Шпиндельное устройство
МАШИНА НЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ЗАГОТОВОК, содержащее размещенную с зазором в корпусе гильзу, один конец которой жестко соединен с последним, и установленный в гильзе с возможностью вращения шпиндель, отличающееся тем, что, с целью повышения жесткости и виброустойчивости, оно снабжено расклинивающими элементами, расположенными в радиальном зазоре между гильзой и корпусом, имеющим переменную разность диаметров в осевом направлении.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что расклинивающие элементы выполнены подпружиненными. Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для использования в машинах, имеющих вращающиеся детали типа шпинделей, валов, например, в станкостроении, преимущественно в станках высокой точности. Широко известны в координатно-расточных станках шпиндельные устройства, в которых опоры под шпиндель размещают в гильзе, которая в свою очередь запрессовывается в корпус шпиндельной бабки практически на всю длину. Недостатком данного шпиндельного устройства является трудоемкость изготовления, так как необходимо обрабатывать с высокой степенью точности на значительной длине как наружный диаметр гильзы, так и отверстие под нее в шпиндельной бабке, так как в случае даже небольшого отклонения от соосности оси гильзы и оси отверстия под нее смещается ось шпинделя, что приводит к неисправимому браку обрабатываемых деталей. При такой точной обработке наружных поверхностей небольшие отклонения диаметров гильзы и бабки приводят также к браку деталей. Кроме того, неудобно осуществлять монтаж этого устройства. В случае демонтажа гильзы посадочные диаметры приходят в негодность, так как при этом возможны задиры поверхностей, что в свою очередь приводит к снижению точности обрабатываемых деталей. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является шпиндельное устройство горизонтального координатно-расточного станка мод. 2А459АФ1. Известное шпиндельное устройство содержит корпус, к которому крепится гильза по одному из своих торцов. Такое крепление гильзы обеспечивает возможность изменения угла наклона оси шпинделя относительно корпуса бабки во время монтажа устройства за счет подгонки сопрягаемых поверхностей. Кроме того, последнее позволяет смещение по радиусу шпиндельного устройства в небольших пределах. Все это значительно упрощает как изготовление, так и монтаж шпиндельного устройства. В гильзе с возможностью вращения установлен шпиндель. Однако известное шпиндельное устройство имеет существенные недостатки, а именно низкая жесткость шпиндельного узла, так как второй конец гильзы не закреплен и, следовательно, возможно отклонение оси шпинделя от оси гильзы. Потеря жесткости шпиндельного узла нежелательна для любых машин, а для высокоточных станков, таких как координатно-расточные или координатно-шлифовальные, недопустима, так как низкая жесткость шпиндельного устройства является одной из главных причин потери точности станка, а следовательно, и ухудшения геометрии обрабатываемых поверхностей. Вибрация свободного конца гильзы приводит к ухудшению чистоты обрабатываемых деталей, износу подшипников и уменьшению стойкости инструмента. Целью изобретения является повышение жесткости и виброустойчивости шпиндельного устройства. Указанная цель достигается тем, что шпиндельное устройство, содержащее размещенную в корпусе гильзу, одни конец которой жестко соединен с последним, и установленный в гильзе с возможностью вращения шпиндель, снабжено расклинивающими элементами, расположенными в радиальном зазоре между гильзой и корпусом, имеющим переменную разность диаметров в осевом направлении. Расклинивающие элементы выполнены подпружиненными. На фиг. 1 изображен общий вид шпиндельного устройства при вертикальном размещении шпинделя и использовании расклинивающих элементов в виде шариков; на фиг. 2 то же, при использовании расклинивающих элементов в виде роликов; на фиг. 3 общий вид устройства при горизонтальной размещении шпинделя и использовании расклинивающих элементов в виде шариков; на фиг. 4 то же, при использовании расклинивающих элементов в виде роликов. Шпиндельное устройство содержит корпус 1, размещенную в нем гильзу 2, внутри которой на подшипниках 3 смонтирован шпиндель 4. Один конец гильзы 2 крепится к корпусу 1 через бурт 5 винтами 6. Между другим концом гильзы 2 и корпусом 1 расположены расклинивающие элементы 7. Последние могут быть выполнены или в виде шариков, расположенных в радиальном зазоре, образованном корпусом 1 и конусной поверхностью а, выполненной на другом конце гильзы 2, или в виде роликов, расположенных также в радиальном зазоре, который образован корпусом 1 и скругленной поверхностью b, например, по радиусу гильзы 2. Использовать ролики в качестве расклинивающих элементов целесообразно при тяжелых режимах работы или в случае изготовления корпуса и гильзы из мягкого материала. В случае горизонтального размещения шпинделя или вертикального расположения, но работающего в тяжелом режиме, расклинивающие элементы 7 поджаты пружиной 8, расположенной между расклинивающими элементами 7 и крышкой 9, закрепленной на корпусе 1 винтами 10. Причем в этом варианте расклинивающие элементы в виде шариков располагаются в радиальном зазоре, образованном конусной поверхностью а гильзы 2 и конусной поверхностью с корпуса 1, а расклинивающие элементы в виде роликов размещены в радиальном зазоре, например, по радиусу поверхности d корпуса 1. Такое выполнение в каждом конкретном случае корпуса и гильзы обеспечивает выполнение зазора с переменной разностью диаметров в осевом направлении. Устройство работает следующим образом. В случае вертикального расположения шпинделя при монтаже гильза 2 помещается в корпус 1 с зазором, нижний конец гильзы 2 закрепляют, а в радиальный зазор между корпусом 1 и гильзой 2 закладывают расклинивающие элементы 7, выполненные в виде шариков или в виде роликов. Расклинивающие элементы 7 под действием собственного веса проваливаются в радиальный зазор до тех пор, пока не коснутся внутренней поверхности корпуса 1 и наружной поверхности гильзы 2. В процессе работы шпиндельного устройства смещения гильзы 2 не будет, так как каждый заклинивающий элемент провалится под действием собственного веса лишь на свою глубину. Выталкивания заклинивающих элементов также не будет, т. к. угол 
угол между поверхностями корпуса и гильзы, меньше 1/2 суммы углов трения сопрягаемых материалов. Таким образом, шпиндель будет всегда при работе поджат. При вращении шпинделя 4 верхний (свободный) конец гильзы 2 не будет вибрировать, т.к. при малейшем отклонении оси гильзы 2 от оси шпинделя 4 расклинивающие элементы 7 будут автоматически под действием собственного веса выбирать зазор между гильзой и корпусом с той или другой стороны от оси гильзы 2. Таким образом, верхний конец гильзы 2 будет всегда заклинен без смещения в радиальном направлении. В случае горизонтального или вертикального расположения шпинделя, работающего в тяжелых режимах, при монтаже гильза 2 размещается в корпусе 1 с зазором. Нижний конец гильзы 2 закрепляют винтами 6, а в радиальный зазор между корпусом 1 и гильзой 2 закладывают расклинивающие элементы 7, выполненные в виде шариков или в виде роликов, после чего последние поджимают крышкой 9 через пружины 8. Под действием пружин 8 расклинивающие элементы 7 проваливаются в радиальный зазор до тех пор, пока каждый из них не коснется внутренней поверхности корпуса 1 и наружной поверхности гильзы 2. В процессе вращения шпинделя 4 верхний конец гильзы 2 не будет отклоняться от своей оси, а также вибрировать, т.к. зазоры выбраны, а вытолкнуть расклинивающие элементы невозможно в виду того, что угол меньше 1/2 суммы углов трения сопрягаемых материалов и, кроме того, еще действует сила пружин 8, которая также препятствует выталкиванию расклинивающих элементов. При малейшей вибрации зазор между гильзой и корпусом автоматически выбирается с помощью пружин. В результате того, что расклинивающие элементы, которыми снабжено шпиндельное устройство (шарики или ролики), постоянно поджимают верхний конец гильзы, то жесткость как гильзы, так и шпиндельного устройства в целом возрастает. Это приводит в свою очередь к улучшению геометрии обрабатываемых деталей, к увеличению долговечности работы шпиндельного устройства. В связи с тем, что расклинивающие элементы под действием собственного веса или с помощью пружин или с помощью веса и действия пружин постоянно автоматически выбирают зазор, образовавшийся в результате отклонения оси шпинделя от оси гильзы, то практически при работе предлагаемого шпиндельного устройства ликвидируется вибрация гильзы, а следовательно, устраняется разбивка отверстий под шпиндель. Это значительно уменьшает износ подшипников, повышает долговечность работы шпиндельного устройства, повышает точность обработки деталей, повышает стойкость инструмента.
Формула изобретения
1. ШПИНДЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее размещенную с зазором в корпусе гильзу, один конец которой жестко соединен с последним, и установленный в гильзе с возможностью вращения шпиндель, отличающееся тем, что, с целью повышения жесткости и виброустойчивости, оно снабжено расклинивающими элементами, расположенными в радиальном зазоре между гильзой и корпусом, имеющим переменную разность диаметров в осевом направлении. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что расклинивающие элементы выполнены подпружиненными.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
