Динамометрический шпиндельный узел

 

J t : :Г

О П И С А Н И Е (ii) 466068

ИЗОЬРЕтЕНИЯ

Сон)з Советских

Сацналистнческих

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву 422018 (22) Заявлено 21.02.73 (21) 1885290/25-8 с присоединением заявки № (51) M. Кл. В 23b 25/06

Государственный комитет (23) Приоритет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.9.08 (088.8) Опубликовано 05.04.75. Бюллетень № 13

Дата опубликования описания 18.08.75 (72) Авторы изобретения

В. А. Лизогуб и А. П. Сиротеико

Всесоюзный заочный машиностроительный институт (71) Заявитель (54) ДИНАМОМЕТРИЧЕСКИЙ ШПИНДЕЛЪНЫЙ УЗЕЛ

Изобретение относится к станкостроению.

По основному авт. св. № 422018 известен динамометрический шпиндельный узел, состоящий из подшипникового узла, в который вмонтирован упругий элемент, выполненный в виде втулки с выпуклой или вогнутой формой боковых сторон малой кривизны.

Недостатком известного шпиндельного узла является то, что при больших пределах колебаний нагрузки эта конструкция будет иметь существенную нелинейность характеристики вследствие увеличения удельного веса упругих деформаций стыков.

Цель изобретения — повышение чувствительности (линейности) измерений при больших пределах колебаний нагрузки.

Это достигается тем, что предлагаемый шпиндельный узел снабжен вторым упругим элементом, установленным соосно с первым, причем соседние торцы элементов закреплены чеподвижно относительно корпуса, а два других торца — между подшипниками, воспринимающими осевую нагрузку.

На чертеже изображен предлагаемый шпиндельный узел.

В корпусе 1 на радиальном подшипнике 2 в передней опоре установлен шпиндель 3. Радиальный зазор — натяг в подшипнике 2 регулируется втулкой 4 и гайкой 5.

Осевая нагрузка Р„действующая на шпиндель, воспринимается упорными подшипникамиби7.

До упора в заплечики расточки корпуса 1 установлено кольцо 8. Кольцо 8 закреплено неподвижно через втулку 9 и наружное кольцо подшипника 2 крышкой 10. В расточках кольца 8 с обеих сторон между подвижными кольцами 11 и 12, поддерживающими невращающиеся кольца упорных подшипников б и 7, 10 размещены упругие втулки 13 и 14. Они могут быть выполнены с вогнутыми илн выпуклыми формами боковых поверхностей малой кривизны. Предварительный натяг в упорных подшипниках 6 и 7, а следовательно, и в упругих

15 втулках 13 и 14, создается гайкой 15, установленной на шпинделе 3.

В корпусе 1 выполнены. отверстия, в которые проходят наконечники датчиков 16 — 19 перемещений (например, индуктивных). Изме20 рительные наконечники датчиков 16 — 19 установлены в местах максимального прогиба боковых сторон упругих втулок 13 и 14 (посередине) . Датчики расположены в плоскостях, перпендикулярных оси шпинделя 3 под углом

25 90 друг к другу. При измерении одной осевой силы Р, достаточно установить два датчика, например, 17 и 18, При измерении радиальной силы (ее составляющих Р,. и Р„) по величине и по направлению необходимо восемь датчи30

/ 12 1Я Я

3 1о

Составитель T. Юдахина

Техред О. Гуменюк Корректор Т. Гревцова

Редактор И. Бродская

Заказ 1908/2 Изд. № 711 Тираж 1061 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 5I(-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Работа узла происходит следующим образом.

Во время обработки деталей составляющие силы резания Р, Р,, P„будут действовать на шпиндель 3. Осевая составляющая силы резания Р„воспринимаемая шпинделем 3, передается через уступ, выполненный на шпинделе 3, на упорные подшипники 6 и 7. Подшипник 6 будет нагружаться осевой силой P-. и через свое невращающееся кольцо и подвижное кольцо 11 будет сжимать упругую втулку 13.

Упорный подшипник 7 будет разгружаться от преднатяга этой осевой силой, а упругая втулка 14 будет выпрямляться и перемещать подвижное кольцо 12. Точки середин боковых сторон каждой упругой втулки 13 и 14 будут перемещаться от их прогиба. При этом перемещения точек середин боковых сторон упругих втулок 13 и 14 будут направлены в разные стороны (одна сжимается, например 13; другая разжимается, например 14). При сложении выходных величин перемещений, полученных с датчиков 1 6 — 19, произойдет взаимная коррекция погрешностей, связанных с нелинейностью, так как они действуют в противоположном направлении, а измеряемые величины — в одинаковом.

Если на передний конец шпинделя 3 действует радиальная сила, то в опоре возникает радиальная опорная реакция и реактивный изгибающий момент, пропорциональный радиальной силе. Момент будет изгибать упругие втулки 13 и 14 таким образом, что одна боковая сторона одной упругой втулки (например 13) будет сжиматься, а другая — выпрямляться (разжиматься). В это же время боковые стороны второй упругой втулки (например 14) также будут одна выпрямляться, а другая — сжиматься, причем так как коль10 цо 8, в которое упираются обе втулки, неподвижно, то выпрямление и сжатие боковых сторон второй упругой втулки 14 будут происходить в той же плоскости, что и первой втулке 13, но в противоположных направлениях.

15 Датчики 16 — 19 будут измерять эти перемещения и подавать соответствующие сигналы в адаптивную систему станка.

Предмет из об р етени я

Динам о метрический шпиндельный узел по авт. св. № 422018, отл и ч а ющий ся тем, что, с целью повышения чувствительности измерения при больших пределах колебаний на25 грузки, он снабжен вгорым упругим элементом, установленным соосно с первым, причем соседние торцы элементов закреплены неподвижно относительно корпуса, а два других торца — между подшипниками, воспринимаю30 шими осевую нагрузку.