устройство для соединения модулей

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ МОДУЛЕЙ, содержащее корпус с торцевой и перпендикулярной ей цилиндрической базовыми поверхностями, держатель с ответными торцевой и цилиндрической поверхностями и механизм зажима со спаренными кулачками, ось которых параллельна торцевой базовой поверхности, отличающееся тем, что на держателе выполнены упругие лепестки с внутренными конусами, а спаренные кулачки механизма зажима расположены в корпусе, являются элементами передачи крутящего момента и имеют наружные конуса, предназначенные для взаимодействия с внутренними конусами, при этом наружная поверхность упругих лепестков представляет собой ответную цилиндрическую поверхность, а ось последних параллельна оси кулачков и смещена в направлении к торцевой базовой поверхности.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для соединения валов, деталей машин и механизмов в условиях, требующих повышенной точности по их соосности.

Техническим результатом изобретения является:

повышение точности базирования держателя в корпусе за счет последовательного геометрического замыкания базовых поверхностей в два этапа вследствие смещения оси внутренних конусов на упругих лепестках держателя относительно оси кулачков механизма зажима в сторону торцовой базовой поверхности, использования кулачков механизма зажима в качестве элемента передающего крутящий момент, самоцентрирования и самозаклинивания соединения;

простота, технологичность конструкции, уменьшение габаритов за счет размещения механизма зажима в корпусе, а не в держателе, цилиндрической форме отверстий в корпусе и цилиндрических кулачков механизма зажима, отсутствие торцовой шпонки, передающей крутящий момент;

расширение области использования устройства за счет возможности механизации и автоматизации зажима вследствие размещения механизма зажима в корпусе, а не в держателе;

На фиг. 1 показана система сил на 1 этапе зажима, общий вид; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 система сил, действующих на держатель при зажиме; на фиг.4 система сил, действующих на держатель в процессе работы.

Устройство соединения модулей содержит корпус 1 с торцовой 2 и перпендикулярной к этой поверхности цилиндрической 3 базовой поверхностью. На держателе 4 имеются упругие лепестки 5, ответные торцовая 6 и цилиндрическая 7 на упругих лепестках 5 базовые поверхности. В корпусе установлены с возможностью осевого перемещения от зажимного винта с правой и левой резьбой 8 спаренные кулачки левый 9 и правый 10 с наружными конусами 11,12, а также стопорное кольцо 13 для фиксации и исключения поворота этих кулачков вокруг оси.

На упругих лепестках 5 держателя 4 выполнены внутренние конуса 14 и 15, ось 16 которых параллельна, но смещена относительно оси 17 наружных конусов 11,12 кулачков 9,10 в сторону торцовой базовой поверхности 6. Держатель инструмента 4 имеет паз 18 для входа и выхода зажимного винта 8 при переустановке держателя в корпусе.

Устройство работает следующим образом.

Держатель инструмента вставляется в корпус 1 своими упругими лепестками 5 с зазорами между торцовыми 2-6 и цилиндрическими 3-7 базовыми поверхностями так, чтобы зажимной винт 8 вошел в паз 18 держателя.

При вращении зажимного винта с правой и левой резьбой 8 против часовой стрелки ключом через углубление под ключ 19 происходит осевое перемещение спаренных кулачков 9 и 10 друг к другу. Осевое усилие Р перемещает наружные конуса 11 и 12 на кулачках 9 и 10 до касания их с внутренними конусами 14 и 15.

Возникает радиальное усилие F, которое вследствие малого угла уклона конуса превосходит осевую составляющую Р/2 (фиг.3): F N cos P/2 N sin , где N сила нормального давления; угол уклона конуса ( < 30^о).

Радиальное усилие F (фиг.1) раскладывается в точке касания на две составляющие силы, действующие на держатель 4:

Т направлена вдоль оси держателя;

Q направлена перпендикулярно оси держателя.

Зажим держателя 4 в корпусе 1 осуществляется геометрическим и силовым замыканием базовых поверхностей 2-6, 3-7 в два этапа.

На первом этапе вследствие смещения оси внутренних конусов 16 относительно оси 17 наружных конусов в сторону торцовой базовой поверхности происходит касание наружных конусов 11 и 12 на кулачках 9 и 10 с внутренними конусами 14 и 15 первоначально в местах 20. Составляющая Т радиального усилия F в местах 20 больше составляющей Q, что приводит к перемещению держателя 4 внутрь корпуса 1 вдоль оси до геометрического замыкания торцовых базовых поверхностей 2-6.

На втором этапе происходит постепенное перемещение точки касания наружных конусов 11,12 с внутренними конусами 14,15 от места 20 до места 21. Соотношение составляющих сил Т и Q радиального усилия F меняется по мере перемещения точки касания. Чем точка касания дальше от места 20 к месту 21, тем больше угол между векторами составляющей Т и усилием F и соответственно сила Т уменьшается, а Q увеличивается, Упругие лепестки 5, деформируясь за счет возрастающей силы Q, направленной перпендикулярно оси держателя, выбирают зазоры и центрируют держатель 4 в корпусе 1 до обеспечения соосности и геометрического замыкания базовых цилиндрических поверхностей 3-7 (фиг.2).

Кулачки 9 и 10 являются элементами, передающими крутящий момент от корпуса 1 к держателю 4. В процессе работы силы М крутящего момента (фиг.4) создают усилия К, которые деформируют упругие лепестки 5 держателя 4, выбирают зазоры по цилиндрическим поверхностям и центрируют держатель 4 в корпусе. Происходит процесс самозаклинивания и самоцентрирования устройства. Чем больше передаваемый крутящий момент, тем больше натяжение и соответственно точность на торцовых и цилиндрических базовых поверхностях.

Освобождение держателя 4 из корпуса 1 осуществляется вращением зажимного винта с правой и левой резьбой 8 по часовой стрелке. Происходит осевое перемещение спаренных кулачков 9 и 10 друг от друга, выход из силового контакта наружных конусов 11 и 12 кулачков с внутренними конусами 14 и 15 упругих лепестков 5 держателя 4 и размыкание цилиндрических 3-7, торцовых 2-6 базовых поверхностей держателя 4 и корпуса 1. Держатель может быть заменен.

Держатель может быть использован не только в устройстве соединения модулей инструмента, а также в устройствах крепления инструмента на станках, в том числе устройствах автоматической смены инструмента.

Использование предлагаемого устройства соединения модулей позволяет:

повысить точность базирования держателя в корпусе; упростить конструкцию; улучшить условия обслуживания; расширить область использования.