RU2101143C1 - Spindle head - Google Patents

Abstract

FIELD: machine-tool manufacture. SUBSTANCE: internal surface of clamping ring 19 of quick-change chuck is provided with at least one more auxiliary recess 23 for interaction with cam, depth h₁ of which is less than depth h of radius recesses 20. Angle α $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{°}}{\text{1}}$ of its position is equal to or slightly less than angle of turn α^° of clamping ring 19. In addition, blind surfaces 22 with profile angle of α^° for interaction with projections 21 of clamping ring 19 are provided on shoulder 16 of cup 14. EFFECT: more effective construction. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области станкостроения и может быть использовано при конструировании шпиндельных головок агрегатных и других станков. The invention relates to the field of machine tool industry and can be used in the design of spindle heads of aggregate and other machines.

Известна шпиндельная головка, содержащая полый шпиндель, расположенный в отверстии шпинделя удлинитель для инструмента и быстросменный патрон [1] Однако данная конструкция имеет существенный недостаток: большие затраты времени на закрепление инструмента. Недостаток обусловлен тем, что для закрепления инструмента рабочему "на ощупь" приходится искать момент поворота дополнительной втулки удлинителя. Known spindle head containing a hollow spindle, located in the bore of the spindle, an extension for the tool and a quick-change chuck [1] However, this design has a significant drawback: a large investment of time for fixing the tool. The disadvantage is due to the fact that to fix the tool the worker "to the touch" has to look for the moment of rotation of the extension sleeve of the extension cord.

Наиболее близким решением по технической сущности к заявленной головке является шпиндельная головка [2] содержащая полый шпиндель, расположенный в отверстии шпинделя удлинитель для инструмента, установленный в резьбовом отверстии удлинителя регулировочный винт с образованной на его наружной поверхности посредством двух буртов кольцевой канавкой, дополнительную втулку с пазами, размещенную на регулировочном винте с возможностью осевого перемещения и поворота и подпружиненную относительно него в осевом направлении, быстросменный патрон, включающий закрепленный на заднем конце шпинделя стакан, установленные в пазы стакана с возможностью размещения в кольцевой канавке на винте кулачки и размещенное на стакане зажимное кольцо с возможностью относительного на угол α поворота и выполненного с выступами для взаимодействия с пазами дополнительной втулки и радиусными пазами на внутренней поверхности, предназначенной для взаимодействия с кулачками. The closest solution in technical essence to the declared head is a spindle head [2] containing a hollow spindle, an extension for the tool located in the spindle bore, an adjustment screw installed in the threaded bore of the extension with an annular groove formed on its outer surface, two additional bushing with grooves placed on the adjusting screw with the possibility of axial movement and rotation and spring-loaded relative to it in the axial direction, quick-change pa a ron comprising a cup fixed to the rear end of the spindle, mounted in grooves of the cup with the possibility of placing cams in the annular groove on the screw and a clamping ring mounted on the cup with the possibility of rotation relative to the angle α and made with protrusions for interacting with the grooves of the additional sleeve and the radius grooves on an internal surface designed to interact with cams.

Основными недостатками данной головки являются низка надежность работы при высокоскоростной обработке и сложность конструкции. Первый недостаток обусловлен тем, что при высокоскоростной обработке при остановке вращения шпинделя станка зажимное кольцо под действием большого инерционного момента поворачивается относительно стакана и раскрепляет инструмент с удлинителем. Второй недостаток обусловлен тем, что элементы конструкции: глухой радиусный паз зажимного кольца и выступ на буртике стакана трудоемки в изготовлении, что усложняет конструкцию быстросменного патрона. The main disadvantages of this head are low reliability during high-speed processing and design complexity. The first drawback is due to the fact that during high-speed machining when the spindle of the machine stops rotating, the clamping ring rotates relative to the cup under the action of a large inertial moment and unfastens the tool with the extension cord. The second disadvantage is due to the fact that the structural elements: a blind radius groove of the clamping ring and a protrusion on the bead flange are laborious to manufacture, which complicates the design of the quick-change cartridge.

Техническая задача изобретения повышение надежности крепления инструмента и упрощение конструкции шпиндельной головки. The technical task of the invention is to increase the reliability of mounting the tool and simplify the design of the spindle head.

Указанная техническая задача достигается тем, что в известной головке, содержащей полый шпиндель, расположенный в отверстии шпинделя удлинитель для инструмента, установленный в резьбовом отверстии удлинителя регулировочный винт с образованной на его наружной поверхности посредством двух буртов кольцевой канавки, дополнительную втулку с пазами, размещенную на регулировочном винте с возможностью осевого перемещения и поворота, и подпружиненную относительно него в осевом направлении, быстросменный патрон, включающий закрепленный на заднем конце шпинделя стакан, установленные в пазах стакана с возможностью размещения в кольцевой канавке на винте кулачки и размещенное на стакане зажимное кольцо с возможностью относительного на угол a поворота и выполненного с выступами для взаимодействия с пазами дополнительной втулки и радиусными пазами на внутренней поверхности, предназначенными для взаимодействия с кулачками на внутренней поверхности зажимного кольца выполнен еще минимум один дополнительный паз для взаимодействия с кулачком, глубина h которого меньше глубины h₁ радиусных пазов, причем угол a₁ его расположения равен или немного меньше угла α поворота зажимного кольца. Кроме того на буртике стакана выполнены глухие поверхности с углом профиля a для взаимодействия с выступами зажимного кольца. Наличие дополнительного радиусного паза на внутренней поверхности зажимного кольца позволит фиксировать последнее относительно резьбового стакана подпружиненным кулачком, а не силами трения от кулачка, что значительно надежнее. Наличие глухих поверхностей на буртике резьбового стакана, выполненн6ых с возможностью взаимодействия с выступами зажимного кольца, существенно упростит конструкцию быстросменного патрона.The specified technical problem is achieved by the fact that in the known head containing a hollow spindle, an extension for the tool located in the spindle hole, an adjustment screw installed in the threaded hole of the extension with an annular groove formed on its outer surface, an additional sleeve with grooves located on the adjustment screw with the possibility of axial movement and rotation, and spring-loaded relative to it in the axial direction, quick-change chuck, including fixed on at the upper end of the spindle, cups mounted in grooves of the cup with the possibility of placing cams in the annular groove on the screw and a clamping ring placed on the cup with the possibility of rotation relative to the angle a and made with protrusions for interacting with the grooves of the additional sleeve and the radius grooves on the inner surface, intended for interaction with the cams on the inner surface of the clamping ring made at least one additional groove for interaction with the cam, the depth h of which is less than the depth h ₁ radial grooves, and the angle a _{1 of} its location is equal to or slightly less than the angle α of rotation of the clamping ring. In addition, deaf surfaces with a profile angle a for interaction with the protrusions of the clamping ring are made on the bead flange. The presence of an additional radius groove on the inner surface of the clamping ring will allow the latter to be fixed relative to the threaded cup by a spring-loaded cam, and not by friction from the cam, which is much more reliable. The presence of blind surfaces on the shoulder of the threaded cup, made with the possibility of interaction with the protrusions of the clamping ring, will greatly simplify the design of the quick-change chuck.

На фиг. 1 показана шпиндельная головка, продольный разрез;на фиг. 2 - сечение по А-А на фиг. 1, повернуто; на фиг. 3 вид по стрелке Б на фиг. 1, повернуто. In FIG. 1 shows a spindle head, a longitudinal section; FIG. 2 is a section along AA in FIG. 1, rotated; in FIG. 3 is a view along arrow B in FIG. 1, rotated.

Шпиндельная головка состоит из полого шпинделя 1, установленного в подшипниках 2, расположенных в корпусе 3. Внутри шпинделя расположен инструмент 4 и удлинитель, состоящий из втулки 5 со шпонкой 6 и регулировочного винта, содержащего резьбовой стержень 7 с кольцевой канавкой 8, стопорную гайку 9 и дополнительную подпружиненную втулку 10, расположенную на резьбовом стержне между двух опор, буртика 11 стержня и стопорного кольца 12 и имеющую на нижнем конце буртик с двумя пазами. На заднем конце шпинделя 1 расположен быстросменный патрон 13, состоящий из стакана 14 и подпружиненных кулачков 15. С одного торца стакана расположена резьбовая часть, а с противоположного буртик 16. Стакан 14 посредством своей резьбовой части навернут на задний конец шпинделя. Между буртиком 16 стакана 14, его стопорным кольцом 17 и шайбой 18 расположено зажимное кольцо 19. На внутренней поверхности зажимного кольца расположены два радиусных паза 20, глубиной h для размещения подпружиненных кулачков 15 и обеспечения свободной установки инструментального блока в шпиндель 1 головки. На правом (верхнем) торце зажимного кольца имеются два выступа 21, расположенные в глухих поверхностях 22, выполненных на буртике 16 резьбового стакана 14, при этом угол a профиля поверхностей 22 предотвращает раскрепление инструмента в процессе обработки и определяется из условия:

где H ширина радиусного паза;
D диаметр внутренней поверхности зажимного кольца;
n число кулачков.The spindle head consists of a hollow spindle 1, mounted in bearings 2 located in the housing 3. Inside the spindle there is a tool 4 and an extension consisting of a sleeve 5 with a key 6 and an adjusting screw containing a threaded rod 7 with an annular groove 8, a lock nut 9 and an additional spring-loaded sleeve 10 located on a threaded rod between two supports, a flange 11 of the rod and a retaining ring 12 and having a flange with two grooves at the lower end. At the rear end of the spindle 1, a quick-change chuck 13 is located, consisting of a cup 14 and spring-loaded cams 15. A threaded part is located at one end of the cup and a flange 16 at the opposite end. The cup 14 is screwed onto the rear end of the spindle by means of its threaded part. Between the shoulder 16 of the cup 14, its retaining ring 17 and the washer 18 is a clamping ring 19. On the inner surface of the clamping ring there are two radius grooves 20, depth h for accommodating the spring-loaded cams 15 and ensuring the free installation of the tool block in the head spindle 1. On the right (upper) end face of the clamping ring there are two protrusions 21 located in blind surfaces 22, made on the shoulder 16 of the threaded cup 14, while the angle a of the surface profile 22 prevents the tool from freezing during processing and is determined from the condition:

where H is the width of the radius groove;
D is the diameter of the inner surface of the clamping ring;
n number of cams.

Кроме того, выступы 21 зажимного кольца 19 расположены в пазах дополнительной втулки 10. На внутренней поверхности зажимного кольца 19 расположены также два дополнительных радиусных паза 23, глубина которых h₁ меньше глубины h пазов 20, но обеспечивает контакт кулачков 15 с нижним торцем канавки 8 резьбового стержня 7 в закрепленном положении инструментального блока. При этом угол α₁ расположения дополнительных пазов 23 относительно имеющихся радиусных пазов 20 равен или немного меньше угла α поворота зажимного кольца 19. Имеются и другие детали,выполненные по общим правилам конструирования шпиндельных головок.In addition, the protrusions 21 of the clamping ring 19 are located in the grooves of the additional sleeve 10. On the inner surface of the clamping ring 19 there are also two additional radius grooves 23, the depth of which h _{1 is} less than the depth h of the grooves 20, but allows the cams 15 to contact the lower end of the groove 8 of the threaded the rod 7 in the fixed position of the tool block. Moreover, the angle α _{1 of the} location of the additional grooves 23 relative to the existing radius grooves 20 is equal to or slightly less than the angle α of rotation of the clamping ring 19. There are other parts made according to the general rules for the construction of spindle heads.

Шпиндельная головка работает следующим образом. Инструмент настраивают на заданный размер обработки вне станка. Затем его устанавливают в полый шпиндель 1 головки до упора торца буртика втулки 10 в торец быстросменного патрона 13 так, чтобы пазы втулки совпали с выступами 21 зажимного кольца 19. После этого шестигранный торцевой ключ 24 надевают на шестигранную поверхность втулки 10, воздействуют на верхний конец резьбового стержня 7 и, сжимая пружину, перемещают инструмент с удлинителем вниз до тех пор, пока торец стопорного кольца 12 не упрется в торец втулки 10. После этого поворачивают втулку, а вместе с ней и зажимное кольцо 19 быстросменного патрона в направлении, противоположном вращению инструмента, до тех пор, пока торец выступа 21 не упрется в торец глухой поверхности 22. При повороте втулки 10 кулачки 15 выходят из радиусных пазов 20 и свободно размещаются в кольцевой канавке 8 регулировочного винта удлинителя, чем осуществляется его фиксация в осевом направлении. В конце поворота зажимного кольца 19 подпружиненные кулачки 15 немного на величину h₁ перемещаются назад и входят в дополнительные радиусные пазы 23, осуществляя фиксацию зажимного кольца 19 относительно резьбового стакана 14 и исключая тем самым его поворот под действием инерционных сил и раскрепление инструмента.The spindle head operates as follows. The tool is adjusted to the specified processing size outside the machine. Then it is installed in the hollow spindle 1 of the head until the end of the end of the collar of the sleeve 10 abuts against the end of the quick-change chuck 13 so that the grooves of the sleeve coincide with the protrusions 21 of the clamping ring 19. After that, the hexagon socket wrench 24 is put on the hexagonal surface of the sleeve 10, act on the upper end of the threaded rod 7 and, compressing the spring, move the tool with the extension down until the end of the retaining ring 12 abuts against the end of the sleeve 10. After that, turn the sleeve, and with it the clamping ring 19 of the quick change chuck in opposite to the rotation of the tool until the end of the protrusion 21 abuts against the end of the blind surface 22. When the sleeve 10 is rotated, the cams 15 come out of the radius grooves 20 and are freely positioned in the annular groove 8 of the extension screw, thereby fixing it in axial direction. At the end of the rotation of the clamping ring 19, the spring-loaded cams 15 move back a little by a value of h ₁ and enter the additional radius grooves 23, fixing the clamping ring 19 relative to the threaded cup 14 and thereby excluding its rotation under the action of inertial forces and unfastening the tool.

Предлагаемая шпиндельная головка позволит существенно повысить надежность крепления инструмента, что в свою очередь исключит брак при обработке деталей. Кроме того, упрощается конструкция быстросменного патрона, что повышает эффективность процесса обработки. The proposed spindle head will significantly improve the reliability of mounting the tool, which in turn eliminates the marriage during the processing of parts. In addition, the design of the quick change cartridge is simplified, which increases the efficiency of the processing process.

Claims (2)

1. Шпиндельная головка, содержащая полый шпиндель, расположенный в отверстии шпинделя удлинитель для инструмента, установленный в резьбовом отверстии удлинителя регулировочный винт с образованной на его наружной поверхности посредством двух буртов кольцевой канавкой, дополнительную втулку с пазами, размещенную на регулировочном винте с возможностью осевого перемещения и поворота и подпружиненную относительно него в осевом направлении, быстросменный патрон, включающий закрепленный на заднем конце шпинделя стакан, установленные в пазах стакана с возможностью размещения в кольцевой канавке на винте кулачки и размещенное на стакане зажимное кольцо с возможностью относительного на угол α^° поворота и выполненного с выступами для взаимодействия с пазами дополнительной втулки и радиусными пазами на внутренней поверхности, предназначенными для взаимодействия с кулачками, отличающаяся тем, что на внутренней поверхности зажимного кольца выполнен еще минимум один дополнительный паз для взаимодействия с кулачком, глубина h₁ которого меньше глубины h радиусных пазов, причем угол α $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{°}}{\text{1}}$ его расположения равен или немного меньше угла α^° поворота зажимного кольца.1. A spindle head containing a hollow spindle, an extension for the tool located in the spindle bore, an adjustment screw installed in the threaded hole of the extension with an annular groove formed on its outer surface by two shoulders, an additional sleeve with grooves placed on the adjustment screw with the possibility of axial movement and rotation and spring-loaded relative to it in the axial direction, quick-change chuck, including a glass mounted on the rear end of the spindle, mounted in pa ah cups to be arranged in an annular groove on the screw cams and placed on a glass ring nut with the possibility of relative through an angle α ^° of rotation and configured with protrusions for interacting with the grooves additional sleeve and curved grooves on the inner surface designed to interact with the cams, characterized in that on the inner surface of the clamping ring at least one additional groove is made for interaction with the cam, the depth h _{1 of} which is less than the depth h of the radius grooves, m angle α $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{°}}{\text{1}}$ its location is equal to or slightly less than the angle α ^{° of} rotation of the clamping ring. 2. Головка по п. 1, отличающаяся тем что на буртике стакана выполнены глухие поверхности с углом профиля α^° для взаимодействия с выступами зажимного кольца.2. The head according to claim 1, characterized in that the flange of the glass has blind surfaces with an angle of profile α ^° for interaction with the protrusions of the clamping ring.

Images