RU2453402C1

RU2453402C1 - Connector of modules

Info

Publication number: RU2453402C1
Application number: RU2010151091/02A
Authority: RU
Inventors: Геннадий Михайлович Целковнев (RU); Геннадий Михайлович Целковнев
Original assignee: Геннадий Михайлович Целковнев
Priority date: 2010-12-13
Filing date: 2010-12-13
Publication date: 2012-06-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: proposed device comprises conical tightening screw arranged in basic element connection hole and locked by thrust element balls fitted in groove of said screw. Said balls rests on face of groove made in cylindrical section of connection hole to transmit axial force in assembly with target module that has collet part to be fitted in basic module connection hole. To add to rigidity and accuracy of connection, basic module connection hole is provided with right and inverse cone sections. Note here that right cone section features angle of surface that allows precision gapless arrangement of modules while inverse cone features angle of surface equal to that tightening screw tapered threaded surface to allow complete screwing of said screw in target module collet section and gapless connection between basic and target modules.

EFFECT: higher rigidity and accuracy.

3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам соединения модулей, применяемым преимущественно в блочно-модульной инструментальной оснастке для обрабатывающих центров с ЧПУ.The invention relates to devices for connecting modules, used mainly in block-modular tooling for CNC machining centers.

Для современного высокоскоростного и высокоточного оборудования необходима жесткая, хорошо сбалансированная прецизионная блочно-модульная инструментальная оснастка (особенно в мелкосерийном производстве, где довольно часто необходимо изменять положение инструмента относительно шпинделя станка), самым важным элементом блочно-модульной оснастки является устройство соединения модулей.Modern high-speed and high-precision equipment requires a rigid, well-balanced precision block-modular tooling (especially in small-scale production, where it is often necessary to change the position of the tool relative to the machine spindle), the most important element of the block-modular tooling is the module connection device.

В настоящее время известно множество конструкций устройств соединения модулей, однако в существующих конструкциях недостаточно зафиксированы жесткость и точность соединения модулей.Currently, there are many designs of devices for connecting modules, however, in the existing structures, the rigidity and accuracy of the connection of the modules are not sufficiently fixed.

Одним из примеров решения повышения жесткости соединения модулей можно назвать «Устройство соединения модулей» по а.с. SU 1791075 A1 B23B 31/06, в котором жесткость соединения обеспечивается отверстием с обратным конусом в базовом модуле, которое заполняется цанговой частью конечного модуля (Фигуры 7, 11, 12, 13). Однако точность соединения модулей в такой конструкции недостаточна, т.к. необходимое наличие зазора между минимальным диаметром обратной конической поверхности отверстия базового модуля и диаметром цанговой части конечного модуля смещает оси модулей относительно друг друга на величину зазора, что приводит к появлению дисбаланса и вибрациям оснастки во время работы.One of the solutions to increase the rigidity of the connection of the modules can be called "Device for connecting modules" by as SU 1791075 A1 B23B 31/06, in which the rigidity of the connection is provided by a hole with a reverse cone in the base module, which is filled with a collet part of the final module (Figures 7, 11, 12, 13). However, the accuracy of the connection of the modules in this design is insufficient, because the necessary gap between the minimum diameter of the inverse conical surface of the hole of the base module and the diameter of the collet part of the final module shifts the axis of the modules relative to each other by the amount of the gap, which leads to the appearance of an imbalance and vibration of the tool during operation.

Кроме указанного недостатка, в этой конструкции имеются и другие, такие как наличие тарельчатых пружин, через которые передается осевое усилие затяжки модулей и это усилие ограничивается жесткостью пружин и является недостаточным для создания необходимого осевого усилия затяжки. Это так же и способ сборки модулей ключом, вставляемым в осевое отверстие модуля, что возможно только при снятой со станка оснастке, а это не позволяет менять конечные модули, не снимая со станка всей сборки блочно-модульной оснастки, что значительно увеличивает время переналадки.In addition to this drawback, there are others in this design, such as the presence of Belleville springs, through which the axial torque of the modules is transmitted, and this force is limited by the stiffness of the springs and is insufficient to create the necessary axial torque. This is also a way of assembling modules with a key inserted into the axial hole of the module, which is possible only with snap-off equipment, and this does not allow changing the final modules without removing the entire assembly of modular snap-in accessories from the machine, which significantly increases the readjustment time.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков конструкции и обеспечение прецизионной точности и гарантированной жесткости соединения модулей, а так же введение в конструкцию принципа радиальной сборки модулей вместо используемого в настоящее время принципа осевой сборки, что позволит заменять часть оснастки, не снимая со станка всей сборки.The objective of the invention is to remedy these design flaws and ensure precision accuracy and guaranteed rigidity of the module connection, as well as introducing the principle of radial assembly of modules into the design instead of the currently used axial assembly principle, which will allow replacing part of the equipment without removing the entire assembly from the machine.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве соединения модулей инструментальной оснастки станка, содержащем конический стяжной винт, размещенный в стыковочном отверстии базового модуля и зафиксированный от осевого перемещения шариками опорного элемента в канавке на стяжном винте, опирающихся на торец расточки, выполненной в цилиндрической части стыковочного отверстия базового модуля для передачи осевого усилия при его сборке с конечным модулем, имеющим цанговую часть, предназначенную для введения в стыковочное отверстие базового модуля, согласно изобретению стыковочное отверстие базового модуля выполнено с участками прямого и обратного конуса. При этом прямой конус выполнен с углом поверхности, обеспечивающей при сборке прецизионную беззазорную взаимную установку модулей, а обратный конус выполнен с углом поверхности, равным углу конической резьбовой поверхности стяжного винта, и с возможностью обеспечения полного ввинчивания стяжного винта в цанговую часть конечного модуля и беззазорного напряженного соединения базового и конечного модулей.The problem is solved in that in the device for connecting the tooling modules of the machine, containing a conical clamping screw located in the docking hole of the base module and fixed from axial movement by the balls of the support element in the groove on the clamping screw, resting on the end face of the bore made in the cylindrical part of the docking hole a base module for transmitting axial force during its assembly with a final module having a collet part intended for insertion into the docking hole of the bases Vågå module according to the invention, the base module docking hole portions arranged forward and reverse cone. In this case, the straight cone is made with a surface angle, which ensures the precision gapless mutual installation of the modules during assembly, and the reverse cone is made with a surface angle equal to the angle of the conical threaded surface of the coupling screw, and with the possibility of fully screwing the coupling screw into the collet part of the final module and the gap-free tension connection of the base and final modules.

Поставленная задача решается также тем, что устройство снабжено червячной передачей для придания вращения стяжному винту.The problem is also solved by the fact that the device is equipped with a worm gear for imparting rotation to the coupling screw.

Поставленная задача решается также тем, что на стяжном винте выполнено червячное колесо, имеющее возможность контактирования с двух сторон с червяком на ключе сборки для разнонаправленного вращения стяжного винта при сборке и разборке соединяемых модулей.The problem is also solved by the fact that the worm wheel is made on the clamping screw, which has the ability to contact on both sides of the worm on the assembly key for multidirectional rotation of the clamping screw when assembling and disassembling the connected modules.

Предложенное устройство соединения модулей показано на чертежах, где на Фиг.1 и Фиг.3 изображены в разрезе модули 19 и 20 перед сборкой, а на Фиг.4 изображены модули в собранном состоянии. На Фиг.2 изображен в разрезе привод вращения стяжного винта. На Фиг.5 показано действие сил, вызывающих упругую деформацию поверхностей.The proposed device for connecting modules is shown in the drawings, in which Fig. 1 and Fig. 3 show a sectional view of modules 19 and 20 before assembly, and Fig. 4 shows modules in an assembled state. Figure 2 shows a sectional view of the drive rotation of the coupling screw. Figure 5 shows the action of forces that cause elastic deformation of the surfaces.

В базовом модуле 19 стяжной винт 4 от осевого перемещения удерживается шариками опорного элемента 5, выполненного по RU 2396148 C1 B23B 31/06, а от радиальных перемещений - шариками опорного элемента 5 и опорой 6, выполненной на стяжном винте и находящейся в отверстии 7 базового модуля 19.In the basic module 19, the clamping screw 4 is held from axial movement by the balls of the supporting element 5, made in accordance with RU 2396148 C1 B23B 31/06, and from radial movements by the balls of the supporting element 5 and the support 6, made on the coupling screw and located in the hole 7 of the base module 19.

Вращение стяжного винта 4 осуществляется посредством червяка 9 через червячное колесо 8, выполненное на стяжном винте, причем червяк 9 не закреплен в модуле, а выполнен на ключе 10, а ключ 10 вводится в отверстие 11 или 12 для вращения стяжного винта в разных направлениях, необходимых для сборки или разборки соединяемых модулей. Ключ 10 центрируется цилиндрическим выступом 16, введенным в отверстие 17 базового модуля.The rotation of the clamping screw 4 is carried out by means of the worm 9 through the worm wheel 8, made on the clamping screw, and the worm 9 is not fixed in the module, but is made on the key 10, and the key 10 is inserted into the hole 11 or 12 to rotate the clamping screw in different directions required for assembling or disassembling plug-in modules. The key 10 is centered by a cylindrical protrusion 16 inserted into the hole 17 of the base module.

Для защиты внутренней полости червячной передачи от попадания инородных тел на модуле имеется вращающееся кольцо 13 с отверстием 25, при вращении которого вокруг оси закрывается или открывается отверстие 11 или 12, а для защиты червячной передачи от попадания СОЖ на стяжном винте 4 установлены два резиновых кольца 14. Для подачи СОЖ в зону резания в стяжном винте 4 выполнено сквозное отверстие 15.To protect the internal cavity of the worm gear from foreign bodies, the module has a rotating ring 13 with a hole 25, during rotation of which the hole 11 or 12 is closed or opened around the axis, and to protect the worm gear from coolant, two rubber rings 14 are installed on the turnbuckle 4 To pass the coolant into the cutting zone, a through hole 15 is made in the coupling screw 4.

В базовом модуле 19, закрепляемом в посадочном отверстии шпинделя станка (на чертеже не показано), выполнено сквозное отверстие сложного двухконусного профиля, где имеется участок 27 с прямым конусом и участок 28 с обратным конусом, обращенное, в сторону конечного модуля 20, у которого имеются коническая поверхность 18 с углом конуса f (Фиг.5) и цилиндрический цанговый участок 21 с внутренним резьбовым отверстием 22.In the base module 19, fixed in the bore of the machine spindle (not shown), there is a through hole of a complex double-cone profile, where there is a section 27 with a straight cone and a section 28 with a reverse cone facing towards the end module 20, which has a conical surface 18 with a cone angle f (FIG. 5) and a cylindrical collet portion 21 with an internal threaded hole 22.

В начале сборки цилиндрическая цанговая поверхность 21 конечного модуля 20 вводится в двухконусное отверстие базового модуля 19 до контакта со стяжным винтом 4, после чего вращением ключа 10 с червяком 9 посредством червячной передачи приводится во вращение стяжной винт 4, который при этом вворачивается в резьбовое отверстие 22 цанговой цилиндрической части конечного модуля и перемещает его в осевом направлении, приближая конечный модуль к базовому модулю, при этом цанговая часть, навинчиваясь на коническую резьбу стяжного винта с углом конуса f1, равным углу обратного конуса f базового модуля (Фиг.5), контактирует с поверхностью 27 обратного конуса базового модуля, приближая коническую поверхность 18 конечного модуля к коническому отверстию 28 базового модуля. После контакта этих поверхностей происходит осевое взаимное прецизионное центрирование соединяемых модулей, а дальнейшее вращение стяжного винта за счет упругой деформации поверхностей 28 и 18 выбирает зазоры между торцами 23 и 24.At the beginning of the assembly, the cylindrical collet surface 21 of the end module 20 is inserted into the two-cone hole of the base module 19 until it contacts the coupling screw 4, after which, by rotating the wrench 10 with the worm 9, the coupling screw 4 is rotated by means of the worm gear, which is screwed into the threaded hole 22 collet cylindrical part of the final module and moves it in the axial direction, bringing the final module closer to the base module, while the collet part is screwed onto the tapered thread of the clamping screw with an angle of and f1, equal to the angle f inverted cone base module (5) is contacted with a reverse-conical surface of base module 27, bringing conical end surface 18 of the module to the tapered hole 28 of the base module. After the contact of these surfaces occurs axial mutual precision centering of the connected modules, and the further rotation of the clamping screw due to the elastic deformation of the surfaces 28 and 18 selects the gaps between the ends 23 and 24.

Дальнейшим вращением стяжного винта за счет возникающей в резьбовом соединении силы F2 выбираются зазоры между поверхностью обратного конуса базового модуля и наружной поверхностью цангового участка конечного модуля.By further rotation of the clamping screw due to the force F2 arising in the threaded connection, gaps between the surface of the inverse cone of the base module and the outer surface of the collet portion of the final module are selected.

Вращение ключа 10 при сборке модулей прекращается при достижении заданного момента затяжки, обеспечивающего необходимое усилие соединения модулей, после чего вращением ключа 10 в обратном направлении выводим из зацепления с червячным колесом червяк 9, вынимаем ключ 10 из отверстия. Затем вращением кольца 13 закрываем отверстие, после чего вращаем винт 29 до его контакта с шариками опорного элемента и создания заданного момента затяжки. При этом зафиксированный момент затяжки стяжного винта остается неизменным от вибраций, возникающих во время работы.The rotation of the key 10 during assembly of the modules stops when the specified tightening torque is reached, which provides the necessary force to connect the modules, after which by rotating the key 10 in the opposite direction, we remove the worm 9 from the mesh with the worm wheel, remove the key 10 from the hole. Then, by rotating the ring 13, we close the hole, after which we turn the screw 29 until it contacts the balls of the support element and creates the specified tightening torque. In this case, the fixed tightening torque of the clamping screw remains unchanged from vibrations that occur during operation.

Собранная таким образом оснастка направляется на доукомплектовку инструментом, после чего устанавливается непосредственно в шпиндель станка или в инструментальный магазин.The equipment assembled in this way is sent for retrofitting with a tool, after which it is installed directly in the machine spindle or in the tool magazine.

Claims

1. Устройство соединения модулей инструментальной оснастки станка, содержащее конический стяжной винт, размещенный в стыковочном отверстии базового модуля и зафиксированный от осевого перемещения шариками опорного элемента в канавке на стяжном винте, опирающимися на торец расточки, выполненной в цилиндрической части стыковочного отверстия базового модуля для передачи осевого усилия при его сборке с конечным модулем, имеющим цанговую часть, предназначенную для введения в стыковочное отверстие базового модуля, отличающееся тем, что стыковочное отверстие базового модуля выполнено с участками прямого и обратного конуса, при этом прямой конус выполнен с углом поверхности, обеспечивающим при сборке прецизионную беззазорную взаимную установку модулей, а обратный конус выполнен с углом поверхности, равным углу конической резьбовой поверхности стяжного винта, и с возможностью обеспечения полного ввинчивании стяжного винта в цанговую часть конечного модуля и беззазорного напряженного соединения базового и конечного модулей.1. A device for connecting the modules of the tooling of the machine, containing a conical clamping screw located in the docking hole of the base module and fixed from axial movement by the balls of the support element in the groove on the clamping screw, resting on the end face of the bore made in the cylindrical part of the docking hole of the base module for axial transmission efforts when assembling it with a final module having a collet part designed to be inserted into the docking hole of the base module, characterized in that The groove of the base module is made with sections of the forward and reverse cones, while the straight cone is made with a surface angle, which ensures precise module-free mutual installation of the modules during assembly, and the return cone is made with a surface angle equal to the angle of the conical threaded surface of the clamping screw, and with the possibility of providing screwing the clamping screw completely into the collet part of the final module and the gap-free tension connection of the base and final modules.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено червячной передачей для придания вращения стяжному винту.2. The device according to claim 1, characterized in that it is equipped with a worm gear for imparting rotation to the coupling screw.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что на стяжном винте выполнено червячное колесо, имеющее возможность контактирования с двух сторон с червяком на ключе сборки для разнонаправленного вращения стяжного винта при сборке и разборке соединяемых модулей. 3. The device according to claim 2, characterized in that the worm wheel is made on the coupling screw, having the ability to contact on both sides of the worm on the assembly key for multidirectional rotation of the coupling screw during assembly and disassembly of the connected modules.