение, что приводит ввиду различного воздействи прижимов 8 на заготовку 19 к выравниванию ее оси, т.е. к поднастройке углового положени . In case of cam skews, the sensors 20 will provide information about the tilt of the axis of the workpiece to be processed by the difference in the beats of its ends. Then, the piezoceramic elec-tents 7 of one cam are supplied with different voltage, which results in view of the different effects of the clamps 8 on the workpiece 19 to align its axis, i.e. to adjust the angular position.

Все указанные действи выполн ют- с автоматически за короткое врем , определ емое несколькими оборотами заготовки, когда показани датчиков, сигнализирующие о наличии погрешнос- ти, минимизируютс до заданного уровAll the indicated actions are performed automatically with a short time determined by several turns of the workpiece when the sensor readings signaling the presence of an error are minimized to a predetermined level.

н .n

После окончани поднастройки патрону сообщаетс рабоча частота вращв ни и производитс обработка, в продолжении которой заготовка остаетс закрепленной прижимами 8. В этот период датчики 20 служат дл измерени погрешностей, возникающих непосредственно при точении, например отжиме консольного конца заготовки подAfter the adjustment of the chuck, the working frequency of the rotation is reported and processing is performed, during which the workpiece remains fixed by the clamps 8. During this period, the sensors 20 are used to measure errors that occur directly during turning, for example spinning the cantilever end of the workpiece under

действием усили резани . В этомслу- полнен в виде подпружиненных винтов,.by cutting force. In this case it is completed in the form of spring-loaded screws ,.

5five

00

д d

5 five

чае поднастройка положени оси обра- батьтаемой заготовки производитс в описанной последовательности без отвода режущего инструмента.In addition, the adjustment of the position of the axis of the machined workpiece is performed in the described sequence without removal of the cutting tool.

Величина поднастроечных перемещений рабочих поверхностей прижимов 13 возрастает при расположении столбиков пьезоэлементов между винтами 10 и ос ми 9 их поворота и определ етс величиной зазора 12. При этом усилие , развиваемое плоскими пьезокера- мическими элементами 7, обеспечивает надежное закрепление заготовок 19 на прот жении всей обработки.The size of the adjustment movements of the working surfaces of the clamps 13 increases when the columns of the piezoelectric elements are located between the screws 10 and the axes 9 of their rotation and is determined by the size of the gap 12. At the same time, the force developed by the flat piezoceramic elements 7 ensures reliable fixing of the workpieces 19 throughout the entire treatment .

При переходе на обработку заготовок иного типоразмера кулачки 1 закрепл ют на ползунах 2 в новом положении посредством винтов 6, а п ри обработке полых, заготовок - поворачивают на 180 . Св зь пьезокерамических элементов с токоподвод щими кольцами 14 осуществл етс через разъемы 21 и токопроводы 22. Это позвол ет свободно снимать кулачки в случае необходимости .When switching to the processing of workpieces of a different size, the cams 1 are fixed on the sliders 2 in a new position with screws 6, and when they are hollow, the workpieces are turned 180. The connection of piezoceramic elements with current-carrying rings 14 is carried out through connectors 21 and conductors 22. This allows the cams to be freely removed if necessary.

Таким образом, предлагаемый патрон обеспечивает поднастройку положени заготовки как перед началом обработки,так и в течение ее,благодар чему возрастает точность изготовлени деталей на токарных станках с ЧПУ. Это способствует снижению трудоемкости -последу ющих окончательных операций. Выверка положени заготовок полностью автомат тизирована и выполн етс в кратчайшее врем , не привод к.увеличению рабочего цикла обработки. По расчетным -данным применение патрона, выпол- . ненного по предлагаемой схеме, позволит повысить точность обработки на станке нормальной точности на один квалйтет.Thus, the proposed cartridge provides adjustment of the position of the workpiece both before and during machining, thereby increasing the accuracy of manufacturing parts on CNC lathes. This contributes to reducing the complexity of the subsequent final operations. The alignment of the workpieces is fully automated and is performed in the shortest possible time, without leading to an increase in the processing cycle. According to calculated data, the use of the cartridge, run-. according to the proposed scheme, it will allow to increase the machining accuracy on a machine of normal accuracy by one qaliet

Claims

Invention Formula

A turning self-centering chuck, comprising a housing with movable / clamping, cams, each of which is equipped with a sub-mechanism

The cam lobe position setting is different.

0

five

0

five

By the fact that, in order to improve accuracy by adjusting the clamping force during machining, each cam is equipped with clamps with working surfaces, and the adjustment mechanism is

15 16

/

(.3

in-in

fie. /

phi / g