Устройство для выталкивания инструмента с коническим хвостовиком из шпинделя металлорежущего станка

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫТАЛКИВАНИЯ ИНСТРУМЕНТА С КОНИЧЕСКИМ ХВОСТОВИКОМ ИЗ ШПИНДЕЛЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО СТАНКА(72) Авторы Алампиев Олег Александрович Кротиков Сергей Петрович Андросенко Александр Павлович Хилькевич Николай Иванович Гермацкий Владимир Иванович(57) Устройство для выталкивания инструмента с коническим хвостовиком из шпинделя металлорежущего станка, включающее корпус и кольцо с выбивной планкой, проходящей через отверстие шпинделя, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде жестко связанной со шпинделем станка разрезной втулки, на которой установлено с возможностью поворота относительно ее оси кольцо с выполненными на его боковой поверхности наклонными пазами, контактирующими с выбивной планкой. Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована на предприятии, располагающем парком металлорежущих станков с устройствами для выталкивания инструмента с коническим хвостовиком из их шпинделей. Известно устройство для выталкивания инструмента с коническим хвостовиком из шпинделя металлорежущего станка 1, выполненное в виде клина с узким и широким концами. Клин узким концом вставляется в паз шпинделя, а ударом молотка по широкому концу выталкивает инструмент из конусного отверстия шпинделя. Недостатком данного устройства является то, что неконтролируемые боковые ударные нагрузки передаются через клин и шпиндель на его подшипниковую группу, что способствует возникновению биения шпинделя, снижает точность обработки станка и, в конечном итоге, долговечность подшипниковой группы. Известно также устройство для выталкивания инструмента с коническим хвостовиком из шпинделя металлорежущих станков 2, включающее неподвижно установленную на шпинделе обойму с рычажным механизмом, втулкой, перемещающейся в направляющих обоймы, эксцентрик и подпружиненный упор. Рычаг одним концом закреплен на оси в обойме, а другим - во втулке, на которой установлен эксцентрик, фиксируемый в рабочем положении буфером с шариком-фиксатором. После остановки вращения шпинделя эксцентрик устанавливается вручную в рабочее положение до западания шарика в лунку втулки, после чего поднимают шпиндель вверх, и в результате взаимодействия эксцентрика с неподвижной частью бабки станка происходит выталкивание рычагом. Недостатком данного устройства является то, что эксцентрик смещен на определенное расстояние от оси шпинделя и в момент контакта его с неподвижной частью бабки станка возникающая при этом неконтролируемая ударная сила образует изгибающий момент,равный по величине произведению силы на плечо, который воспринимается подшипниковой группой шпинделя станка. Изгибающий момент отрицательно влияет на работоспособность станка, а именно способствует образованию биения шпинделя, снижает точность обработки станка и уменьшает долговечность подшипниковой группы. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является устройство для выталкивания инструмента с коническим хвостовиком из шпинделя металлорежущего станка 3, включающее надетое на шпиндель кольцо с укрепленной на нем выбивной планкой, проходящей через отверстие шпинделя, жестко закрепленное на шпиндельной бабке кольцо и свободно вращающееся на головке шпинделя другое кольцо. Жестко закрепленные на шпиндельной бабке и свободно вращающиеся на головке кольца снабжены нарезанными на их торцах сопрягающимися зубьями типа мнимых, а на противоположном торце последнего кольца выполнены кулачковые выступы, взаимодействующие с кулачковыми выступами, выполненными на торце кольца с выбивной планкой. 2 27312006.06.30 При включении левого вращения и подачи шпинделя в верхнее положение кольцо с выбивной планкой начнет перемещаться вниз как за счет движения подачи, так и за счет поворота свободно вращающегося на головке кольца относительно кольца с выбивной планкой. Своим перемещением вниз выбивная планка, нажимая на хвостовик инструмента, выталкивает его из конического отверстия. Недостатком данного устройства является то, что при выталкивании инструмента за счет движения подачи на подшипниковую группу шпинделя действует неконтролируемая осевая ударная нагрузка, которая отрицательно влияет на работоспособность подшипников, а именно способствует образованию биения шпинделя, снижает точность обработки станка и долговечность подшипниковой группы. При рассмотрении существующих устройств для выталкивания инструмента с коническим хвостовиком из шпинделей металлорежущих станков выявилось техническое противоречие, заключающееся в необходимости приложения ударных нагрузок к шпинделю станка, необходимых для выталкивания инструмента с одной стороны, и в исключении ударных нагрузок на подшипниковую группу шпинделя, как вредно действующую, с другой стороны. Из вышеуказанного технического противоречия вытекает техническая задача исключить ударные нагрузки на подшипники шпиндельной группы станка, а именно повысить долговечность подшипников шпинделя путем исключения ударных нагрузок. Указанная техническая задача решается тем, что корпус выполнен в виде жестко связанной со шпинделем станка разрезной втулки, на которой установлено с возможностью поворота относительно ее оси кольцо с выполненными на его боковой поверхности наклонными пазами, контактирующими с выбивной планкой. На фиг. 1 изображен общий вид устройства в нерабочем положении, на фиг. 2 - сечение А-А, а на фиг. 3 - вид по стрелке Б. Устройство состоит из разрезного корпуса 1 (фиг. 1, 2 и 3), выполненного в виде жестко закрепленной на шпинделе 2 станка винтом 3 разрезной втулки (фиг. 2). На наружной поверхности корпуса 1 имеется уступ 4, на который свободно посажено кольцо 5, имеющее отверстия 6, для поворота его относительно корпуса 1, и наклонные пазы 7 для размещения выбивной планки 8, взаимодействующей с хвостовиком инструмента 9. Приводное кольцо 5 фиксируется от осевого перемещения стопорным кольцом 10, расположенным на уступе 4 корпуса 1. Выбивная планка 8 винтом 11 закреплена на кольце 5 и при его повороте перемещается вертикально в наклонных пазах 7 и отверстии шпинделя 2 станка. Шпиндель 2 станка установлен в гильзе 12 на радиальных 13 и 14 и упорном 15 шариковых подшипниках. Устройство устанавливается на шпиндель 2 станка следующим образом. На гильзу 12 станка устанавливают кольцо 5 и, удерживая его в верхнем положении,закрепляют винтом 3 на шпинделе 2 станка корпус 1. После этого кольцо 5 опускают на уступ 4 корпуса 1 и фиксируют его от осевого перемещения стопорным кольцом 10. Затем, поворачивая кольцо 5, совмещают наклонные пазы 7 с отверстием шпинделя 2 станка, вставляют выбивную планку 8 и закрепляют ее винтом 11. Устройство готово к работе. Устройство работает следующим образом. При установке инструмента 9 в отверстие шпинделя 2 станка кольцо 5 вручную поворачивают так, чтобы выбивная планка 8 заняла положение Закрыто. Затем движением в направлении подшипниковой группы инструмент 9 устанавливают в конусное гнездо шпинделя 2 станка. Для выталкивания инструмента 9 вручную или рукояткой (на фиг. не показано) поворачивают кольцо 5 так, что выбивная планка 8, воздействуя на хвостовик инструмента 9, выталкивает его из конусного гнезда шпинделя 2. Таким образом, закрепление корпуса 1 на шпинделе 2 станка и установка на нем кольца 5 с выбивной планкой 8 позволяют направить действие усилия выталкивания на шпиндель 2, что исключает распространение усилия на шариковые подшипники 13, 14, 15. 3 27312006.06.30 Наличие наклонных пазов позволяет плавно изменять силу, взаимодействующую в процессе контакта выбивной планки с коническим хвостовиком инструмента. Вышеуказанные преимущества исключают действие ударных нагрузок на подшипниковую группу шпинделя, что сохраняет их точность и повышает долговечность. Долговечность шариковых подшипников 4 определяется по формуле(2) Сс 0,72/33,647 Дт 1,4 . Эквивалентная динамическая нагрузка (см. Р.Д. Бейзельман и др. Подшипники качения. Справочник, Машиностроение, М., 1975, с. 112) определяется по формуле(3)(2)Т . В данной формуле имеется динамический коэффициент (коэффициент безопасности), учитывающий влияние динамических условий работы, которые определяются по табл. 15 6. На табл. 15 численное значение коэффициента безопасности 1,31,8 при условии умеренные толчки, вибрация, кратковременные перегрузки до 150 от нормальной(расчетной) нагрузки. Данный характер нагрузки имеется в аналогах и прототипе и исключается в предлагаемом устройстве. Средняя величина 1,5 входит в формулу (3),которая является знаменателем в формуле (1) и уменьшает последний на вышеуказанную величину. При принятой 1,5 и Р 3, для шариковых подшипников 4, получаем увеличение долговечности на величину (1,5)33,4 раза. В предлагаемом устройстве подшипниковая группа разгружена при выталкивании инструмента, т.к. корпус жестко закреплен на шпинделе и воспринимает всю осевую нагрузку. Наклонные пазы позволяют плавно развивать усилие, что исключает возникновение ударных нагрузок. Данные преимущества повышают долговечность подшипниковой группы, что показано в приведенном выше расчете. На дату подачи заявки разработана конструкторская документация на стадии Технический проект. Устройство планируется использовать вквартале 2005 г. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4