Электрошпиндель металлорежущего станка
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в прецизионных шлифовальных станках. Цель 78 79 изобретения - повышение долговечности электрошпинделя путем уменьшения момента трения в опорах за счет создания осевых колебаний. В электрошпинделе магнитопровод вала-ротора 5 выполнен конусным с углом конуса 10-20. При подаче переменного электрического тока на обмотку статора 8 возникает электромагнитное поле, которое возбуждает дополнительное переменное усилие, обусловленное пульсациями от наложения трех фаз питающего напряжения. В результате действия этой силы и силы упругой деформации подшипников 6.7 возникают осевые колебания вала-ротора вместе с внутренними кольцами подшипников. 1 табл. 1 ил 11 12 7 vf fe 6 О у О Ю vj
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 9 1 т2 1 в lQ (T Ю 4 (21) 4602506/08 (22) 12.10.88 (46) 23,03,91. Бюл. М 11 (71) Институт проблем надежности и долговечности машин АН 6ССР (72) В,H:Êîëîäåæíûé, Н.Т.Минченя, В.Т.Минченя и В.Ф.Кохэн (53) 621.923,5(088,8) (56) Королев Э.Г. Электрошпиндели для высокоскоростного внутреннего шлифования. — М.: Машиностроение, 1984, с.12. (54) ЭЛЕКТРОШПИНДЕЛЬ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО СТАНКА (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в прецизионных шлифовальных станках. Цель „„БЫ „„1636197 Al изобретения — пов ы шение дол говечности электрошпинделя путем уменьшения момента трения в опорах за счет создания Ьсевых колебаний. В электрошпинделе магнитопровод вала-ротора 5 выполнен конусным с углом конуса 10--20 . При подаче переменного электрического тока на обмотку статора 8 возникает электромагнитное поле. которое возбуждает дополнительное переменное усилие, обусловленное пульсациями от наложения трех фаз питающего напряжения. В результате действия этой силы и силы упругой деформации подшипников 6,7 возникают осевые колебания вала-ротора вместе с внутренними кольцами подшипников. 1 табл, 1 ил. 1636197 20 30 55 Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в прецизионных шлифовальных станках. Целью изобретения является повышение долговечности электрошпинделя путем уменьшения момента трения в опорах за счет создания осевых колебаний. На чертеже представлена конструкция электрошпинделя. Электрошпиндель включает корпус 1 с рубашкой 2 охлаждения, в когором установлены передний 3 и задний 4 щиты. Вал-ротор 5 смонтирован на радиально-упорных шарикоподшипниках 6 и 7, которые как в передней, так и в задней опорах установлены по схеме "тандем". Внутренние кольца подшипников устанавливаются на вап 5 по неподвижной посадке, а наружные кольца имеют подвижную посадку для обеспечения воэможности осевого перемещения при создании натяга. На внутренней поверхности корпуса 1 крепится магнитопровод статора 8 с обмоткой 9, а на вал-ротор 5 устанавливается магнитопровод 10, выполненный на конус, причем угол конуса 10 — 20 . Вершина конуса может быть направлена как к передней, так и к задней опорам шпинделя, Упругие элементы 11 через компенсаторное кольцо 12 воздействуют на наружные кольца подшипников 7. В заднюю крышку 13 ввернут штуцер 14 для подачи масляного тумана, Охлаждающая жидкость подводится через штуцер 15. Подшипники 7 крепятся с помощью гайки 16. Вал-ротор 5 имеет лыску 17 для удержания его при закручивании гайки 18, удерживающей подшипники 6 и образующей с передней крышкой 19 лабиринтное уплотнение. Электрошпиндель работает следующим образом. При подаче переменного электрического тока, частота которого зависит от требуемой частоты вращения шпинделя, в обмотку статора 9 возникает электромагнитное поле. которое приводит во вращение вал-ротор 5 и одновременно благодаря конусности магнитопровода 10 вала-ротора 5 возбуждает усилие, направленное вдоль оси вала-ротора 5 в сторону уменьшения диаметра магнитопровода 10. Это усилие наряду с постоянной составляющей включает переменную составляющую, обусловленную пульсациями от накопления трех фаз питающего напряжения. Частота этих пульсаций в три раза выше частоты тока питающей сети, Под действием переменной составляющей вал-ротор 5 электрошпинделя смещается в осевом направлении на величину, лежащую в области упругих деформаций подшипников 6 и 7, установленных в переднем 3 и заднем 4 щитах эпектрошпинделя, и возвращается назад за счет силы упругой деформации, возникающей в подшипниках 6 переднего щита 3 электрошпинделя, При этом за счет переменного характера электромагнитной сипы и упругой деформации возникают осевые колебания вала-ротора 5 вместе в внутренними кольцами подшипников 6 и 7 с частотой, в три раза превышающей частоту электрического тока, подаваемого на обмотку 9 статора, и амплитудой, лежащей в пределах величины упругих деформаций подшипников 6. Укаэанная величина угла конуса магнитопровода вал-ротора 10-20 установлена 1 на основании экспериментальных исследований эпектрошпинделей типа Ш 24/3,5. При испытаниях эпектрошпинделя с валами-роторами, имеющими магнитопроводы с углзми конуса 5-30, зарегистрированы I путем измерения с помощью бесконтактных индуктивных датчиков относительного осевого положения вала-ротора следующие величины осевых усилий, представленные в таблице. В электрошпинделе с валами-роторами, имеющими конусность и без нее, радиально-упорные подшипники устанавливаются всегда с предварительным осевым натягом, т,е. осевое усилие в подшипниках 150400 Н. Осевое усилие предварительного натяга создается посредством пружины. В нашем случае оно равно рекомендованному минимуму 100 Н. При конусных магнитопроводах н валу-роторе возникает дополнительное усилие от электромагнитных сил, если обозначить Р, — усилие натяга от пружины, P., — усилие от электромагнитных сил, а Роищ — сумарное осевое усилие при угле конуса y . .то при угле конуса у = 5 суммарI 1 ное осевое усилие Ро щ = Р P3 = 100 + + 4i=140H: P о1щ =- 100 + 90 = 190 Н; P Дщ= 100+ 140 = 240 Н; P Дщ = 100 + 250 = 350 Н; Р о1щ = 100 + 430 = 530 Н. Как уже указывалось. 400 Н вЂ” максцмапьная величина предварительного осево1636197 ro усилия, а в нашем случае уже при угле конуса 25 имеем 530 Н. Составитель С.Лапин Редактор В.Бугренкова Техред М.Моргентал Корректор М.Демчик Заказ 784 Тираж 452 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Таким образом. при дальнейшем увеличении угла конуса резко возрастает 5 осевое усилие, Чтобы подшипники работали с осевым натягом, находящимся в пределах, рекомендованных техническими требованиями, угол конуса должен находиться в пределах 10-20 . 10 Формула изобретения Электрошпиндель металлорежущего станка, содержаший статор, вал-ротор, установленный на опОрах качения, и средства для создания осевого натяга в подшипниках опор, от лича ю щи и с ятем, что, с целью повышения долговечности шпинделя путем уменьшения момента трения в опорах за счет создания осевых колебаний, магнитопровод вал-ротора выполнен конусным с углом конуса 10 †20 . 
