Шпиндель металлорежущего станка

 

ШПИНДЕЛЬ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО СТАНКА, содержащий вал, установленный на передней и задней опорах, вьшолненных на радиально-упорных подшипниках качения, размещенные межн ду передней и задней опорами вала электромагнит, воздействующий на вал в осевом направлении, и преобразователь осевых смещений вала в электрический сигнал, соединенный с обмоткой элекгромапшта через систему управления, соt 5 11 17 и 15 а I 1 11 И я i 7 t . //.////.// стоящую из усилителя, задающего в , суммирующего устройств и усилителя мощности, отличающийся тем, что, с целью контроля точности вращения и осевого положения вала, последний между передней в задней ошфамв имеет аттестованный участок, офазова ный цилиндрической и двумя коническими поверхностями, причем шпиндель дополнительно снабжен преофазователем радиальной вифации вала в электричеокий сигнал, Ефисоедииенным к электронной схеме, включающей усилитель, детектор огибающей, пиковый детегакф и микроампермегр, а система управления электромагнита дополнительно снабжена фазочувствительным детект Ч)ом в мищюW ампермётром, имеющим нуль посредине щкалы, при этом прео азователь радиальной вибрации вала взаимодействует с шллшшринеской поверхностью аттестованного участка вала, а преобразователь осевых смещений - с коническй ш поверхностями .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) g(5D В 24 В 41/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:; . К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ!

tfиаи rSfJl 1 tt tt

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3537875/25-08 (22) 11.01.83 (46) 28.02.84. Бюл. М 8 (72) В. Т. Минченя, Н. Т. Мйнченя, П. А, Удовидчик, В. И. Адашкевич и В. Г. Смирнов (71) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (53) 621.947 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 795913, кл. В 24 В 41/04, 1979. (54) (57) ШПИНДЕЛЬ МЕТАЛЛОРЕЖУШЕГО СТАНКА, содержащий вал, установленный на передней и задней опорах, выполненных на радиально-упорных подшипниках качения, размещенные меж ду передней и задней опорами вала электромагнит, воздействующий на вал в осевом направлении, и преобразователь осевых смешений вала в электрический сигнал, соединенный с обмоткой электр<» магнита через систему управления, состоящую из усилителя, задающего и, суммирующего устройств и усилителя мощности,отличающийся тем, что, с целью контроля точности вращения и осевого положения вала, последний между передней и задней опорами имеет аттестованный участок, образованный килиндрической и двумя коническими поверхностями, причем шпиндель дополнительно снабжен преобразователем радиальной вибрации вала в электрический сигнал, присоединенным к электронной схеме, включающей усилитель, детектор огибающей, пиковый детектор и микроамперметр, а система управления электромагнита дойолнительно снабжена фазочувствительным детектором и микроамперметром, имеющим нуль посредине шкалы, при этом преобразователь радиальной вибрации вала взаимодействует с,двпиндрииеской поверхностью аттестованного участка вала, а преобразоватвль осевых смещений вала - с коническими поверяностями, 107 62 69

Изобретение относится к станкострое-, нию и может быть использовано преиму-, щественно s шлифовальных станках для обработки колец подшипников качения.

Известны шпиндели металлорежущих станков, содержащие вал, установлею. ный на передней и задней опорах, выполненных на радиальнс -упорных подшипниках качения, размещенные между передней и задней опорами вала электромагнит, воздействующий на вал в осевом направлении, и преобразователь осевых смешений вала в электрический сигнал, соединенный с обмоткой электромагнита через систему управления, состоящую из усилителя, задающего и суммирующего устройств и усилителя мощности (1).

Недостатком известных шпинделей является отсутствие контроля точности вращения и осевого положения вала.

Цель изобретения - контроль точности вращения н осевого положения вала.

Поставленная цель достигается тем, что в шпинделе металлорежущего станка, >5 содержащего вал, установленный на передней и задней опорах, выполненных на радиально-упорных цодшниниках asчения, размещенные между передней и задней опорами вала электромагнит, 30 воздействующий на вал в осевом. направлении, и преобразователь осевых смещений вала в электрический сигнал, соединенный с обмоткой электромагнита через систему управленияi состоящую из í лителя, задающего и суммирующего уст ройств и усилителя мощности, вал между передней и задней опорами имеет аттестованный участок, образованный цилиндрической. и двумя коническнми поверхно- 4О стямн, причем шпиндель дополнительно снабжен преобразователем радиальной вибрации вала в электрический сигнал, присоединенным к электродной схеме, включающей усилитель, детектор огибаю 5 . щей, пиковый детектор и микроамперметр, а система управлен ия электромах нита дополнительно снабжена фазочувствительным детектором и микроамперметром, имеющим нуль посредине шкалыпри этом преобразователь радиальной вибрации вала взаимодействует с цилиндрической повер хностью аттестованного участка вала, а преобразователь осевых смещений вала - с коническими поверхностями.

На чертеже показана схема конструк ции предлагаемого шпинделя металлор . жущего станка.

Шпиндель содержит корпус 1, вал 2 с концами 3 и 4 для закрепления шлифовального круга и шкива Ф . Концы вала

2 закреплены во внутренних кольцах рад)сально-упорных шарикоподшипников - 5, 6 и 7,8, наружные кольца которых установлены в корпусе 1. Причем наружные кол ца подшипников 7 и 8 задней опоры помешены в промежуточную втулку 9, которая имеет воэможность перемешаться в корпусе 1 под действием находящегося в отверстиях ее торца пружин 10 взаимодействующих с торцом чашеобразнож электромагнита 11, жестко зафиксированного в корпусе 1. Полюсный конец элеи тромагнита 11 выполнен с внутренней конусностью и pacaonaraercs с зазором относительно конусной насадки 12, помещенной на валу 2 и изготовленнойферромагнитного материала с высокой, магнитной проницаемостью и большим удельным электрическим сопротивлением.

В корпусе 1 имеются два диаметрально расположенных паза 13 и 14, в которых . закреплены вставки 15 и 16 из немат нитного металла, содержащие катушки

17 - 20, соединенные со вставками эпоксидной смолой. Катушки 17 и 18 образуют дифференциальный бесконтакт ный индуктивный преобразователь радиальной вибрации вращающегося вала 2, а катушки 19 и 20 - дифференциальный преобразователь осевого смещения вала в электрические, сигналы. Катушки 17 и

18 расположены концентрично по нормали к цилиндрической части аттестованиого участка 21, выполненного на валу 2, а катушки 19 и 20 - по нормали к кони. ческим поверхностям этого участка.

Выводные проводники катушек 17 и

18 располагаются в кольцевой канавке

22 и подсоединены к электронной схеме, состоящей из усилителя (У1) 23, детек тора огибающей (ДО) 24, пикового детектора (ПД) 25 и микроамперметра 26.

Проводники от катушек 19 и 20 располагаются в продольной канавке 27 и по „соединены к электронной схеме авто матического поддержания осевого перемещения вала в установленных пределах,,которая состоит иэ усилителя (У2) 28, :суммиру анего устройства (СУ) 29, зцдающего устройства (ЗУ) ЗО, усилителя мощчостч (УМ) 31, соединенного с обмоткой электромагнита 11. Кроме того, в этой схеме имеется фазочувствительный детектор (ФД) 32, соединенный с микроз 107 амперметром 33, имеюшйм нуль посередине шкалы.

Шпиндель работает следующим образом

С помощью пружин 10 создается оптимальный предварительный осевой натяг в Опорных шарикоподшипниках 5 - 8.

Затем шпинделю сообщается рабочая частота вращения. Колебания вала относительно корпуса 1 преобразуются бескон тактным индуктивным преобразователем, t 0 состоаицим из диаметрально расположенных катушек 17 и 18, в электрические сигналы, которые после усиления с помо; . щью усилителя 23 подаются на детек тор 24 огибающей. Ог него через пико- >s вый детектор 25 на микроамперметр

26, по шкале которого определяется максимальная амплитуда радиальной вибрации °

После создания осевого цредварител ного натяга посредством пружины 10 между полюсами сердечников катушек 19 и. 20 бесконтактного индуктивного преобразователя осевого перемещения и к< ническими поверхностями участка 21 устанавливается определенный зазор.

Затем производится балансировка элекъфоиной схемы, включающей усилитель 28, фаэочувствительный детектор 32 и микроамперметр 33, esreJ1b KoTopoFo aps полной балансировке устанавливается в нулевое положение, находящееся в данном микроамнерметре посередине шкалы.

В этом случае на выходе схемы сигнала

6269 4 нет. Если теперь валу 2 сообщать щи@о перемещения влево или вправо, то стрел ка указателя тоже будет отклоняться от нулевого положения в соответствии с направлением перемещения вала 2. При этом возникающий сигнал подается на суммирующее устройство 29, где сравнивается с установленным сигналом зада ющего устройства. 30. При превышении им сигнала с задающего устройства аро-. исходит их йычитание и последующее усиление сигнала рассогласования с помощью усилителя 31 мощности> который увеличивает ток в электромагните.ll до тех пор, пока развиваемое им осевое усилие, приложенное к конусной насадке 12 на валу 2 не уравновесит ту осевую . нагрузку, которая вызвала это перемещение. Данная система построена иа статическом принципе автоматического регулирования, что обесаечивает стабильность поддержания регулируемой величины. Осевое положение вала на радиально-упорных шарикоподшипниках с пружинным созданием осевого натяга в динамике (api болыцих частотах вращения} обычно не соответ ствует положению в статике.

Таким образом, предлагаемый шпиндель позволяет вести непрерывный контроль точности вращения и осевого положения вала и тем саьым не допускать эксплуатацию шпинделя нри выходе точности вращения за пределы допуска.

Составитель В. Платонов

Редактор Ю. Середа Техред Т. Маточка Koppemop Г. Orap

Заказ 604/14 Тираж 737 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