Шпиндельный узел

 

c.-.ñ из ю п®тек «о т телк ческая олкотека h4 k4

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к ввт. саид-ву (22) Заявлено Об.1226 (21) 2426511/25-08 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Опубликовано 15.09.79. Бюллетень HP 34

Дата опубликования описвния150979

Союз Советских

Социалистических

Республик

«>685443 (51}М. Кл.

В 23 В 19/02

Государственный комнтет

СССР но делам нзобретеннй н открытнй (5."З } У,ЦК б 2 1 . 9 . 0 2-229 (088.8) (72} Авторы изобретения

М.А. симанович и С.И. Рубинчик (71) Заявитель (54) ШПКНДелЬНЫЙ УЗел

Изобретение относится к станкостроению и может найти применение в шпиндельных узлах металлорежущих станков, в частности в электрошпинделях с гидростатическими опорами шпинделя.

Известны шпиндельные узлы с гидростатическими опорами шпинделя, воспринимающими радиальные и осевые нагрузки (1), Наиболее близким техническим решением к изобретению является шпиндельный узел с гидростатическими опорами шпинделя, воспринимающими осевые и радиальные нагрузки. Он содержит по концам шпинделя два радиально-упорных подшипника, каждый из которых воспринимает осевую нагрузку только в одном направлении, т.е. является радиально-упорным подшипником одностороннего осевого действия (2), Оба радиально упорных подшипника образуют замкнутый упорный подшипник двустороннего действия с ограниченным суммарным осевым заэ ором.

Недостатками известного шпинделЬного узла являются пониженная жесткость, так как из-за осевых температурных деформаций суммарный осевой зазор назначается с запасом, низкая надежность, так как при перегреве шпиндельного узла может произойти схватывание подшипников иэ-за осевых температурных деформаций и при скачке осевой нагрузки «а шпиндель, значительные осевые деформации конца шпинделя, так как они отсчитываются от середины шпинделя, и, кро1О ме того, сложность конструкции и изготовления шпиндельного узла иэ-за необходимости обеспечить точный суммарный осевой зазор в подшипниках.

Все это приводит к снижению точности

15 и производительности обработки на станке, не позволяет существенно повысить скорость вращения шпинделя и управлять зазорами в подшипниках в процессе эксплуатации.

20 Цель изобретения — упрощение конструкции, изготовления, повышение эксплуатационных качеств узла.

Цель достигается тем, что задняя опора выполнена в виде радиального

25 цилиндрического подшипника, герметично закрытого с наружного торца и образующего с задней шейкой шпинделя пару цилиндр-плунжер, рабочая полость которой соединена с устройЗр ством регулирования давления в по85443

20

30

40

3

6 лости и с источником давления рабочей среды (жидкости или газа).

Для возможности регулирования радиальной жесткости шпинделя в качестве переднего радиально-упорного подшипника может быть использован конический подшипник.

На фиг. 1 показан шпинделъный узел; на фиг. 2 — передняя опора, вариант выполненйя.

В корпусе i шпиндельного узла расположены втулки переднего радиальноупорного гидростатического подшипника 2 и втулка заднего цилиндрического, радиального гидростатического подшипника 3 шпинделя 4. В отверстиях втулок выполнены несущие 1 карманы 5, воспринимающие радиальные нагрузки, а на правом торце втулки подшипника 2 выполнен кольцевой карман б, воспринимающий только осевую нагрузку, действующую со стороны шпинделя налево, т.е. подшипник 2 — одностороннего осевого действия. Несущие карманы подшипников через дроссели 7 соединены с источником давления P„ смазки. В корпусе 1 установлен статор 8, а на шпинделе 4 — ротор 9 электропривода вращения шпинделя. Подшипники снабжены бесконтактными уплотнениями с дренажными канавками 10, соединенными со сливом. Задний подшипник 3 герметично закрыт с наружного торца крышкой 11 и образует с задней шейкой

12 шпинделя 4 пару цилиндр-плунжер.

Рабочая полость 13 этой пары соединена с источником давления Рн смазки через регулируемый дроссель 14.

Устройство работает следующим образом.

При включении давления Рн смазка через дроссель 7 течет в несущие карманы. Шпиндель жестко центрируется в отверстиях подшипников 2 и 3 слоем смазки, вытекающей из несущих карманов в дренажные канавки 10 и 14.

Кроме того, давление смазки в несущем кармане 5 отжимает шпиндель 4 от правого торца втулки подшипника 2, а давление в полости 13, напротив, прижимает шпиндель 4 к этому торцу.

Давление в полости 13 зависит от соотношения сопротивлений дросселя 14 и щели между полостью 13 и канавкой 10. Регулируя дроссель 14, управляют давлением в полости 13, которое, действуя на торец задней шейки 12 шпинделя, нагружает карман 6 радиально-упорного подшипника. Таким образом, зазор между торцами подшипника 2 и шпинделя 4 зависит от настройки дросселя 14. Электромагнитное поле статора 8 вращает ротор 9 со шпинделем 4. Возникающие осевые температурные деформации деталей узла не влияют на величину зазора Ь. Поэтому. можно установить требуемое малое значение зазора h 6 независимо от величины осевых температурных деформаций, т.е. без запаса на них, и таким обраэом повысить осевую жесткость опор шпинделя. Температурные осевые деформации и скачок осевой нагрузки не вызывают схватывания подшипников.

Уменьшаются температурные осевые деформации рабочего конца шпинделя, так как они отсчитываются не от середины шпинделя, а от его упорного торца. При конструировании и изготовлении не надо предусматривать точный суммарный осевой зазор шпинделя (он может быть равен нескольким миллиметрам). В процессе эксплуатации можно регулировать величину зазора h, регулируя дроссель 14, Если передний подшипник выполнен коническим, как показано на фиг.2, то регулируя дроссель 14, можно управлять зазором h в нем, и тем самым его осевой и радиальной жесткостью в зависимости от эксплуатационных требований.

Следует отметить, что рабочую полость 13 плунжерной пары можно соединять с источником давления различным образом. Например, ее можно питать от отдельного, не связанного с системой смазки, источника давления, например воздуха. Ее можно питать смазкой, вытекающей иэ подшипника 3. При этом канавку 10 не выполняют, и смазка из несущих карманов 5 подшипника вытекает непосредственно в полость 13, откуда она сливается через дроссель 14, соединенный в этом случае со сливом.

Предложенная конструкция позволяет исключить влияние осевых температурных деформаций на работоспособность шпиндельного узла и гибко управлять его характеристиками, что, в конечном счете, позволяет существенно повысить точность, производительность, частоту вращения, жесткость и другие эксплуатационные качества узла.

Формула изобретения

1. Шпиндельный узел с гидростатическими опорагж, передняя из которых выполнена в виде радиальноупорного подшипника одностороннего осевого действия, о.т л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения эксплуатационных качеств, задняя опора выполнена в виде радиального цилиндрического подшипника, герметично закрытого с торца и образующего с задней шейкой шпинделя пару цилиндрплунжер.

2. Узел по п.1 о т л и ч а юшийся тем, что рабочая полость пары цилиндр-плунжер соединена с источником давления рабочей среды и устройством регулирования давления в полости.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

685443 ь

1. Сбор ни к Шпиндель ные гидростатические подшипники - Расчет и проектирование. ™ЗНИМС, 1969, с. 48, рис ° 24.

2."Металлорежущие станки и автоматические линии . 1975, 9 6, с. 18.

Составитель В. Аношков

Редактор H. Аристова Техоед З.Фанта Хоооектоо И. Михеева

Тираж 1222 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва, Ж-35д Раушская наб. д, 4)5

Филиал ППП Патент, г ° Ужгород, ул. Проектная,4