Шпиндельный узел

 

Изобретение относится к шпиндельным узлам станков с высокой частотой вращения вала. Целью изобретения является повышение производительности за счет повышения частоты вращения шпинделя. Шпиндельный узел металлорежущего станка содержит вал 29, установленный в корпусе 1 на опорах. передняя из которых выполнена в виде пары конических роликоподшипников 4,5 и двух радиальньк шариковых подшипников 6,7, причем подшипники 4,5 установлены с натягом между телами качения и боковыми дорожками, а подшипники 6,7 - с зазором. В корпусе 1 установлен механизм создания натяга или зазора в подшипниках, выполненный в виде подвижного полого цилиндра 3, в котором выполнена проточка для посадки наружного кольца подшипника 5, а торец его установлен с возможностью контактирования с наружным кольцом подшипника 7. Перемещением цилиндра 3 в конических роликовых подшипниках 4,5 создается натяг или зазор. При создании зазора в передней опоре работают радиальные шарикоподшипники . 1 ил. с U9 (Л 9. /4 22 2« 2J 26 27 28 25 Л7 №

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (5П 4 В 23 В 19/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

7б

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3986647/25-08 (22) 10. 12.85 (46) 15 04 8?. Бюл . ¹ 14 (71) Ивановское специальное конструкторское бюро расточных станков (72) В.Ф.Сохряков (53) 621.94 1.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1135558, кл. В 23 В 19/02, 1985. (54) ШПИНДЕЛЬНЬЁ УЗЕЛ (57) Изобретение относится к шпиндельным узлам станков с высокой частотой вращения вала. Целью изобретения является повышение производительности за счет повышения частоты вращения шпинделя. Шпиндельный узел металлорежущего станка содержит вал 29., установленный в корпусе 1 на опорах, „„SU„,, 1303270 А 1 передняя из которых выполнена в виде пары конических роликоподшипников

4,5 и двух радиальных шариковых подшипников 6,7, причем подшипники 4,5 установлены с натягом между телами качения и боковыми дорожками, а подшипники 6,7 — с зазором. В корпусе 1 установлен механизм создания натяга или зазора в подшипниках, выполненный в виде подвижного полого цилиндра 3, в котором выполнена проточка для посадки наружного кольца подшипника 5, а торец его установлен с возможностью контактирования с наружным кольцом подшипника 7. Пер емещением цилиндра 3 в конических роликовых Я подшипниках 4,5 создается натяг или зазор. При создании зазора в передней опоре работают радиальные шарикоподшипники. 1 ил.

130327

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в шпиндельных узлах станков с высокой частотой вращения.

Цель изобретения — повышение производительности путем повышения частоты вращения на чистовых и получистовых операциях изменением зазора-натяга в опорах шпинделя.

На чертеже изображен шпиндельный 1ц узел, разрез.

Шпйндельный узел металлорежущего станка собран в корпусе 1, который установлен в шпиндельной бабке 2. Передняя опора шпинделя 3 состоит из двух пар прецизионных подшипников качения: роликовых конических 4 н 5 и шариковых радиальных 6 и 7, причем подшипники 4 и 5 установлены с натягом между телами качения и беговыми 2Р дорожками колец, а подшипники 6 и 7с зазором.

В передней части шпиндельного узла установлен роликовый конический подшипник 4 . Наружное невращающееся кольцо подшипника 4 расположено в ,отверчтии корпуса 1, своим правым торцом упирается в запрессованную в корпус 1 втулку 8 и зафиксировано от осевого перемещения через невращаю- 3Р щееся кольцо 9 лабиринтного уплотнения фланцем 10, который с помощью крепежных винтов закреплен на левом внешнем торце корпуса 1.

1 35

Внутреннее вращающееся кольцо подшипника 4, а также внутренние кольца подшипников 5-7 запрессованы в полый (фрезерный) шпиндель 3 и через проставные кольца 11-13, вращающееся 4р кольцо 14 лабиринтного уплотнения и фланец 15 шпинделя 3 зафиксированы от осевого перемещения фланцем 16, который закреплен винтами на торце шпинделя 3. Наружные невращающиеся кольца радиальных шариковых подшипников

6 и 7 установлены во внутреннем отверстии запрессованной в корпус 1 втулки 8. Между наружными невращающимися кольцами подшипников 6 и 7 установлен упругий элемент — пружина 17 сжатия, а между наружными невращающимися кольцами подшипников 4 и 6 установлено проставное кольцо 18. Все наружные кольца подшипников 4-7 устано- 55 влены в отверстия по высокому квалитету точности.

Подшипник 5 своим наружным невращающимся кольцом установлен в проточ0 2 ке, выполненной в корпусе цилиндра

19, и зафиксирован от осевого перемещения в проточке цилиндра 19 пружинным упорным кольцом 20, Между кольцом 20 и торцом подшипника расположено проставное кольцо 21, Цилиндр 19 установлен в корпус 1 по двум сопрягаемым круглым поверхностям,. выполненным с высоким квалитетом точности и с возможностью осев ог о пер ем еще ни я .

Задняя опора полого шпинделя 3 выполнена на подшипниках 22 и 23 такого же типа, что и подшипники 6 и 7, расположенные в передней опоре шпинделя.

Между подшипниками 22 и 23 установлены проставные кольца 24 и 25 для устранения бокового зазора, что осуществляется путем подгонки кольца 25 (уменьшение по высоте) с разноразмерностью колец по высоте на величину осевого зазора в обоих подшипниках.

Подшипники 22 и 23 закреплены на полом шпинделе 3 через проставное уплотнительное кольцо 26 и зубчатое колесо 27 гайкой 28.

Внутри полого шпинделя 3 расположен выдвижной шпиндель 29, вращение и крутящий момент на который передается шпонками 30, закрепленными на полом шпинделе 3 и взаимодействующими с пазами, расположенными на выдвижном шпинделе 29.

Работа шпиндельного узла при черновом точении, фрезеровании осуществляется при работе передней опоры шпинделя 3 на роликовых конических подшипниках 4 и 5. Для этого цилиндр

19 своим приводом (не показан), например эксцентриковым механизмом, перемещается в правое положение, а вместе с ним перемещается вправо и невращающееся наружное кольцо подшипника 5, так как оно зафиксировано в отверстии цилиндра 19 пружинным упорным кольцом 20. При этом перемещении устраняются зазоры между роликами и взаимодействующими с ними беговыми дорожками подшипника 5, перемещается вправо полый шпиндель 3, так как внутреннее кольцо подшипника 5 зафиксировано на полом; шпрнделе 3 от осевого перемещения. Одновременно с перемещением полого шпинделя 3 вправо перемещается внутреннее кольцо подшипника 4, установленное и зафиксированное на полом шпинделе 3, до полного

1303270 устранения зазоров между роликами и взаимодействующими с ними беговыми дорожками подшипника 4. Так как наружное кольцо подшипника 4 не имеет осевого перемещения, то при дальнейшем перемещении цилиндра 19 устанавливается натяг между роликами и беговыми дорожками наружных и внутренних колец подшипников 4 и 5. Величина этого натяга определяется усилием, 10 развиваемым механизмом, транспортирующим цилиндр 19. Подшипники 6 и 7 перемещению полого шпинделя 3 не препятствуют, так как они в осевом направлении относительно втулки 8 не -f5 зафиксированы. Также не препятствуют осевому перемещению шпинделя 3 и подшипники 22 и 23, так как они не имеют осевой фиксации.

Таким образом, радиальную и осевую20 составляющие технологических сил резания в передней опоре шпиндельного узла принимают роликовые конические подшипники 4 и 5, в этом положении шпиндельный узел предназначен для ра-2 боты при черновых режимах резания.

Часть радиальной нагрузки в передней опоре шпиндельного узла принимают и радиальные шариковые подшипники

6 и 7. Но величина этой нагрузки про- 30 порциональна отношению радиальных жесткостей групп подшипников 4,5 и

6,7, что составляет малую величину и не превышает грузоподъемность радиальных шариковых подшипников. 35

Второе фиксированное положение шпиндельного узла соответствует ра- боте станка, в частности шпиндельного узла, на получистовых и чистовых режимах резания, т.е. работе передней40 опоры полого шпинделя 3 на радиальных шариковых подшипниках 6 и 7.

Дпя приведения шпиндельного узла в это положение необходимо цилиндр.

19 переместить в осевом направлении в левое положение. При этом движении цилиндра 19 перемещается влево наружное невращающееся кольцо подшипника

5, устраняется натяг и в дальнейшем возможен зазор между роликами и беговыми дорожками наружных и внутренних колец подшипников 4 и 5. При этом движении перемещается влево и начинает воздействовать на наружное коль- цо подшипника 7 проставное кольцо 20, расположенное в том же отверстии цилиндра 19, в котором размещен подшипник 5. Наружное кольцо подшипника 7 также перемещается влево, так как в левом направлении оно не зафиксировано, до тех пор, пока не выберется этим движением осевой зазор в подшипнике 7. После этого перемещается весь подшипник 7, вместе с ним полый шпиндель 3, а также все элементы, расположенные на полом шпинделе 3. При перемещении полого шпинделя 3 влево наружное невращающееся кольцо подшип-: ника 6 влево не перемещается, так как оно своим левым торцом упирается в проставное кольцо 18, которое, в свою, очередь, упирается в торец невращающегося чаружного кольца подшипника 4, не имеющего осевого перемещения. Вследствие этого перемещение происходит только на величину суммарного бокового зазора подшипников 6 и

7, при этом упругий элемент — пружина 17 — сжимается, создавая натяг между рабочими телами подшипников— шариками — и беговыми дорожками колец подшипников. Натяг создается в обоих подшипниках 6 и 7, При этом положении полого шпинделя 3 в роликовых конических подшипниках 4 и 5 между роликами и беговыми дорожками колец подшипников натяг пропадает и возможен зазор.

Таким образом, полый шпиндель 3 при работе с высокими частотами вращения базируется в передней опоре только на радиальных шариковых подшипниках 6 и 7, в то время как роликовые конические подшипники в работе не участвуют, т.е. не принимают ни осевой, ни радиальной составляющих от технологических сил резания.

Формула изобретения

Шпиндельный узел металлорежущего станка, содержащий шпиндель, установленный в корпусе через конические роликоподшипники в передней опоре, и механизм создания зазора-натяга в подшипниках, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, он дополнительно снабжен одним или более радиальным шарикоподшипником, расположенным в передней опоре между коническими роликоподшипниками, а механизм создания зазора-натяга выполнен в виде полого цилиндра с расточкой, установленного на шпинделе между опорами с возмож I:3)) 32 7() Составитель А.Абрамов

Техред Л.Сердюкова Корректор А.Обручав

Редактор А.Огар

Заказ 1248/12

Тираж 976 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г ° Ужгород, ул.Про«ктная,4 ностью осевого перемещения, при этом наружное кольцо конического роликоподшипника смонтировано в отверстии, а радиальный шарикоиодшипник установлен с возможностьк взаимодействия наружного кольца с торцом полого цилиндра.