инструментальное кольцо для крепления заготовок в станке для выполнения головок на удлиненных заготовках, например гвоздей, способ его выполнения и держатель инструментального кольца

Формула изобретения

1. Инструментальное кольцо для крепления заготовок в станке для выполнения головок на удлиненных заготовках, например гвоздей, содержащее пару установленных с возможностью вращения колец, на противоположных плоских боковых поверхностях которых смонтированы держатели, выполненные с возможностью закрепления в них удлиненных заготовок радиально между парой соответствующих держателей в кольцах, отличающееся тем, что оно снабжено распорными инструментами, а по меньшей мере в одном из колец выполнена предназначенная для чередующейся установки в ней держателей и распорных инструментов канавка, ось вращения которой совпадает с осью кольца, при этом на дне канавки смонтированы направляющие для установки в них по меньшей мере части распорных инструментов, а боковые стороны канавки образуют поверхность зацепления для закрепления на ней держателей, расположенную перпендикулярно плоскости кольца и образующую цилиндрическую поверхность, ось вращения которой совпадает с осью кольца, причем каждый распорный инструмент и смежный с ним держатель имеют клиновидные поверхности, выполненные с возможностью взаимодействия одна с другой для фиксации держателя между парой распорных инструментов.

2. Кольцо по п.1, отличающееся тем, что дно канавки в одном кольце параллельно наружной поверхности кольца, а дно канавки в другом кольце образует угол приблизительно 1^o с радиусом кольца, соответствующий углу между кольцами.

3. Кольцо по п. 1 или 2, отличающееся тем, что распорные инструменты расположены равномерно по окружности и выполнены с возможностью фиксации в направлении к поверхности зацепления, а клиновидные поверхности пересекают плоскость соответствующего кольца, причем линии пересечения сходятся к центру кольца.

4. Кольцо по п. 1 или 2, отличающееся тем, что распорные инструменты расположены равномерно по окружности и выполнены с возможностью фиксации в направлении к дну соответствующей канавки, а клиновидные поверхности пересекают плоскость соответствующего кольца, причем линии пересечения являются параллельными.

5. Способ выполнения инструментального кольца для крепления заготовок в станке для выполнения головок на удлиненных заготовках, например гвоздей, заключающийся в выполнении в кольце средства для размещения держателей заготовок, отличающийся тем, что указанное средство получают путем выполнения на боковой поверхности кольца круглой канавки коаксиально оси кольца, в которой попеременно устанавливают держатели и распорные инструменты, и снабжают канавку направляющими для размещения нескольких распорных инструментов с равномерным их расположением, при этом одинаково зажимают другие инструменты в круглой канавке за счет взаимодействия между наружными поверхностями клина инструментов.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что инструменты зажимают радиально снаружи.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что все инструменты зажимают в аксиальном направлении на дне канавки.

8. Держатель инструментального кольца для крепления заготовок в станке для выполнения головок на удлиненных заготовках, например гвоздей, отличающийся тем, что он имеет плоские взаимно параллельные нижнюю и верхнюю стороны, дорожку для приема удлиненной заготовки, сформированную в верхней стороне и проходящую радиально относительно пары противоположных расположенных перпендикулярно верхней и нижней сторонам торцевых поверхностей, по меньшей мере одна из которых имеет выпуклую дугообразную форму, и дополнительно пару противоположных боковых сторон, расположенных, по существу, под одинаковыми острыми углами к плоскости, проходящей через дорожку и ось дугообразной торцевой поверхности.

9. Держатель по п.8, отличающийся тем, что противоположные боковые стороны образуют прямой угол с плоскостью, перпендикулярной указанной оси.

10. Держатель по п.8, отличающийся тем, что линии пересечения противоположных боковых сторон и плоскости, перпендикулярной указанной оси, параллельны дорожке.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к инструментальному кольцу для крепления заготовок в станке, содержащем пару вращающихся колец, противоположные плоские наружные поверхности которых выполнены с несколькими держателями, используемыми для того, чтобы удлиненную заготовку можно было крепить в основном радиально между парой держателей на соответствующем кольце.

В описании изобретения датского патента N DK-B 143965 представлена конструкция такого станка.

Количество составных частей держателя в каждом кольце обычно может быть от 20 до 40, и до настоящего времени держатели были посажены в горячем состоянии, причем каждое из колец было предварительно отформовано со многими осевыми пазами, точно соответствующими держателями. Следует считать, что изготовление известных инструментальных колец очень дорогостоящее мероприятие ввиду требований на допуск, поскольку радиальное расстояние пазов от центра кольца, которое определяет радиальное положение держателя, в частности является важным моментом. Производственные затраты крайне важный аспект, так как обычно в случае повреждения лишь одного из нескольких держателей или пазов в кольце известные инструментальные кольца должны быть полностью заменены.

Технический результат изобретения заключается в создании инструментального кольца вышеуказанного типа значительно более дешевого при изготовлении и, которое, кроме того, можно ремонтировать с малыми затратами.

Этот результат достигается путем создания инструмента, описанного в п. 1 формулы изобретения. Если выполнена вышеуказанная канавка, то кольцо может быть укреплено, например, в шарикоподшипнике аналогичном тому, который удерживает кольца в известном станке, с тем, чтобы позволить при очень недорогом способе строгий допуск на стенку в канавке, который определяет радиальное положение инструментов. Следует признать, что это будет намного лучше, чем выполнение в каждом инструментальном кольце от 20 до 40 пазов. Инструментальное кольцо согласно изобретению, имеет дополнительное преимущество, заключающееся в том, что можно сравнительно легко заменять поврежденный держатель.

В предпочтительном варианте, как заявлено в п. 2 формулы изобретения, в ряде инструментальных колец выполнены канавки, которые позволяют использовать в двух кольцах одинаковые инструменты.

По крайней мере очень важно, что можно перемещать каждый второй инструмент с распорной втулкой в соответствии с допусками на изготовление и, таким образом, в канавке можно расположить против продольного движения в ней не более чем каждый второй вышеуказанный инструмент.

Некоторые из установленных инструментов с распорной втулкой целесообразно закрепить при помощи винтов, которые в принципе могут фиксировать их в инструментальном кольце в радиальном или осевом направлении. В п. 3 формулы описана конструкция, заявленная в изобретении, в которой инструменты с распорной втулкой установлены в радиальном направлении, что основывается на том факте, что поверхности клина имеют ориентацию, установленную в п. 3 формулы изобретения. В п. 4 формулы изобретения дается пример осуществления изобретения, в котором инструменты с распорной втулкой установлены аксиально, что позволяет ориентировку наружной поверхности клина, указанную в п. 4 формулы изобретения, с вытекающим отсюда преимуществом, заключающимся в том, что при работе станка сильное давление, оказываемое на держатель и направленное радиально наружу, не может передаваться в канавке в продольном направлении соседним инструментом и влиять на их положения.

Изобретение относится также к способу изготовления инструментального кольца, описанного выше.

По этому способу, заключающемуся в выполнении в кольце средства для размещения держателей заготовок, это средство получают путем выполнения на боковой поверхности кольца круглой канавки коаксиально оси кольца, в каждой попеременно устанавливают держатели и распорные инструменты и снабжают канавку направляющими для размещения нескольких распорных инструментов с равномерным их расположением, при этом одинаково зажимают другие инструменты в круглой канавке за счет взаимодействия между наружными поверхностями клина инструментов. При этом инструменты зажимают радиально снаружи или в аксиальном направлении на дне канавки.

Обычно направляющие для установленных инструментов с распорной втулкой не могут выдержать очень большие нагрузки, действующие в станке, но при помощи направляющих можно даже посредством зажатия инструментов с распорной втулкой закрепить эти инструменты в точном положении в состоянии, когда они поддерживают друг друга. Когда установлено сравнительно большое количество инструментов с распорной втулкой (как было указано раньше, не более, чем каждый второй), то именно другие инструменты с распорной втулкой должны быть с очень небольшими погрешностями, так что угол клина взаимодействующих поверхностей можно выполнить очень небольшим. Обычно угол клина не может быть настолько малым, чтобы взаимное трение, возникаемое между инструментами, препятствовало их ослаблению.

Наконец, изобретение относится к держателям, используемым для осуществления способа, описанного выше, причем они отличаются конструкцией, предложенной в отличительной части п. 8 формулы изобретения. В п.п. 9 и 10 формулы изобретения определены альтернативные конструкции держателей, в которых инструменты с распорной втулкой закреплены в инструментальном кольце соответственно радиально и аксиально.

На фиг. 1 представлен гвоздильный станок известного типа, использующий инструментальное кольцо согласно изобретению, вид сбоку; на фиг. 2 то же, вертикальный поперечный разрез по линии II-II фиг. 1; на фиг. 3 два инструментальных кольца согласно изобретению и их взаимное расположение; на фиг. 4 частичный вид первой конструкции инструментального кольца согласно изобретению; на фиг. 5 частичный вид второй конструкции инструментального кольца согласно изобретению; на фиг. 6 вид в разрезе по линии VI-VI фиг. 5 стопорных приспособлений, используемых в инструментальном кольце для застопоривания заготовок; на фиг. 7 осевой разрез инструментального кольца "B"; на фиг. 8 держатель согласно изобретению для инструментального кольца, показанного на фиг. 5, рассматриваемый вдоль верхней стороны и вогнутой торцевой поверхности соответственно; на фиг. 9 вариант выполнения держателя.

Фиг. 1 и 2 показывают, с каким станком должны быть использованы конструкции, описанные ниже. Такой станок известен из описания датского патента N 143935 и отличается тем, что заготовки вводятся в работу путем так называемого внутреннего качения. Из фиг. 2, где дан вертикальный разрез гвоздильного станка, изображенного на фиг. 1, видно, что инструментальные кольца 1 составляют часть других конструктивных элементов гвоздильного станка и что станок опирается на две противоположные плиты 46 и 47, причем плита 46 неподвижно прикреплена к данному основанию, а плита 47 установлена вращающейся непосредственно напротив вышеуказанной первой плиты. На каждой внутренней стороне этих плит установлен подшипник, состоящий из внутреннего кольца 6 и наружного кольца 7, у которого наружные кольца прикреплены к связанным несущим плитам, а инструментальные кольца прикреплены к внутренним кольцам 6 подшипников, причем на внутренних кольцах, а именно, на левом кольце фиг. 2 предусмотрено внутреннее зацепление 48, предназначенное для зацепления зубчатого колеса 51, установленного на приводном валу двигателя 50.

Гвоздильный станок работает таким образом, что двигатель приводит в действие два противоположных инструментальных кольца посредством внутреннего кольца, так, что два противоположных держателя зацепляются друг с другом в рабочей зоне, когда заготовка прикреплена в направляющих, предусмотренных в двух противоположных держателях. Следовательно, когда заготовка находится непосредственно в рабочей зоне, то ее головка деформируется в соответствии с литейной полостью формы, обращается к центру инструментов и затем посредством внутреннего качания заготовка в держателях ослабляется вследствие взаимно наклоненных положений колец.

Фиг. 1 и 2 дают четкое представление о важности новой конструкции инструментальных колец и инструментов, поскольку принят во внимание принцип действия станка, который требует очень большой точности в связи с установкой держателей в инструментальные кольца. Как упоминалось ранее, это связано с применяемым способом изготовления, в котором инструменты устанавливались посредством процесса усадки, требующего большой точности, и очень дорогого. Например, в случае погрешностей, обусловленных разницей уровня поверхности качения (определяемой торцами держателя, направленными к центру кольца), ясно, что слишком низкое расположение инструментов ведет к неполной эксплуатации и что в случае слишком высокого расположения инструментов инструменты из твердого сплава повреждаются; последний случай следует рассматривать в сочетании с большими напряжениями, возникающими при непрерывном контакте качения между роликом и инструментальными кольцами.

Следовательно, очень важно, чтобы траектория качения, образованная держателями, имела совершенно одинаковое радиальное расстояние относительно ролика. Это достигается изобретением благодаря новой конструкции инструментального кольца и нового принципа соединения в узле и обеспечения связанных держателей.

Из фиг. 2 видно, что так называемое кольцо А, которое является ведомым кольцом, расположено вертикально, в то время как так называемое кольцо B наклонено относительно кольца A. Согласно изобретению кольца имеют канавки, которые приспособлены для чередующейся установки держателей и инструментов с распорной втулкой.

Этот новый принцип имеет два существенных преимущества. Во-первых, с производственной точки зрения канавка проста для выполнения с очень малыми допусками, что ведет к уменьшению производственных издержек. Во-вторых, получен принцип совершенно гибкого инструментального узла, заключающийся как в использовании инструментального кольца в других целях, например, для другого типа гвоздей или винтов и т.д. так и в связи с износом, повреждением инструментов.

На фиг. 4 представлен частичный вид первого примера осуществления изобретения инструментального кольца. Это кольцо представляет собой одно из двух колец, взаимодействующих в гвоздильном станке, т.е. так называемое кольцо A, которое приводится в действие, и одно из них расположено вертикально (это описано ниже). Из фиг. 4 видно, что кольцо выполнено с канавкой 4 с аксиально расположенными боковыми поверхностями 19 и 20, причем дно 21 канавки расположено в плоскости, параллельной плоскости кольца. Эта канавка предназначена для приема по всей своей длине держателей 8 и промежуточных инструментов с распорными втулками 9, 10 и 10", что также видно из фиг. 4.

На фиг. 8 изображен один из инструментов 8 кольца, и этот инструмент имеет плоскую нижнюю сторону 26 и верхнюю сторону 27, параллельную нижней стороне, а также двум противоположным наружным поверхностям 22 и 23, расположенным поперечно относительно верхней стороны 27 и нижней стороны 26, причем поверхность 23 радиально самая дальняя от центра относительно кольца выполнена коаксиальной, другая поверхность 22 плоская и расположена под прямыми углами относительно верхней и нижней стороны. Кроме того, как видно из фиг. 8, две противоположные боковые стороны 24 и 25 инструмента образуют в основном одинаковые острые углы относительно осевой плоскости, которые определены дорожкой 15, предусмотренной на верхней поверхности 27, и осью, общей относительно торцевых поверхностей 22 и 23. Однако поверхность 22 также может быть выполнена коаксиально.

На фиг. 4 показано расположение некоторых держателей, и можно видеть, что в этой конструкции посредством наружной поверхности основания они зацепляют дно 21 канавки, и в то же время радиально расположенная выпуклая торцевая поверхность 23 инструмента зацепляет радиально расположенную, максимально удаленную от центра наружную поверхность 20 канавки.

Дорожка 15 в держателе, кроме того, расположена радиально относительно двух противоположных торцевых поверхностей 22 и 23, и на боковой поверхности 22 инструмента около дорожки предусмотрена полость литейной формы 34. Эта дорожка 15 предназначена для взаимодействия с противоположным держателем в противоположном кольце гвоздильного станка для крепления заготовки 16, в то время как ролик, применяемый в гвоздильном станке, образует профиль головки заготовки 16, который определяется противоположными полостями литейной формы 34.

В этой конструкции каждый пятый из указанных инструментов с распорной втулкой 9 прикреплен снаружи в радиальном направлении при помощи болтов 13, применяемых для этой цели, таким образом, держатели 8, вставленные между такими прикрепленными инструментами с распорной втулкой 10, и распорные инструменты 9 и 10 запрессованы вместе и взаимно прикреплены вследствие влияния взаимодействующих поверхностей клина 24 и 25, и, таким образом, выпуклая торцевая поверхность 23 держателей близко зацепляет радиально расположенную, максимальной удаленную от центра боковую наружную поверхность 20 канавки.

С целью точной установки держателей при зажимании фиксированных инструментов с распорной втулкой в этой конструкции предусмотрена канавка с направляющими втулками 36, которые закреплены аксиально при помощи винтов 52, служащих для крепления инструментального кольца к кольцу шарикоподшипника 6 и расположенных аксиально по окружности кольца, так что втулки выступают за инструмент 10", таким образом определяя его положение. Радиально фиксированный инструмент с распорной втулкой должен находиться между каждыми такими двумя установленными инструментами с распорной втулкой.

Этот способ крепления следует рассматривать в связи с взаимно противоположными наружными поверхностями клина инструментов 8, 9, 10 и 10", поскольку наклон наружных поверхностей клина относительно осевой плоскости зависит от числа вводимых неустановленных инструментов. Таким образом, можно понять, что различия в креплении распорных инструментов 10 могут быть компенсированы за счет влияния указанных наружных поверхностей клина посредством взаимной перестановки вводимых держателей и распорных инструментов. Этот принцип, кроме того, приводит к некоторому ослаблению требований, предъявляемых относительно допусков на изготовление инструментов. С целью ограничения перестановки инструментов, расположенных, кроме того, по соседству друг с другом, каждый пятый инструмент с распорной втулкой, следовательно, прикреплен при помощи указанного радиально расположенного болта 13, и каждый пятый вводимый инструмент с распорной втулкой установлен посредством упомянутой направляющей втулки 36 и аксиально расположенного болта 52, в то время как с помощью одного болта 13 нельзя достаточно точно установить инструмент с распорной втулкой.

На фиг. 5 представлена другая конструкция согласно изобретению. Изображенное инструментальное кольцо, аналогичное указанному ранее, так называемое кольцо A и канавка в этом кольце выполнены так же как и в варианте, описанном ранее; на фиг. видно, что все инструменты с распорной втулкой установлены в направлении ко дну канавки.

Полагают, что держатели и рапсорные инструменты выполнены не так, как в конструкции, описанной ранее, и на фиг. 9 показан такой держатель 11. Можно видеть, что аналогично инструменту 8 на фиг. 4 инструмент имеет плоскую нижнюю поверхность 29 и верхнюю поверхность 28, параллельную нижней, а также две противоположные наружные поверхности 32 и 33, поперечно расположенные относительно верхней стороны 28 и нижней стороны 29, причем радиально расположенная самая дальняя от центра наружная поверхность 33 относительно кольца выполнена коаксиально, другая наружная поверхность 32 плоская и расположена под прямыми углами относительно верхней и нижней стороны. Наружная поверхность 32, однако, может быть выполнена, наоборот, коаксиально относительно наружной поверхности 23. Разная конструкция держателя, с другой стороны, ведет к тому, что в этой конструкции две противоположные наружные поверхности 30 и 31 держателя расположены таким образом, что перпендикулярно пересекают плоскость, определенную дорожкой, находящейся в торцевой поверхности держателя, и ось кольца.

Эта конструкция держателей 11 требует в то же время дополнительно различного выполнения вводимых распорных инструментов с втулкой 12. Как видно из фиг. 5, каждый распорный инструмент дополнительно закреплен, поскольку эти инструменты не "застопорены" в отношении перемещения вне канавки, и все соответственно должны быть закреплены. На фиг. 5 показано, что наклон наружной поверхности клина инструментов должен быть уменьшен в соответствии с конструкцией, изображенной на фиг. 4. Это приводит к уменьшению возможного взаимного перемещения держателей в канавке, предназначенных для взаимного зажимания распорных инструментов, таким образом, устанавливается большее число инструментов. Однако угол клина не может быть слишком малым, так как, возможно, при повторном прилаживании или замене инструменты будут иметь тенденцию к "заеданию", так что сила трения, возникаемая при зажатии инструментов между взаимодействующими наружными поверхностями клина, превышает равнодействующую силу, направленную аксиально вверх относительно канавки. Соответственно все распорные инструменты с втулкой 12 фиксируются в осевом направлении, так как они закрепляются вдоль наружной поверхности дна 21 канавки 4 при помощи болта 14, выступающего позади кольца. Вследствие возможного уменьшенного перемещения инструментов, а также в сочетании с относительно большим допуском, который устанавливается для болтов и резьбовых отверстий, регулировка положения каждого второго фиксированного распорного инструмента устанавливается посредством направляющих 37, которые крепятся ко дну 21 канавки 4 вследствие улучшенной конструкции держателей и распорных инструментов, так что для точного зацепления парных отверстий в распорных инструментах предназначены торцы направляющих штифтов, которые выступают аксиально вверх относительно дна. Однако очевидно, что нельзя установить в определенное положение все распорные инструменты, так как инструменты в процессе закрепления должно быть способны к перемещению.

Конструкция, показанная на фиг. 5, имеет, кроме того, отдельное преимущество перед конструкцией, данной на фиг. 4. Из конструкции, представленной на фиг. 5, видно, что боковые наружные поверхности, выполненные в форме клина, держателей 11 пересекают плоскость, определяемую кольцом, по линиям параллельным дорожке 18, находящейся на поверхности 28 инструмента. Таким образом, следует отметить, что радиальные силы давления, возникаемые в этой конструкции между роликом 45 и участком качения, образуемым держателями 11, не могут передаваться другим держателям в кольце по всей окружности кольца 4. Это очень важно для достижения одинакового участка качения, образуемого держателями и распорными инструментами, на котором должен перемещаться вышеуказанный ролик гвоздильного станка, следовательно, это ведет к одинаковому выполнению головок удерживаемых заготовок и уменьшает вероятность повреждения держателя и ролика в процессе работы гвоздильного станка.

На фиг. 6 показано запирающее устройство, предусмотренное в кольце (кольцах A) для обоих конструкций (разрез по линии VI-VI фиг. 5). Эти запирающие устройства служат для поддержания заготовки 16 в то время, когда они устанавливаются на дорожку 39, и до тех пор, пока не будет завершен процесс деформации заготовки. Работа устройства заключается в том, что направляющая пластина 40, которая прикрепляется к штифту 41 с возможностью вращения и наклоняется при помощи пружины 42, вставляется с усилием радиально в инструментальное кольцо непосредственно до установки заготовки, таким образом, запирающий эксцентрик 43, предусмотренный на перемещающейся втулке с цапфой, поворачивается в положение незапирания, после чего вставляется заготовка. Направляющая пластина 40 непосредственно после этой установки заготовки освобождается, таким образом она перемещается в положение запирания.

Следовательно, заготовка 16 поддерживается за другой конец дугообразной части и зацепляет держатель в рассматриваемом указанном кольце A, причем направляющая пластина снова вставляется с усилием в радиальном направлении в кольцо одновременно непосредственно после того, как противоположный взаимодействующий держатель, расположенный в кольце B указанного держателя, располагается так близко к первым держателям, что дорожки 15 и 18, предусмотренные в этих обоих противоположных держателях для приема заготовки, принимают и удерживают заготовку, и затем ролик 3 (как показано на фиг. 1) деформирует конец заготовки, выступающий вперед относительно участка качения 45, таким образом выполняется заготовка с головкой, которая определяется полостью литейной формы 34 или 35 держателя 8 или 11.

На фиг. 3 показано расположение двух взаимодействующих взаимно наклоненных инструментальных колец (кольца A и B, соответственно). Можно видеть, что кольцо A совершенно вертикально и является кольцом, управляемым двигателем 50. Аналогично можно видеть, что в этом кольце A имеются запирающие устройства, расположенные радиально напротив держателей.

Что касается назначения кольца B, то оно выполняет роль так называемого ведомого кольца, которое, следовательно, приводится в действие исключительно путем взаимодействия с кольцом A по всей рабочей зоне, и, как видно, кольцо B наклонено относительно вертикальной оси под заданным углом, приблизительно равным 1^o от соседнего кольца A, наклон которого приводит к увеличенному взаимному расстоянию между кольцами в обоих периферических направлениях вдали от рабочей зоны, причем наибольшее расстояние будет у общей верхней точки колец диаметрально напротив рабочей зоны. Этот взаимный наклон необходим в связи с подачей заготовки на кольца, и, следовательно, на инструменты и выгрузкой их после работы.

Относительное положение кольца B приводит к тому, чтобы его канавка была выполнена, как показано на фиг. 7 пунктирными линиями, причем дно канавки образует угол относительно плоскости кольца, соответствующий взаимному углу между двумя кольцами. Это приводит к тому, что оси дорожки для противоположных держателей при их расположении в рабочей зоне будут параллельны непосредственно до процесса качения.