Высокочастотный шлифовальный шпиндель

 

ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ОПНФОВАЛЬНЫЙ ШПИНДЕЛЬ, содержащий корпус, в котором на двух подшипниковых узлах, ус Мае/, таман и /,л I ,67Bl et / f /54е ill 1 / / III I г . . -.- гт7№Мет : х тановленных на упругих опорах, расположен ротор с встроенным приводом, отличающийся тем, то, с целью повышения точности обработки за счет снижения виброактивности шпинделя , ка5кдый подшипниковый узел выполнен в виде коаксиальнс) расположенных сферического подшипника скольжения , установленного с возможностью взаимодействия с ротором, и подшипника качения, внутреннее кольцо которого жестко связано с вкладышем подшипника скольжения, а наружное упруго установлено в корпусе, при этом сопряженные кольца подшипников установлены с возможностью принудительного вращения от дополнительно введен-. § ного в устройство привода. Л сл о 00 5 5 Фиг. f S°3dtfx

С01СЗ СОВЕТСК ",(ССЦ!-"АЯИСТИЧ ЕСЛИ Х

РЕСПУБЛИК

У50 В 24 В 41/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и ABTGPCHGMV СВБДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ i (0МИТЕТ CCGP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБГЕТЕИИЙ И ОТНРЬГГИ!: (21) 3388060/25-08 (22) 22.01.82 (46) 07.01.84. Бюл.И- 1 (72) Ю.А. Андреев,. Э.Е. Богорад, В.Я. Гуляев, А.С. Кельзон,. Б.ф.Клочков, О.Н. Колтов, А.B. Кузьмин, А.А. Никитин и В.И. Яковлев (71) Ленинградское ордена Октябрьской Революции высшее инженерное морское училище -м. адм. С.О. Макарова (5 3) 621,923.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельстьо СССР по заявке Р 3369662/25-08, кл. В 24 В 41/04. 23,12.81 (54}(57} ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ШЛИФОВАПЬНЫЙ

ШПИНДЕЛЬ, содержащий корпус, в котором на двух подшипниковых узлах, ус.„;&О,,» 3 51 A тановленных на упругих опорах, расположе: pc=op с встроенным приводом, отличающийся тем, то, с целью повышения точности обработки эа счет снижения виброактивности шпинделя, каждый подшипниковый узел выполнен в виде коаксиально расположенных сферического подшипника скольжения, установленного с возможностью взаимодействия с ротором, и подшипника качения, внутреннее кольцо которого .:-;:естко связано с вкладышем подшипника скольжения, а наружное упруго установлено в корт-усе, при этом сопряженные кольца подшипников установлен=-1 с возможностью принудительного вращения от дополнительно введен-.

Ф ного в у-тройство привода.

1065168

Изобретение относится к станкостроению, в частности к шлифовальным станкам, содержащим высокочастотные шпиндели с встроенным приводом.

Известен высокочастотный шлифовальный шпиндель, содержащий корпус, в котором на двух подшипниковых узлах, установленных на упругих опорах, расположен ротор с встроенным приводом (1) .

Однако наличие в конструкции шпинделя подшипника качейия, одно из колеи которого вращается с частотой, синхронной частоте вращения ротора, ограничивает предельную частоту вращ"ния ротора и повышает виб- 15 роактивность шпинделя. Кроме того, относительная частота вращения шипа и вкладыша сферического подшипника скольжения равна частоте вращения ротора. Такое соотношение частот вращения приводит в широком диапазоне скоростей к самовозбуждающимся колебаниям ротора, что также повышает виброактивность шпинделя.

Цель изобретения — повышение точности обработанной поверхности эа счет снижения виброактивности шпинделя.

Поставленная .цель достигается тем, что в высокочастотном шлифовальном шпинделе, содержащем корпус, в котором на двух подшипниковых узлах, установленных на упругих спорах, расположен ротор с встроенным приводом, каждый подшипниковый узел выполнен в виде коаксиально расположенных сферического подшипника скольжения, установленного с возможностью взаимодействия с ротором, и подшипника качения, внутреннее. кольцо которого жестко связано с вкладышем подшип«4О ника скольжении, а наружное упруго установлено в корпусе, при этом сопряженные кольца подшийников установлены с возможностью принудительного вращения от дополнительно введенного 45 в устройство привода.

На Фиг.1 изображен предлагаемый высокочастотный шлифовальный шпиндель, продольный разрез> на фиг.2 то же, поперечный разрез в месте ус- 5О тановки индивидуального привода заднего подшипника качения; на фиг.3 передняя упругая опора с подшипником качения в аксонометрии, на фиг.4 задняя упругая опора с механизмом с5 осевого -натяга подшипниковых узлов в аксонометрии.

Высокочастотный шлифовальный шпиндель выполнен в виде помещенного в корпусе 1 (Фиг.1} ротора 2, кото- О рый установлен в два подшипниковых узла 3 и 4. Передний подшипниковый узел 3 содержит упругую опору 5, подшипник б качения и сферический подшипник 7 скольжения, например аэро- 65 статический. Задний подшипниковый узел 4 содержит также упругую опору

8, подшипник 9 качения и сферический подшипник 10 скольжения. Ротор 2 высокочастотного шлифовального шпинделя содержит вал 11 и ротор 12 встроенного. привода 13. Вал 11 на своем переднем конце песет оправку

14 со шлифовальным кругом 15, жестко укрепленную на валу 11, который между передним своим торцом и ротором

12 привода 13 имеет полусферическийшип 16 переднего подшипника 7 скольжения. Полусферический шип 16 подшип-. ника 7 скольжения взаимодействует с вкладышем 17 этого подшипника, причем вкладыа 17 в задней своей части имеет полусферическое отверстие

1S, а в передней - цилиндрическое отверстие 19, На передней части вкладыш 17 имеет внешнюю цилиндрическую поверхность 20, на которую установлено внутреннее кольцо подшипника

6 качения. Между этой цилиндричесKQA поверхностью 20 и задним торцом вкладыша 17 выполнены дисковые лопатки 21 индивидуального привода 22 (например пневмотурбинного)переднего подшипника 6 качения. Сопловой аппарат 23 привода 22 установлен в корпусе 1 между передней упругой опорой 5 и приводом 13 ротора 2 шпинделя. В корпусе 1 в месте установки соплового аппарата 23 имеется радиальное отверстие 24 для подачи масляного тумана. Передний подшипник б качения установлен в упругую опору 5, которая крепится на корпусе 1. Передняя упругая опора

5 (Фиг.3} содержит две концентричные. втулки 25 и 26. Внутренняя втулка 25 - жесткая, цилиндричес- кая и имеет равномерно распределенные по внешней цилиндрической поверхности 27 продольные лыски 28, оканчивающиеся наружными буртами 29

Кроме того, втулка 25 имеет внутреннее цилиндрическое отверстие 30 с кольцевым внутренним буртом 31. Подшипник б качения устанавливается в отверстие 30 втулки 25 до упора внешним кольцом в бурт 31. Внешняя втулка 26 упругой опоры 5 выполнена.цилиндрической с фланцем 32 на своем переднем торце. Фланец 32

,втулки 26 имеет цилиндрическое отверстие 33, а остальная часть 34 втулки 26 имеет отверстие 35 в виде многогранника с количеством граней

36, равным количеству лисок 28 втул- ки 25, при этом грани 36 втулки 26 взаимодействуют с лыск -.ìè 28 втулки

25. Иногограиное отверстие 34 втулки 26 имеет скругленные углы 37.

Между многогранным отверстием 35 части 34 и наружной ее цилиндрической поверхностью 38 втулки 26 вы1065168 полнены пазы 39 в количестве, равном количеству граней 36 в виде хорд, параллельных граням 36. Пазь 39 совместно с многогранным отверстием . 35 образуют многогранный упругий элемент 40, углы 41 которого представляют собой единое целое с фланцем

32. Вал 11 на заднем торце 42 имеет полусферическое отверстие 43, выполняющее роль шипа заднего йодшипника 10 скольжения. Полусферическое отверстие 43 взаимодействует с полу.сферическим передним торцом 44 ва» ла 45 заднего подшипникового узла

4. На задней части вала 45. выполнена цилиндрическая поверхность 46, íà i5 которую установлено внутреннее кольцо заднего подшипника 9 качения.

Между цилиндрической поверхностью

46 и полусферическим торцом 44 выполнены дисковые лопатки 47 индивидуаль-2О ного привода 48. Сопдовой аппарат

49 привода 48 установлен в корпусе

1 межд; задней упругой опорой 8 и приводом 13 ротора 2 шпинделя. В корпусе 1 в месте установки соплового аппарата ".9 имеется радиальное отверстие 50 для подачи масляного тумана. Задний подшипник 9 качения установлен в упругую опору 8, которая крепится в корпусе 1 посредством устройства осевого натяга 51 подшип« ников ротора 2. УсФройство осевого натяга 51 содержит сепаратор 52 с телами 53 качения, которые извне опираются на внутреннюю поверхность отверстия 54 корпуса 1, а изнутрииа цилиндрическую поверхность 55 втулки 56, которая в осевом направлении поджимается в сторону переднего подшипникового узла 3 пружиной 57 с винтом 58,крепящимся в задней крыш- 4О ке 59 корпуса 1. На переднем торце втулки 56 выполнена внешняя втулка

60 (фиг.4} задней упругой опоры 8 за одно целое с втулкой 56. Внешняя втулка 60 (аналогично втулке 26) 45 упругой опоры 8 имеет внешнюю цилиндрическую поверхность 61 и многогранное отверстые 62 с гранями 63, обра зующими правильный многогранник со скругленными углами 64.,Межцу граня- 5ц ми 63 и цилиндрической поверхностью

61 в теле втулки 60 выполнены пазы .

65 в виде хорд втулки 60, парал-. лельные граням 63, в количестве, равном количеству граней 63. Пазы 55

65 совместно с многогранным отверстием 62 образуют упругий элемент

66 .задней упругой опоры 8, причеМ внешние углы 67 упругого элемента бб составляют единое целое с втул- 60 кбй 56. Внутри многогранного отверс= тия 62 смонтирована жесткая цилиндрическая втулка 68, концентричная втулке 60. Втулка 68 имеет на внешней цилиндрической поверхности 69 65 продольные лыски 70 в количестве, равном количеству граней 63, причем лыски 70 взаимодействуют с гранями

63 н оканчиваются наружными буртами 71 на переднем торце втулки 68.

Кроме того, втулка 68 имеет внут.реннее цилиндрическое отверстие 72, в которое монтируется задний подшипник 9 качения до упора во внутренний кольцевой бурт 73, выполненный на заднем торце втулки 68. Вал

11 ротора 2 (Фиг.1) со стороны своего заднего торца имеет осевое глухое цилиндрическое отверстие 74, которое сообщается с отверстиями 75, равномерно распределенными по сферическому шипу 16 н направленными но его радиусам. Вал 45 заднего подшипника 9 имеет осевое сквозное цилиндрическое отверстие 76, которое сообщается на переднем торце вала

45 с отверстиями 77, равномерно распределенными и направленными о радиусам сферического вклады@э. Отверстие 76 вала 45 на заднем торце после него сообщается с коническим осевым отверстием 78, соосным отверстию .76. Втулка 56 на своем переднем торце имеет осевой конический выступ 79, входящий с зазором в ко ннч,кое отверстие 78 и имеющий сквозное осевое цилиндрическое отверстие 80, сообщающееся с отверсгием 81 втулки 56, в которое помещена пружина 57 ° В крышке 59 корпуса

1 выполнено отверстие 82 для подачи сжатого воздуха.

Высокочастотныч шлифовальный шпиндель работает следующим образом.

В момент разгона Масляный туман подается в отверстия 24 и 50 корпуса

1 (фиг.1)н, проходя через сопловые аппараты 23 и 49, передает вращающий момент валам 11 и 45 подшипников б и 9 качения через дисковые лопатки

21 и 47. Вместе с валами 11 и 45 синхронно на подшипниках скольжения получает вращение ротор 2 шпинделя за счет отсутствия зазоров в подшипниках 7 и 10 скольжения. После выхода ротора 2 на стационарную частоту врашения в отверстие 82 крыа. ки 59 корпуса 1 подается сжатый воздух, который через отверстия

81 и 80 втулки 56 и отверстия 76 и 77 вала 45 проходит в задний подшипник 10 скольжения, создавая в нем рабочий зазор между шипом и вкладышем. Далее, через отверстия

74 и 75 вала 11 ротора 2 сжатый воздух подается в передний подшипник 7 скольжения, создавая рабочий зазор между шипом 16 и вкладышем

17. Одновременно с подачей сжатого воздуха включается питание электропривода 13, благодаря чему ротор

2, получая- крутящий момент, выходит на рабочу10 частоту л)1.: деля,, поохогя пр i; —.. : 1 резонансные часто.::::.:=: бу1кда1ощи хс я к Ол е б а 1".. и *ЫХ НИЖЕ PB60iIЕЙ -Ii т 0.1 :::! шпинделя. Это достиг;-:,.е коэ4фициенъов жест« о опор 5 и 8, суммарное кОТОрых Не дол)кно 11ре:3 :й«а :

HHR

ГдЕ С - СуММарЧЫй Ко:М;1>1:н11ЕН: кости y11pyI" их оп ос

М вЂ” суммарная 1<а,;-.::, с и валов I! 11 Ф =3,14

A — рабочая ч;-1.с тат:", ротора 2.

Кроме того „отстрс! «;в Оэ буждаицихся кт1об,". н.;,:.": частоты вращения со сор1 л !.: i" 3 а 1 а с т О T ными в О э му ще.с Д1РЭЕй ПОДШИПНИКОВ 7 И 1 0 .1астота этих возмущений

01:1астоты вращения валов определяется выражением

Н1,» <О „>

"= òîòà вращения валов и 45

«.а тота вращения ротора 2;

«01111чество тел качения в подшипниках б и 9, .:, .«ага мая конструкция высокоi0ã0 шпифовального шпинделя

::,г эд,. ря установке в две упругие. н«»и: иковыс Опоры одинаковой ,:i:ò;:ó«Hèê в сочетании с исполь:::.-<1:;1 <-.. Р РИЧЕСКИХ ПОДШИПНИКОВ ,, -.,;, —.гия, опирающихся на корпус

°: з 1И:1ники качения с допол" ...н индивидуальными приво::,. О.яяет перераспределить в1.ащепия B подшипниковых

:".: роиться от резонансных

c" ïHçHÂ вибрОактиВИОсть

:-i:-,öi::1011Tü качество обработан:.,н эст:-. деталей.

Составитель В. Зайцев

Редактор С. Лисина Техред А. Бабинец Корректор Г . 3гар

Заказ 10971/15 Тираж 742 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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