RU2134182C1

RU2134182C1 - Mandrel for centering and attachment of thin-walled part

Info

Publication number: RU2134182C1
Application number: RU98107362A
Authority: RU
Inventors: В.Г. Смирнов; Б.А. Егоров; Г.В. Смирнов; А.А. Федоров; А.В. Сафьянов
Original assignee: Открытое акционерное общество Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение; Акционерное общество открытого типа Челябинский Трубопрокатный завод
Priority date: 1998-04-21
Filing date: 1998-04-21
Publication date: 1999-08-10

Abstract

FIELD: metal working. SUBSTANCE: mandrel has rod carrying number of thin-walled releasing members being in contact with one another and made cylindrical with beveled surfaces at collet-like ends. Mandrel is also provided with distance sleeves positioned on rod along edges of number of thin-walled releasing members and with pressure nuts locking the distance sleeves. End of every distance sleeve facing the thin-walled releasing member is collet-shaped with beveled surfaces, and thin-walled releasing members contact one another and distance sleeves along beveled surfaces. Beveled surfaces at ends of thin-walled releasing member may be either unidirectional or differential directions relative to axial line. Collet-shaped end of thin-walled members and distance sleeves may have auxiliary beveled surfaces with wedge-like rib being formed. EFFECT: enhanced bending stiffness. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области металлообработки и может быть использовано для токарной обработки поверхности длинномерных цилиндрических деталей, в частности трубных заготовок. The invention relates to the field of metalworking and can be used for turning the surface of long cylindrical parts, in particular pipe blanks.

Известна оправка для центрирования и закрепления тонкостенных деталей, состоящая из секторов, раздвигаемых посредством разжимных элементов. Каждый из разжимных элементов выполнен с одного конца в виде цанги, а с другого - в виде конуса, которые предназначены для взаимодействия с крайними и средними участками секторов (Авторское свидетельство СССР N 593835, B 23 B 31/40, 1978). Known mandrel for centering and securing thin-walled parts, consisting of sectors, expandable by means of expandable elements. Each of the expandable elements is made from one end in the form of a collet, and from the other in the form of a cone, which are designed to interact with the extreme and middle sections of the sectors (USSR Author's Certificate N 593835, B 23 B 31/40, 1978).

Данная оправка совпадает с заявленной оправкой по следующим существенным признакам: наличие разжимных элементов, выполнение конца разжимного элемента в виде цанги, выполнение конца разжимного элемента в виде конуса. This mandrel coincides with the claimed mandrel for the following essential features: the presence of expandable elements, the execution of the end of the expandable element in the form of a collet, the execution of the end of the expandable element in the form of a cone.

Недостатком известной оправки является низкая изгибная жесткость, так как оправка состоит из нескольких секторов, а осевая сжимающая сила со стороны разжимных элементов снижает устойчивость каждого из секторов. Кроме того, при несоответствии диаметра отверстия детали и наружного диаметра секторов происходит изгиб в поперечном сечении детали, и при обточке снижается точность по толщине стенки детали. A disadvantage of the known mandrel is low bending stiffness, since the mandrel consists of several sectors, and the axial compressive force from the side of the expanding elements reduces the stability of each of the sectors. In addition, when the diameter of the hole of the part and the outer diameter of the sectors do not match, bending occurs in the cross section of the part, and when turning, the accuracy in the thickness of the wall of the part decreases.

К недостаткам известной оправки относится также сложность установки длинномерных деталей с искривленной осью, например труб. The disadvantages of the known mandrel also include the difficulty of installing long parts with a curved axis, for example pipes.

Известна оправка для центрирования и закрепления тонкостенных деталей, содержащая шток, на котором расположены планшайба, конические тонкостенные упругие разжимные элементы, установленные попарно навстречу друг другу, промежуточные кольца, установленные между парами разжимных элементов, упругая шайба и гайка. На поверхности штока выполнены шлицевые пазы. На наружной поверхности разжимных элементов выполнены равномерно расположенные по окружности впадины. Выступы одного из парных разжимных элементов установлены во впадинах другого. На внутренней поверхности разжимных элементов выполнены радиальные выступы, предназначенные для взаимодействия с шлицевыми пазами штока (Авторское свидетельство СССР N 1298003, B 23 B 31/40, 1987) - прототип. Known mandrel for centering and securing thin-walled parts, containing a rod on which the faceplate is located, conical thin-walled elastic expandable elements installed in pairs facing each other, intermediate rings installed between pairs of expandable elements, an elastic washer and nut. Slotted grooves are made on the surface of the stem. On the outer surface of the expanding elements are made evenly spaced around the circumference of the cavity. The protrusions of one of the paired expanding elements are installed in the troughs of the other. On the inner surface of the expanding elements there are made radial protrusions designed for interaction with spline grooves of the rod (USSR Author's Certificate N 1298003, B 23 B 31/40, 1987) - a prototype.

Данная оправка совпадает с заявленной оправкой по следующим существенным признакам: наличие штока, наличие разжимных элементов, расположение разжимных элементов на штоке, выполнение разжимных элементов тонкостенными, выполнение разжимных элементов с коническими поверхностями, контакт соседних разжимных элементов друг с другом. This mandrel coincides with the declared mandrel according to the following essential features: the presence of a rod, the presence of expandable elements, the location of expandable elements on the rod, the development of expandable elements thin-walled, the implementation of expandable elements with conical surfaces, contact of adjacent expandable elements with each other.

Недостатком данной оправки является низкая изгибная жесткость и низкая прочность, что не позволяет устранять кривизну обрабатываемой детали, в частности труб, и тем самым устранять разностенность труб при токарной обработке. The disadvantage of this mandrel is low bending stiffness and low strength, which does not allow to eliminate the curvature of the workpiece, in particular pipes, and thereby eliminate the difference in the pipes during turning.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является устранение разностенности обрабатываемой длинномерной детали, например трубы, с искривленной осью. The problem to which the claimed invention is directed is to eliminate the difference in the length of the workpiece being machined, for example a pipe with a curved axis.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявленного изобретения, является повышение изгибной жесткости оправки, за счет чего происходит уменьшение кривизны и прогиба длинномерных цилиндрических деталей, центрирование внутренней поверхности обрабатываемой детали относительно оси штока. The technical result achieved by the implementation of the claimed invention is to increase the bending stiffness of the mandrel, due to which there is a decrease in the curvature and deflection of long cylindrical parts, centering of the inner surface of the workpiece relative to the axis of the rod.

Для достижения указанного технического результата в оправке для центрирования и закрепления тонкостенной детали, содержащей шток, на котором размещен ряд контактирующих между собой тонкостенных разжимных элементов со скошенными поверхностями, в соответствии с изобретением тонкостенные разжимные элементы выполнены цилиндрическими со скошенными поверхностями на цангообразных концах, а оправка снабжена расположенными на штоке по краям ряда тонкостенных разжимных элементов распорными втулками и запирающими их нажимными гайками, при этом конец каждой распорной втулки, обращенный к тонкостенному разжимному элементу, выполнен аналогично его концу цангообразным со скошенными поверхностями, а тонкостенные разжимные элементы установлены в контакте между собой и с распорными втулками по скошенным поверхностям. In order to achieve the indicated technical result, a mandrel for centering and fixing a thin-walled part containing a rod, on which a series of contacting interconnected thin-walled expanding elements with beveled surfaces is provided, in accordance with the invention, thin-walled expandable elements are cylindrical with beveled surfaces at the collet-shaped ends, and the mandrel is provided spacer sleeves located on the stem along the edges of a row of thin-walled expansion elements and pressure nuts locking them, with this end of each spacer sleeve, facing the thin-walled expandable element, is made similar to its end collet-shaped with beveled surfaces, and thin-walled expandable elements are installed in contact with each other and with the spacer sleeves on the beveled surfaces.

Скошенные поверхности на концах тонкостенного разжимного элемента могут быть выполнены разнонаправленными или однонаправленными относительно оси. The chamfered surfaces at the ends of the thin-walled expandable element may be multidirectional or unidirectional with respect to the axis.

Цангообразные концы тонкостенных разжимных элементов и распорных втулок могут быть выполнены с дополнительными скошенными поверхностями с образованием клинообразного ребра. Collet-shaped ends of thin-walled expansion elements and spacer sleeves can be made with additional beveled surfaces with the formation of a wedge-shaped rib.

Выполнение разжимных элементов в виде тонкостенных цилиндров позволяет повысить изгибную жесткость штока. За счет выполнения концов разжимных элементов цангообразными и со скошенными поверхностями достигается базирование внутреннего отверстия обрабатываемой детали относительно поверхности штока. Варьирование вида концов разжимных элементов различной направленностью скошенных поверхностей позволяет производить свободное размещение и съем детали после обработки в любом направлении вдоль оси оправки. Выполнение концов разжимных элементов в виде клинообразного ребра за счет дополнительной скошенной поверхности позволяет увеличить площадь контакта разжимных элементов с поверхностью детали и устранить местную деформацию детали. Установка по краям ряда контактирующих между собой разжимных элементов распорных втулок,у которых один конец выполнен аналогично концам разжимных элементов, обеспечивает дополнительные приложения усилий к детали в крайних точках на максимальном плече, чем повышается точность центрирования детали с искривленной осью. Нажимные гайки обеспечивают создание осевой растягивающей силы и повышение изгибной жесткости штока. The execution of the expanding elements in the form of thin-walled cylinders can increase the bending stiffness of the rod. Due to the execution of the ends of the expandable elements collet-shaped and with beveled surfaces is achieved basing of the inner hole of the workpiece relative to the surface of the rod. Varying the type of ends of the expandable elements with different directions of the beveled surfaces allows free placement and removal of the part after processing in any direction along the axis of the mandrel. The execution of the ends of the expandable elements in the form of a wedge-shaped rib due to the additional beveled surface allows you to increase the contact area of the expandable elements with the surface of the part and eliminate local deformation of the part. The installation at the edges of a series of contacting expansion members of spacer sleeves, in which one end is made similar to the ends of the expansion members, provides additional efforts to the part at the extreme points on the maximum arm, which increases the accuracy of centering the part with a curved axis. The pressure nuts provide an axial tensile force and increase the bending stiffness of the stem.

Таким образом, заявленная совокупность признаков обеспечивает высокую изгибную жесткость оправки, уменьшение кривизны и прогиба длинномерной детали с искривленной осью, устранение разностепенности детали при токарной обработке или снижение разностенности до требуемого уровня. Thus, the claimed combination of features provides high bending stiffness of the mandrel, reducing the curvature and deflection of a long part with a curved axis, eliminating the variability of the part during turning or reducing the difference to the desired level.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана оправка с закрепленной деталью в случае, когда скошенные поверхности концов разжимных элементов выполнены однонаправленными относительно осевой линии, на фиг. 2 - то же, в случае, когда скошенные поверхности концов разжимных элементов выполнены разнонаправленными относительно осевой линии, на фиг. 3 показан контакт распорной втулки и разжимного элемента, вид I на фиг. 1, на фиг. 4 показан контакт соседних разжимных элементов в случае, когда на концах выполнены дополнительные скошенные поверхности с образованием по стенке клинообразного ребра. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a mandrel with a fixed part in the case when the beveled surfaces of the ends of the expanding elements are made unidirectional with respect to the center line, FIG. 2 is the same in the case when the beveled surfaces of the ends of the expanding elements are made multidirectional with respect to the center line, in FIG. 3 shows the contact of the spacer sleeve and the expansion member, view I in FIG. 1, in FIG. 4 shows the contact of adjacent expanding elements in the case when additional beveled surfaces are made at the ends to form a wedge-shaped rib along the wall.

Оправка для центрирования и закрепления тонкостенной детали содержит шток 1, несколько тонкостенных разжимных элементов 2, выполненных в виде тонкостенных цилиндров с цангообразными концами 3, на концах которых выполнены скошенные поверхности. Скошенные поверхности, выполненные с концов цилиндров, образуют либо внешний конус 4 по стенке, либо внутренний конус 5 по стенке с одинаковым углом конусности. Отдельно взятый разжимной элемент может иметь либо внешний конус с одного конца и внутренний конус - с другого (в случае, когда скошенные поверхности выполнены однонаправленными относительно осевой линии), как показано на фиг. 1, либо внешние конусы с обоих концов, либо внутренние конусы с обоих концов (в случае, когда скошенные поверхности выполнены разнонаправленными относительно осевой линии), как показано на фиг. 2. С концов разжимного элемента могут быть выполнены дополнительные скошенные поверхности с углом конусности. В этом случае по стенке образовано клиновидное ребро 6, как показано на фиг. 4. С двух сторон от ряда разжимных элементов на штоке установлены распорные втулки 7. Один конец 8 каждой распорной втулки, обращенный к разжимному элементу, выполнен аналогично концам разжимного элемента цангообразным скошенным с тем же углом конусности. Выполненная скошенная поверхность образует либо внешний конус 9 с конца втулки, либо внутренний конус 10. Вид устанавливаемых в сборку распорных втулок обусловлен видом граничащих с ними раздвижных элементов. Со стороны распорных втулок на штоке установлены нажимные гайки 11 и контргайки 12. The mandrel for centering and securing the thin-walled part contains a rod 1, several thin-walled expanding elements 2, made in the form of thin-walled cylinders with collet-shaped ends 3, at the ends of which beveled surfaces are made. The chamfered surfaces made from the ends of the cylinders form either an outer cone 4 along the wall or an inner cone 5 along the wall with the same taper angle. A single expandable member may have either an outer cone at one end and an inner cone at the other (in the case where the beveled surfaces are made unidirectional with respect to the center line), as shown in FIG. 1, either the outer cones at both ends, or the inner cones at both ends (in the case where the beveled surfaces are multidirectional with respect to the center line), as shown in FIG. 2. From the ends of the expandable element, additional beveled surfaces with a taper angle can be made. In this case, a wedge-shaped rib 6 is formed along the wall, as shown in FIG. 4. Spacer bushings are installed on two sides of a row of expandable elements on the rod 7. One end 8 of each expansion sleeve facing the expandable element is made similar to the ends of the expandable element with a collet-shaped beveled angle with the same taper angle. The made beveled surface forms either an external cone 9 from the end of the sleeve or an internal cone 10. The type of spacer sleeves installed in the assembly is determined by the type of sliding elements adjoining them. On the side of the spacer sleeves on the rod, push nuts 11 and lock nuts 12 are installed.

Оправка работает следующим образом. The mandrel works as follows.

Перед началом работы гайки 11 и контргайки 12 отвинчивают, при этом разжимные элементы 2 за счет упругости цанг и угла между внешними и внутренними конусами перемещаются вдоль оси штока 1. Деталь 13 надевают на оправку с зазором, что позволяет размещать на оправке детали с искривленной в известных пределах осью. Затем гайки 11 затягивают, при этом разжимные элементы 2 смещаются вдоль оси штока навстречу друг другу и за счет взаимодействия конусов внешнего на одном разжимном элементе и внутреннего на соседнем с ним разжимном элементе упруго деформируются, причем охватываемый внутренний конус опирается на шток, а охватывающий конус воздействует на деталь, упруго изгибает и центрует ее относительно оси штока и закрепляет деталь. Затем затягивают контргайки 12 и оправку с закрепленной деталью устанавливают известным образом на металлорежущий станок. Before starting work, the nuts 11 and the lock nuts 12 are unscrewed, while the expanding elements 2 are moved along the axis of the stem 1 due to the elasticity of the collets and the angle between the outer and inner cones. Part 13 is put on the mandrel with a gap, which allows you to place the parts with a bent in known limits axis. Then, the nuts 11 are tightened, while the expanding elements 2 are displaced along the axis of the rod towards each other and due to the interaction of the cones of the external on one expanding element and the internal on the adjacent expanding element, are elastically deformed, and the male inner cone rests on the rod, and the female cone acts on the part, elastically bends and centers it relative to the axis of the rod and secures the part. Then tighten the locknuts 12 and the mandrel with the fixed part is installed in a known manner on a metal cutting machine.

Claims

1. A mandrel for centering and securing a thin-walled part, containing a rod, on which is placed a series of contacting between themselves thin-walled expanding elements with beveled surfaces, characterized in that the thin-walled expanding elements are cylindrical with beveled surfaces on the collet-shaped ends, and the mandrel is provided with the spacers located on the rod along the edges of a series of thin-walled expansion elements with spacer sleeves and pressure nuts locking them, with the end of each spacer sleeve facing the thin-walled mu expansible element is configured similarly to its end tsangoobraznym beveled surfaces and thin-walled Expansion elements are mounted in contact with each other and with spacer sleeves on the bevelled surfaces.

2. The mandrel according to claim 1, characterized in that the beveled surface at the ends of the thin-walled expandable element is made multidirectional or unidirectional relative to the axis.

3. The mandrel according to claim 1 or 2, characterized in that the collet-shaped ends of the thin-walled expansion elements and spacer sleeves are made with additional beveled surfaces with the formation of a wedge-shaped rib.