Шлифовальная головка

 

Изобретение относится к области станкостроения, может быть использовано преим тцественпо на внутришлифовальных станках, и позволяет повысить точность обработки деталей путем коррекции спектра вибраций и подавления автоколебант. В процессе шлифования в момент нахождения ка над y4acTKdNf впадины опорной поверхности шпивделя 2 и Kopnj ca I кольцо подшипника прогибается. При этом увеличивается зазор между кольцом и шариком и уменьшается контактная жесткость смазочного слоя. В моSi СЛ С го 00 QD СО

СОЮЗ СОВЕ ТСНИХ

СО).)ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (б)) 4 В 24 В 41/04

В) Р((;11--:.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3885995/31-08 (22) 1 1.04.85 (46) 23.12.86. Бюл. ¹ 47 (71) Северо-Западньп заочный политехнический институт и Ленинградский политехнический институт им.

M.È. Калинина (72) Б.И. Никулин, В.M. Рогачев, А.И. Федотов, В.А. Кудинов, С.Е.Бонрара, Б.A. Гречушников, И.Я. Данильченко и Б.О. Дубовецкий (53) 621.923.9(088.8) (56) Нпиндельные узлы прецизионных станков HHHMAIII С-). — M.: Станкостроение, 1975, с. 77, рис. 22 б.

„„SU, 1278193 А 1 (54) ПХП1"=- ОВАЛЫ)АЯ ГОЛОВКА (57) Изобретение относится к области станкостроения, может быть использогано преимущественно на внутришлифовальных станках, и позволяет повысить точность обработки деталей путем коррекции спектра вибраций и подавления автоколебаний. В процессе шлифования в момент нахождения шарика над участком впадины опорной поверхности шпинделя 2 и корпуса l кольцо подшипника прогибается. При этом увеличивается зазор между кольцом и шариком и уменьшается контактная жесткость смазочного слоя ° В моI 278 193

1О мент нахождения шарик» над учас.тким выступа контактная жесгкост между шариком и кольцом повышается. При расположении на опорной поверхности ппгинделя участков с пазами, периоди0 чески повторяющимися через 120 ., контактная жесткость в подпппптик» периодически изменяется с утроенной частотой вращения шпинделя. При этом

Изобретение относится к станкостроению и может быт ь ис поль э ов ано .преимущественно на внутришлифовальных станках, Цель изобретения — повышение точности обрабатываемой поверхности детали путем коррекции спектра вибраций и подавления автоколебаний шпинделя»

На фиг. 1 показана пытифовальная головка в сборе; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг, 1; на фиг. 3 — сечение Б-Б на фиг. 1.

Шлифовальная головка содержит кор— пус 1, шпиндель 2 и подшипники 3 и 4 качения, установленные на опорные поверхности шпинделя и корпуса.

На опорных поверхностях корпуса l и шпинделя 2 под посадочными поверхностями колец подшипников выполнены пазы с переменным угловым шагом Я. и

1 переменной протяженности I Эти nai раметры связаны для смежных лазов завис имо ст ью

+ 1 I; +1,„ т. и где m u n — натуральные числа„ напримеры, при убывании шага Ч, и

1 протяженности пазов т ; в окружном направлении m = 3, и = 4.

На опорных поверхностях шпинделя пазы переменной протяженности периодически повторяются в окружном наи правлении, например, через 120 о

Внутри углового шага = 120 выполнено 2+1 пазов переменной протяженности с переменным угловым шагом.

Величина углового шага определяется выражанием возникают параметрические колебания в подпгипниках и вибрации шпинделя с той же частотой, которые подавляют автоколебания шпинделя при обработке.

Полное подавление автоколебаний обеспечивается выбором частицы вращения шпинделя и углового ma— га протяженности участков

3 ил.

И - +1 тП вЂ” n

Y.= г (-) о m и т.

m-и (-)

На опорной поверхности корпуса 1

5 пазы выполнены такой же протяженности по угловому шагу на секторном участке, к которому шпиндель 2 поджимается в радиальном направлении в процессе эксплуатации головки. На переднем и заднем концах шпинделя 2 пазы одинаковой в окружном направлении протяженности совмещены B поперечном сечении; Пазы выполнены на полной длине опорной поверхности под кольцаI5 ми подшипников и образуют выступы, ширина которых может быть одинаковой.

Глубина h пазов превьппает на 2-3 мкм половину натяга, создаваемого при посадке колец подшипников на опорные

20 поверхности. Например, на шпинделе глубина h пазов вьптолнена равной

6 мкм и превьппает на 3 мкм половину величины натяга в посадке внутреннего кольца, который составляет 34 1ткм,, а в другом варианте посадки кольца на шпиндель с зазором 1-2мкм глубина h пазов выполнена равной

3 мкм. Глубина h пазов на опорной поверхности корпуса 1 выполнена рав30 ной 3 мкм при установке наружного кольца подшипника в корпусе с зазором 3-6 мкм. Например, на опорной IIo верхности шпинделя 2 диаметром 40 мм под кольцами подшипников выполнено три группы пазов переменной протяженности, расположенных в окружном направлении через 120 . Глубина h пазов 3 мкм, а ширина выступов на шпинделе 4 мм. Смежные :пазы расположе40 ны с переменным угловым шагом, равным P,51,7, М 38,8 и Я 29,5,а

1278!93 их протяженность в окружном направлении равна 1„ 12,9, 1 9,7 и Х

7,2 мм. Протяженность пазов и выступов по угловому шагу на опорной поверхности корпуса 1 выполнена такой же.

Предлагаемое изобретение обеспечивает периодическое изменение, например через 120, жесткости внутреннего кольца подшипника, установ- 1О ленного на опорной поверхности шпинделя, и подавление вибраций шпинделя на собственной частоте. Изменение углового шага Ч . между смежными пазами

1 переменной протяженности „ на опор- 15 ных поверхностях шпинделя и корпуса f +1 7. + l m по зависимости -1 — = -> — — — = обеспечивает возможность модуляции жесткости колец подшипников на участ-20 ках смежно расположенных пазов и возникновение многочастотных параметрических колебаний подшипников, коррекцию амплитуд колебаний подшипников и шпинделя с частотой, кратной частоте 25 вращения шпинделя, и подавление автоколебаний при обработке-.

Работа шлифовальной головки состоит в сл едующем .

Шлифовальному шпинделю 2 сообщают 30 вращение, а в подшипники 3 и 4 качения вводят смазывающее вещество. При вращении шпинделя 2 r внутренним кольцом подшипника и качении шариков в смазочном слое подшипников 3 и 4 возникает сила сопротивления, которая имеет немонотонную скоростную зависимость. При этом имеют место колебания шпинделя на собственной частоте Р. При вращении шпинделя 2 и ка-40 чении шариков, которые имеют отклонения диаметральных размеров, на беговых дорожках колец подшипников возникает переменное давление шариков на смазочный слой и на кольца подшип-45 ников и изменяется зазор между шариками и кольцами, а следовательно, изменяется и контактная жесткость смазочного слоя. При этом в переходном процессе возникают параметричес- 50 кие колебания в подшипнике, которые приводят к вибрациям шпинделя 2 с частотой, кратной частоте его вращения.

В процессе шлифования в момент введения обрабатываемой детали в контакт с шлифовальным кругом, который установлен :а Й реднем конце шпинделя 2, под действием силы резания возникает упругий радиальный натяг шпинделя 2 в подшипниках 3 и 4 и давление шариков на беговые дорожки колец и опорные поверхности шпинделя 2 и корпуса 1 на секторном участке. В момент нахождения шарика над участком впадины опорной поверхности шпинделя 2 и корпуса l кольцо подшипника прогибается. При этом увеличивается зазор между кольцом и шариком и уменьшается контактная жесткость смазочного слоя. В момент нахождения ша1 рика над участком выступа опорной по- верхности шпинделя 2 к корпуса I устраняется прогиб колец подшипника, уменьшается зазор между шариком и кольцами. При этом повьппается давление шарика на смазочный слой и контактная жесткость между шариком икольцами. При расположении на опорной поверхности шпинделя 2 участков с пазами >.еременной протяженности чео рез 9 = 120, жесткость колец и контактная жесткость в подшипнике периодически изменяется с частотой равной утроенной частоте вращения шпинделя 2. При этом возникают параметрические колебания в подшипниках и вибрации шпинделя 2 с частотой f о которые подавляют автоколебания шпинделя при обработке. Причем полное подавление автоколебаний обеспечивается выбором частоты вращения шпинделя и!и углового шага Ч, протяженности участков с пазами переменной протяженности из условия того, что частота вибраций превышает собственную частоту шпинделя Р. Выполнение на опорных поверхностях корпуса 1 и шпинделя 2 пазов с переменным углоным шагом P..и переменной протяжен1 ности, изменяемыми по зависимости

4+1 Х +1 m

Л -- = Е

Ч; 1, и обуславливает изменение жесткости колец подшипников и жесткости смазочного слоя между шариками и кольцами с переменным периодом и параметрические колебания подшипников со шпинделем с широким спектром кратных частот r d и коррекцию амплитуд колебаний шпинделя с частотами, кратными частоте его вращения. За счет этого с одной стороны уменьшается уровень параметрических колебаний с любой указанной частотой r. Q и амп1

1" 78193 литуды вибраций с частотой, равной удвоенной частоте вращения шпинделя, а с другой стороны расширяется диапазон частот, в котором наступает 5 полное подавление автоколебаний шпин.деля на первой и последующих гармониках, Формула и з обретения

Шлифовальная головка, содержащая корпус и шпиндель с подшипниками качения, установленными на их опорных поверхностях, о т л и ч а ю щ а я— с я тем, что, с целью повышения точности обработки, на опорных поверхностях шпинделя и корпуса выполнены участки с пазами переменного углового шага, при этом на шпинделе участки с пазами периодически повторяются в окружном направлении и пазы одинакового углового шага на обоих опорах шпинделя совмещены в поперечном сече ии, а на корпусе пазы в опорах выполнены диаметрально противоположно и только на участках, воспринимающих радиальную нагрузку.

l278193

Составитель В. Зайцев

Редактор Е. Папп Техред Л. Сердюкова Корректор Л.

Заказ 6795/14 Тираж 740 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная,4