CS223035B1

CS223035B1 - Apparatus for electromagnetic or magnetic clamping, in particular rotary workpieces

Info

Publication number: CS223035B1
Application number: CS678181A
Authority: CS
Inventors: Josef Balsik; Milos Skocovsky; Jaroslav Drabek; Miroslav Malec; Zdenek Machacek; Karel Denk
Original assignee: Josef Balsik; Milos Skocovsky; Jaroslav Drabek; Miroslav Malec; Zdenek Machacek; Karel Denk
Priority date: 1981-09-15
Filing date: 1981-09-15
Publication date: 1983-08-26

Abstract

Vynález se týká zařízení k elektromagnetickému nebo magnetickému upínání rotač ních obrobků při jejich obrábění broušením nebo superfinišováním. Podstata vynálezu spočívá v tom, že po obou stranách zdroje magnetická síly jsou umístěny desky, jejichž otvory prochází otoč ný nástavec pro upínání obrobků, na jehož čele jsou provedeny dvojice magnetických pólů, vzájemně oddělených vrstvami magneticky nevodivého materiálu. Vynález je možno využít ve strojírenství, především v ložiskové výrobě při broušení a dokončování kroužků valivých ložisek.The invention relates to a device for electromagnetic or magnetic clamping of rotating workpieces during their machining by grinding or superfinishing. The essence of the invention lies in the fact that on both sides of the magnetic force source there are plates, through the holes of which a rotating attachment for clamping workpieces passes, on the front of which there are pairs of magnetic poles, mutually separated by layers of magnetically non-conductive material. The invention can be used in mechanical engineering, especially in bearing production during grinding and finishing of rolling bearing rings.

Description

Vynález se týká zařízení k elektromagnetickému nebo magnetickému upínání rotačních obrobků při jejich obrábění broušením nebo superfinišováním.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus for electromagnetically or magnetic clamping of rotary workpieces during machining by grinding or superfinishing.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že po obou stranách zdroje magnetická síly jsou umístěny desky, jejichž otvory prochází otočný nástavec pro upínání obrobků, na jehož čele jsou provedeny dvojice magnetických pólů, vzájemně oddělených vrstvami magneticky nevodivého materiálu.SUMMARY OF THE INVENTION The invention is based on the fact that on both sides of the magnetic force source there are plates whose openings pass through a rotatable workpiece clamping adapter, on the face of which a pair of magnetic poles are provided separated by layers of magnetically nonconductive material.

Vynález je možno využít ve strojírenství, především v ložiskové výrobě při broušení a dokončování kroužků valivých ložisek.The invention can be used in mechanical engineering, especially in bearing production for grinding and finishing of rolling-contact bearing rings.

Vynález se týká zařízení k elektromagnetickému nebo magnetickému upínání zejména rotačních obrobků, vybaveného stojícím zdrojem elektromagnetické či magnetické síly. Zařízení je vhodné pro upínání zejména kroužků valivých ložisek při jejich obrábění broušením nebo superfinišováním.The invention relates to a device for electromagnetic or magnetic clamping, in particular of rotary workpieces, provided with a stationary source of electromagnetic or magnetic force. The device is suitable for clamping, in particular, rolling-contact bearing rings during machining by grinding or superfinishing.

Různé rotační obrobky, jako jsou například kroužky valivých ložisek, se při dokončování broušením nebo superfinišováním upínají převážně v kluzných opěrkách. Při jejich obrábění je vyvozován unášecí moment působením elektromagnetické či magnetické síly mezi čely obrobku a otočného nástavce. Tento nástavec je uložen soustředně s osou pracovního vřetena obráběcího stroje. Přitom prochází otočný nástavec obvykle osou stojící cívky a jeho funkční upínací čelo tvoří jeden magnetický pól. Silokřivky magnetického pole procházející nástavcem do obrobku se uzavírají vzduchem přes držák kluzných opěrek a přes další magneticky vodivé části nalézající se v blízkosti cívky. Poměrně velká vzduchová mezera zvyšuje značně magnetický odpor. Proto musí být vinutí cívky předimensováno tak, aby bylo dosaženo dostačující upínací síly. Další nevýhodou je velká spotřeba energie, dále vznik tepla, tepelná dilatace vřetena a vznik přídavných sil, jimiž jsou přitahovány magneticky vodivé materiály k cívce.Various rotary workpieces, such as rolling-contact bearing rings, are clamped predominantly in sliding supports when grinding or superfinishing. During their machining, the driving torque is generated by the action of electromagnetic or magnetic force between the workpiece faces and the swivel adapter. This extension is mounted concentrically with the working spindle axis of the machine tool. In this case, the swivel adapter usually passes through the axis of the standing coil and its functional clamping face forms one magnetic pole. The magnetic field lines passing through the workpiece adapter are closed by air through the slide support holder and other magnetically conductive parts located near the coil. The relatively large air gap increases the magnetic resistance considerably. Therefore, the coil winding must be oversized so that sufficient clamping force is achieved. Another disadvantage is the high energy consumption, heat generation, thermal expansion of the spindle and additional forces that attract magnetically conductive materials to the coil.

Zařízení k elektromagnetickému nebo magnetickému upínání obrobků podle vynálezu odstraňuje z velké části uváděné nevýhody. Podstata vynálezu je v tom, že z magneticky vodivého materiálu zhotovený otočný nástavec je uspořádán průchodně s radiální vůlí, dostačující k jeho otáčení v otvorech dvou desek, tvořících póly zdroje magnetické síly po jehož stranách jsou uloženy, přičemž mezi magnetické póly vytvořené na upínacím čele otočného nástavce je vložena vrstva magneticky nevodivého materiálu. Další podstata vynálezu spočívá v tom, že magnetické póly na upínacím čele otočného nástavce jsou vytvořeny jako dvojice obrazců, souměrných podle jedné nebo podle několika os souměrnosti, společných dvojici obrazců. Další podstata vynálezu spočívá v tom, že v otvoru aspoň jedné z desek tvořících póly magnetu je smykově uložen axiálně přesuvný prstenec z magneticky vodivého materiálu, jehož soustředným otvorem prochází s vůlí potřebnou k otáčení otočný nástavec.The apparatus for electromagnetic or magnetic clamping of workpieces according to the invention eliminates to a large extent the above-mentioned disadvantages. The principle of the invention is that the magnetically conductive material made of the rotatable adapter is arranged in a continuous manner with radial clearance sufficient to rotate it in the openings of the two plates forming the poles of the source of magnetic force on their sides. a layer of magnetically non-conductive material is inserted. A further object of the invention is that the magnetic poles on the clamping face of the rotatable adapter are formed as a pair of figures symmetrical to one or more axes of symmetry common to a pair of figures. A further object of the invention is that an axially displaceable ring of magnetically conductive material is disposed in the opening of at least one of the magnet pole plates, the concentric opening of which is rotatable with the clearance required for rotation.

K přednostem upínacího zařízení podle vynálezu patří zejména to, že axiálně i radiálně působící síly, vycházející ze stojících zdrojů magnetické nebo elektromagnetické síly, jsou ve všech směrech navzájem vyváženy. Vyzařování silokřivek do vnějšího prostoru kolem zdroje magnetické síly je minimální vzhledem tomu, že je ze všech stran obklopen magneticky vodivým pláštěm. Poměrně malá hmotnost otočného nástavce, který nemá obvyklé masivní příruby, umožňuje jak krátký rozběh, tak i krátký doběh pracovního vřetena. Malý rozptyl silokřivek umožňuje použití menšího proudu, což znamená menší vývin tepla a snížení deformací teplem. Při použití permanentních magnetů lze velikost upínací síly jednoduše regulovat pomocí axiálně přesuvného prstence.In particular, one of the advantages of the clamping device according to the invention is that the axially and radially acting forces resulting from stationary sources of magnetic or electromagnetic forces are balanced in all directions. Radiation of the field lines to the outer space around the source of magnetic force is minimal, since it is surrounded on all sides by a magnetically conductive sheath. The relatively low weight of the swivel adapter, which does not have the usual massive flanges, allows both short start-up and short run-out of the work spindle. The small dispersion of the field lines allows the use of less current, which means less heat generation and reduced heat distortion. When using permanent magnets, the clamping force can be easily controlled by means of an axially displaceable ring.

Příkladné provedení upínacího zařízení podle vynálezu je schematicky znázorněno na přiložených výkresech, přičemž na obr. 1 je znázorněn nárysný řez jednoho z možných provedení zařízení podle vynálezu, na obr. 2 nárysný řez dalším provedením, na obr. 3 detailní pohled na upínací čelo otočného nástavce zařízení z obr. 2 a na obr. 4 je znázorněn nárys upínacího zařízení se stojícími permanentními magnety.An exemplary embodiment of a clamping device according to the invention is shown schematically in the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows a front view of one embodiment of the device according to the invention; Fig. 2 shows a front view of another embodiment; 2 and 4 shows a front view of a clamping device with standing magnets standing.

Upínaný obrobek 1, například obráběný ložiskový kroužek, je uložen v kluzných opěrkách 2 uchycených v držáku 3. Působením magnetické síly je tento obrobek 1 přitahován na volné upínací čelo otočného nástavce 4.The workpiece 1 to be clamped, for example, the machined bearing ring, is mounted in sliding supports 2 mounted in the holder 3. Due to the magnetic force, the workpiece 1 is attracted to the free clamping face of the rotary extension 4.

U provedení upínacího zařízení podle vynálezu na obr. 1 je otočný nástavec 4 uložen soustředně na pracovním vřetenu 5 obráběcího stroje a prochází středem stojícího zdroje β magnetické síly. Na obou stranách zdroje 6 jsou umístěny desky 10, 11 připojené k objímce 8, jejichž otvory prochází s radiální vůlí v, dostačující k protáčení, otočný nástavec 4. Obě desky 10, 11 tvoří magnetické jho, které z vnějších stran uzavírá zdroj 6 magnetické síly. Na upínacím čele otočného nástavce 4 jsou vytvořeny dva souměrné obrazce 41, 42, v tomto případě dvě mezikruží a vzniklá dvojice magnetů je oddělena vrstvou 43 magneticky nevodivého materiálu. Silokřivky vycházející ze zdroje 6 procházejí přes celkem nepatrnou vzduchovou mezeru v mezi otvorem v deskách 10, 11 a otočným nástavcem 4 a uzavírají se v obráběném obrobku 1 s minimálními ztrátami.In the embodiment of the clamping device according to the invention in FIG. 1, the rotary extension 4 is mounted concentrically on the working spindle 5 of the machine tool and passes through the center of the stationary source β of the magnetic force. On both sides of the source 6 there are plates 10, 11 connected to the sleeve 8, the openings of which pass with a radial clearance v sufficient to rotate the rotatable extension 4. Both plates 10, 11 form a magnetic yoke which encloses the source 6 of magnetic force. . Two symmetrical patterns 41, 42 are formed on the clamping face of the rotary extension 4, in this case two annular rings and the resulting pair of magnets is separated by a layer 43 of magnetically non-conductive material. The power lines coming from the source 6 pass through a relatively small air gap v between the hole in the plates 10, 11 and the swivel attachment 4 and close in the workpiece 1 with minimal loss.

Další možné provedení upínacího zařízení na obr. 2 a 3 se vcelku shoduje s výše popsaným. Rozdíl spočívá v tom, že magnetické póly na upínacím čele otočného nástavce 4 jsou vytvarovány jako dvojice podle několika os souměrných obrazců 44, 45 a takto vzniklé magnetické póly jsou odděleny vrstvou 43 z nsmagnetického materiálu.Another possible embodiment of the clamping device in Figs. The difference is that the magnetic poles on the clamping face of the rotary extension 4 are shaped as pairs along several axes of the symmetrical patterns 44, 45 and the magnetic poles thus formed are separated by a layer 43 of nsmagnetic material.

Jako zdroje 6 magnetické síly k upínání obráběných předmětů je možno použít buď elektromagnetů, nebo jednoho i několika permanentních magnetů.Either electromagnets or one or more permanent magnets can be used as the magnetic force source 6 for clamping workpieces.

Upínací zařízení na obr. 4 se liší od předcházejících provedení tím, že desky 10, 11 tvoří póly zdroje 6 magnetické síly, v tomto případě několika permanentních magnetů sestavených tak, aby se jejich upínací síla sčítala. Stojící část upínacího zařízení je kromě desek 10, 11 doplněna objímkou 8 s čelním mezikružím 9, jimiž jsou převáděny silokřivky do upínaného obrobku 1. Aspoň do jedné z desek 10, 11 je smykově uloženThe clamping device in Fig. 4 differs from the previous embodiments in that the plates 10, 11 form the poles of the magnetic force source 6, in this case a plurality of permanent magnets arranged to add their clamping force. In addition to the plates 10, 11, the standing part of the clamping device is supplemented by a sleeve 8 with a front annular ring 9 through which the lines of force are transferred to the workpiece 1. At least one of the plates 10, 11 is skidly supported

223 axiálně přesuvný prstenec 7 z magneticky vodivého materiálu, jehož soustředným otvorem prochází s vůlí v, potřebnou k otáčení, otočný nástavec 4. Tento prstenec 7 je axiálně přestavitelný pomocí nezakresleného přesouvacího ústrojí. Tím lze účelně měnit šířku b stykové plochy mezi prstencem 7 a přiléhajícím otvorem jedné z desek lil, 11, tvořících póly, a tím také regulovat velikost přítažné síly otočného nástavce 4,223 an axially displaceable ring 7 made of a magnetically conductive material, through which a rotating extension 4 extends through the concentric opening with the clearance v necessary for rotation. This ring 7 is axially adjustable by means of a non-illustrated displacement device. Thereby, the width b of the contact surface between the ring 7 and the adjacent bore of one of the pole-forming plates 11, 11 can expediently be varied, and thus the amount of the pulling force of the rotary extension 4 can be regulated,

Po vložení obrobku 1 do kluzných opěrek 2 se sepne ručně nebo automaticky elektrický obvod, čímže se do zdroje S magnetické síly, v tomto případě do vinutí stojící cívky, přivede elektrický proud a vznikne elektromagnetické pole. Čelní desky 10, 11 a objímka 8 vytvoří magnetické jho, kterým procházejí magnetické siločáry přes malou vůli v do navzájem oddělených obrazců 41, 42 otočného nástavce 4 a uzavírají se v magneticky vodivém materiálu obrobku 1, například ložiskového kroužku. Přerušením elektrického obvodu zanikne magnetické pole cívky a obrobek 1 je možno z otočného nástavce sejmout.After insertion of the workpiece 1 into the slide supports 2, the electric circuit is switched manually or automatically, whereby an electric current is applied to the source S of the magnetic force, in this case the standing coil, and an electromagnetic field is generated. The face plates 10, 11 and the sleeve 8 form a magnetic yoke through which the magnetic field lines pass through little clearance in the mutually separated patterns 41, 42 of the rotary extension 4 and enclose in the magnetically conductive material of the workpiece 1, for example a bearing ring. By interrupting the electric circuit, the magnetic field of the coil ceases to exist and the workpiece 1 can be removed from the rotary extension.

Při použití zdroje B magnetické síly ve formě stojících permanentních magnetů k získání upínací síly podle obr. 4 funguje zařízení obdobně. Zdroj magnetické síly, v tomto případě permanentní magnety B, vytvářejí magnetické pole, jehož siločáry procházejí deskami 10, 11 a dále přes malou vůli v do jednoho obrazce 42 otočného nástavce 4 k obrobku 1. Silokřivky z druhého obrazce 41 jsou vedeny druhou deskou 11 do přilehlého prstence 7 a odtud přes malou vůli v do otočného nástavce 4 a dále do jeho druhého obrazce 41, kde se přes obrobek 1 uzavírají.When the magnetic force source B is used in the form of standing permanent magnets to obtain the clamping force of FIG. 4, the device functions similarly. The magnetic force source, in this case permanent magnets B, creates a magnetic field whose field lines pass through the plates 10, 11 and further through a small clearance v into one pattern 42 of the rotatable extension 4 to the workpiece 1. of the adjacent ring 7 and from there through little clearance v into the rotatable extension 4 and further into its second pattern 41, where it closes over the workpiece 1.

Při vkládání a vyjímání obrobku 1 je prstenec 7 vysunut před stojící druhou desku 11. V důsledku toho musí magnetické siločáry, procházející druhou deskou 11 překonávat velkou vzduchovou mezeru, čímž je jejich intenzita značně zeslabena. Po vložení obrobku 1 se zasune prstenec 7 buď zčásti, nebo úplně do druhé desky 11, a tím se získá různě velká upínací síla obrobku 1. Upínací zařízení podle vynálezu s trvalými magnety nepotřebuje ke své funkci další energii a nedochází u něho k ohřevu a tepelným dilatacím.When inserting and removing the workpiece 1, the ring 7 extends in front of the standing second plate 11. As a result, the magnetic field lines passing through the second plate 11 have to overcome the large air gap, whereby their intensity is greatly reduced. After insertion of the workpiece 1, the ring 7 is inserted either partially or completely into the second plate 11, thereby obtaining a different clamping force of the workpiece 1. The clamping device according to the invention with permanent magnets does not need additional energy for its function. dilatation.

Claims

Subject

1. Apparatus for electromagnetic or magnetic clamping, in particular of rotary workpieces, having a source of magnetic force placed in the head of a working spindle of a machine tool and having a rotatable extension arranged concentrically with the axis of the working spindle, characterized in that the rotatable extension (4) is made of is arranged in a continuous manner with a radial clearance (v) sufficient to rotate it in the openings of two plates (10, 11) located on both sides of the magnetic force source (6) of which the poles form, and between the magnetic poles formed on the clamping face (4), a layer (43) of magnetically non-conductive material is inserted.

ifYNÁLEZU

Device according to Claim 1, characterized in that the magnetic poles on the clamping face of the rotary extension (4) are formed as a pair of figures (41, 42), (44, 45) symmetrical about at least one axis of symmetry common to the pair of figures. 42), (44.45).

Device according to claim 1, characterized in that an axially displaceable ring (7) of magnetically conductive material, the concentric opening of which passes through the clearance, is shearly mounted in the opening of at least one of the plates (10, 11) forming the poles of the magnetic force source (6). (v) required to rotate the swivel attachment (4).