устройство для нарезания резьб метчиками и плашками на токарном станке

Формула изобретения

Устройство для нарезания резьб метчиками и плашками на токарном станке, содержащее оправку с конусным хвостовиком, установленный на оправке с возможностью осевого перемещения корпус с фланцем, с которым соединен инструментодержатель, и хомут с цилиндрическим выступом, смонтированный на корпусе с возможностью осевого перемещения и имеющий средство для фиксации, отличающееся тем, что оно снабжено державкой, выполненной в виде двух взаимно перпендикулярных вилок, одна из которых предназначена для жесткого закрепления в пазах резцедержателя станка, а другая содержит две цилиндрические направляющие, установленные параллельно оси оправки, средство для фиксации хомута выполнено в виде болтов с цилиндрическими концами, имеющими плоские торцы, предназначенные для упора в дно плоских уступов, выполненных на наружной поверхности корпуса, при этом цилиндрический выступ хомута размещен между цилиндрическими направляющими державки с возможностью перемещения по нижней направляющей при нарезании резьбы и по верхней направляющей при вывинчивании инструмента, причем оси цилиндрического выступа хомута и цилиндрических направляющих расположены взаимно перпендикулярно во взаимно перпендикулярных плоскостях.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области механической обработки, а точнее к устройствам для нарезания резьбы метчиками и плашками на токарных станках.

Известно устройство для нарезания резьбы на токарных станках (см. а.с. СССР N 626894, кл. B 23 B 31/04, заявл. 28.02.74 г.), содержащее хвостовик, закрепляемый конусной частью в пиноли задней бабки станка. На цилиндрической части хвостовика подвижно в осевом направлении установлен корпус, в передней части которого размещен кулачковый механизм для центрирования и закрепления метчиков. На корпусе смонтирован хомут, предназначенный для регулирования длины хода нарезания резьбы.

Недостатком известной конструкции является возможность проворота устройства в момент предельных нагрузок вследствие возможности прокручивания вокруг оси станка конического хвостовика в пиноли задней бабки. Причинами этого могут быть неплотность прилегания сопрягаемых конических поверхностей хвостовика и пиноли из-за загрязнения при эксплуатации, наличия забоин и заусенцев, а также из-за возможных отклонений сопрягаемых конических поверхностей по угловой величине. Возможность проворота устройства влечет за собой снижение качества резьбы и даже брак.

Вероятность возникновения предельных рабочих нагрузок особенно возрастает при нарезании крупногабаритных резьб.

Известно также устройство для нарезания резьбы метчиками и плашками на токарных станках (см. а. с. СССР N 795739, кл. B 23 B 31/04, заявл. 13.12.77 г.).

Известное устройство содержит оправку, устанавливаемую конусной частью в пиноль задней бабки токарного станка. На цилиндрической части оправки установлен держатель, перемещаемый по ней после врезания метчика за счет самоподачи. В расточке держателя установлен барабан с гнездами для метчиков. На цилиндрической части оправки установлен хомут, несущий стержень с упором, размещенный с возможностью перемещения в осевом направлении и стопорения. На цилиндрическую часть оправки надета также втулка, буртик которой входит в выточку зубчатой полумуфты, установленной на держателе. На втулку надета вторая полумуфта, которая удерживается от поворота относительно втулки шпонкой и сцеплена с первой полумуфтой. Полумуфты прижимаются друг к другу пружиной, усилие которой регулируется гайкой.

Недостатком этого устройства также является возможность проворота его из-за неплотности прилегания сопрягаемых конических поверхностей оправки и пиноли. К недостаткам можно отнести то, что одна из полумуфт при срабатывании ударяется о другую под действием довольно сильной пружины, вызывая серию ударов, усилия от которых направлены вдоль оси устройства, т.е. на излом зубьев режущего инструмента (метчика, плашки).

Из известных наиболее близким по технической сущности (прототипом) является устройство для нарезания резьб метчиками и плашками на токарных станках, описанное в патенте Франции N 2308453, кл. B 23 G 1/46, заявл. 23.04.75 г., опубл. 10.11.76 г.

Это устройство содержит составную оправку, включающую цилиндрическую часть, закрепляемую в патроне с конусным хвостовиком, вставляемым в пиноль задней бабки станка. На цилиндрической части оправки с возможностью осевого перемещения установлен корпус с фланцем, имеющим гнездо для переходных втулок, с которыми соединяются инструментодержатели. На наружной поверхности корпуса смонтирован хомут с возможностью осевого перемещения и фиксации. Средство фиксации хомута выполнено в виде цилиндрической вставки, прижимаемой посредством болта, входящего в радиальное резьбовое отверстие хомута, к кольцевому пазу, выполненному на корпусе. В другое резьбовое отверстие ввернута рукоятка, которая в процессе нарезания резьбы опирается на резцедержатель.

Недостаток известной конструкции устройства заключается в том, что оно может быть использовано только при нарезании мелких резьб (до М10). Это связано с тем, что по окончании нарезки при перемене вращения шпинделя на обратное оператору необходимо удерживать устройство за рукоятку своим усилием на всем протяжении обратного хода в процессе свинчивания инструмента. Учитывая значительный вес устройств, предназначенных для нарезания крупногабаритных резьб, оператору это не под силу. Кроме того, используемое средство фиксации хомута на корпусе также пригодно только для мелких резьб, когда силы резания незначительна по величине и не превышают сил трения между торцем вставки и кольцевым пазом корпуса. При увеличении сил резания возможен проворот хомута на корпусе. При опоре рукоятки на резцедержатель между ее цилиндрической поверхностью и его плоскостью возникают силы трения, возрастающие в процессе нарезания резьбы, особенно значительно для крупногабаритных резьб. В процессе движения по плоскости резцедержателя под действием возрастающих сил трения рукоятка, соединенная с хомутом посредством резьбы, может провернуться вокруг своей оси, и даже может вывинтиться из хомута.

Конструкция патрона, используемого для закрепления цилиндрической части оправки, предназначена для диаметров до 16 мм, т.е. базовая оправка может выдержать лишь небольшие силы резания.

Задача настоящего изобретения состоит в создании устройства, позволяющего обеспечить качественное нарезание крупногабаритных резьб (до М100) метчиками и плашками на токарных станках.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для нарезания резьб метчиками и плашками на токарных станках, содержащее оправку с конусным хвостовиком, установленный на оправке с возможностью осевого перемещения корпус с фланцем, с которым соединен инструментодержатель, и хомут, смонтированный на корпусе с возможностью осевого перемещения и фиксации, согласно изобретению, снабжено державкой, выполненной в виде двух взаимно перпендикулярных вилок, одна из которых жестко закреплена в пазах резцедержателя станка, а другая - оснащена двумя цилиндрическими направляющими, установленными параллельно оси оправки, средство фиксации хомута выполнено в виде введенных в устройство болтов с цилиндрическими концами, имеющими плоские торцы, упирающиеся в дно продольных уступов, предусмотренных на наружной поверхности корпуса, хомут имеет цилиндрический выступ, который расположен между цилиндрическими направляющими державки с возможностью перемещения по нижней направляющей - при нарезании резьбы и по верхней направляющей - при вывинчивании инструмента, при этом оси цилиндрического выступа хомута и цилиндрических направляющих взаимно перпендикулярны и находятся во взаимно перпендикулярных плоскостях.

Такое конструктивное выполнение устройства обеспечивает осевое перемещение корпуса с инструментодержателем по оправке без проворота вокруг оси станка при возможном превышении предельно допустимых нагрузок. Это достигается за счет жесткой связи в упор корпуса с хомутом, что гарантирует их от взаимного осевого смещения и проворота, а также за счет взаимодействия хомута с цилиндрическими направляющими державки, жестко закрепленной на резцедержателе. Взаимно перпендикулярное расположение цилиндрического выступа-хомута и цилиндрических направляющих обеспечивает при их взаимодействии точечный контакт между ними, благодаря чему сводится к минимуму трение скольжения между ними, что облегчает перемещение корпуса по оправке. Исключение возможности проворота корпуса инструментодержателем как при нарезании резьбы, так и при свинчивании инструмента, в свою очередь, позволяет обеспечить качественное нарезание крупногабаритных резьб (М12-М100).

Преимуществом является также то, что от оператора во время всего цикла нарезания резьбы не требуется никаких физических усилий.

Для пояснения изобретения ниже приводится конкретный пример выполнения изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг. 1 - изображено устройство для нарезания резьбы плашкой, вид в плане;

на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1;

на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; повернуто;

на фиг. 4 - вид по стрелке В на фиг. 1;

на фиг. 5 - разрез Г-Г на фиг. 1, повернуто;

на фиг. 6 - разрез Д-Д на фиг. 1;

на фиг. 7 - устройство для нарезания резьбы метчиком; осевой разрез (без державки);

на фиг. 8 - разрез Е-Е на фиг. 7;

на фиг. 9 - разрез Ж-Ж на фиг. 8.

Устройство для нарезания резьб метчиками и плашками на токарных станках содержит монолитную цилиндрическую оправку 1 с конусным хвостовиком. На цилиндрической части оправки 1 с возможностью осевого перемещения (по посадке движения) установлен корпус 2 с фланцем 3, имеющим посадочный выступ. К фланцу 3 посредством байонетного соединения с базированием на посадочный выступ присоединен инструментодержатель. Байонетное соединение выполнено в виде имеющихся на фланце 3 сквозных радиусных пазов 4, оканчивающихся с одного конца сквозными отверстиями, а с другого конца - цилиндрическими углублениями, взаимодействующими с буртиками болтов 5, ввинченных в резьбовые отверстия инструментодержателей. При нарезании наружной резьбы инструментодержателем служит плашкодержатель (см. фиг. 2), представляющий собой втулку 6 с винтами 7 в радиальных резьбовых отверстиях и смотровыми окнами 8, через которые удаляется стружка. При нарезании внутренних резьб в качестве инструментодержателя используется метчикодержатель (см. фиг. 7), состоящий из крышки 9, диска 10 с внутренним квадратом под зажимные кулачки 11 и диска 12, скрепляемых посредством трех Г-образных болтов 13 с гайками 14. Зажимные кулачки 11 перемещаются (в процессе зажима-разжима) посредством винта 15. Для фиксации винта 15 от осевого перемещения служит вилкообразная планка 16, входящая в кольцевую выточку на буртике винта 15 и закрепляемая винтом 17 в диске 10. На наружной цилиндрической поверхности корпуса 2 с возможностью осевого перемещения и фиксации смонтирован хомут 18 с цилиндрическим выступом 19. Фиксация хомута 18 на корпусе 2 осуществляется с помощью двух болтов 20 с цилиндрическими концами, имеющими плоские торцы, упирающиеся в дно плоских продольных уступов 21, выполненных на наружной поверхности корпуса 2. На резцедержателе 22 станка смонтирована державка в виде выполненных за одно целое двух взаимно перпендикулярных вилок 23 и 24. Одна из вилок (23) жестко закреплена в пазах резцедержателя 22, а другая (24) снабжена двумя установленными параллельно оси оправки 1 цилиндрическими направляющими 25 и 26 с лысками, прикрепленными к плоскостям вилки 24 посредством винтов 27. Цилиндрический выступ 19 хомута 18 располагается между цилиндрическими направляющими 25 и 26 с зазором, обеспечивающим возможность перемещения по одной из них: по нижней направляющей 26 - при нарезании резьбы и по верхней 25 - при вывинчивании инструмента. При этом оси цилиндрического выступа 19 хомута 18 и цилиндрических направляющих 25 и 26 взаимно перпендикулярны и находятся во взаимно перпендикулярных плоскостях.

Устройство работает следующим образом.

Обрабатываемую деталь 28 (29) закрепляют в патроне 30 токарного станка и ей сообщают вращательное движение. Устройство устанавливают конусным хвостовиком оправки 1 в пиноль 31 задней бабки. В соответствующем инструментодержателе, соединенном с фланцем 3 корпуса 2 с помощью байонетного соединения, закрепляют режущий инструмент (метчик 32 или плашку 33). Манипулируя корпусом задней бабки и ее пинолью 31, подводят передний торец режущего инструмента к торцу обрабатываемой детали 28 (29), создавая необходимый натяг для врезания инструмента в деталь. Затем задняя бабка жестко закрепляется. Предварительно суппортом станка перемещают резцедержатель 22 с державкой и цилиндрическими направляющими 25 и 26 в исходное положение для нарезания резьбы. Осевое положение хомута 18 на корпусе 2 определяется из расчета постоянного расположения цилиндрического выступа 19 хомута 18 между цилиндрическими направляющими 25 и 26 во время цикла нарезания.

В исходном положении между свободным торцем корпуса 2 и началом конусного хвостовика оправки 1 должно быть расстояние не менее 20-30 мм. При врезании инструмент перемещается самозатягиванием (поступательное движение). При этом перемещается по оправке 1 корпус 2 с хомутом 18, цилиндрический выступ 19 которого перемещается по нижней цилиндрической направляющей 26 державки, прижимается к ней за счет усилия резания.

По окончании процесса нарезки вращение шпинделя станка переключают на обратное и инструмент самовывинчивается, передавая обратное осевое движение корпусу 2 с хомутом 18. Цилиндрический выступ 19 хомута 18, перемещаясь, опирается теперь на верхнюю цилиндрическую направляющую 25 державки.

Предложенное устройство для нарезания резьб метчиками и плашками на токарных станках по сравнению с известными позволяет обеспечить качественное нарезание крупногабаритных резьб (М12 - М100), широко используемых при изготовлении, например, таких деталей, как шпильки, болты, штоки, штанги и т. п.

При этом полностью исключаются физические нагрузки со стороны оператора.