Шпиндельный узел

 

Изобретение относится к станкостроению , а именно к шпиндельным узлам с изменяемой осью вращения и 19 29 4 30 25 управляемым осевым перемещением шпинделя . Целью изобретения является расширение технологических возможностей шпиндельного узла. Указанная цель достигается благодаря выполне- . нию цилиндрического корпуса 1 с элементами 7-12 оребрения сферообразной формы, размещенными на конической втулке 6, на внутренней поверхности которой выполнены идентичные элементы 13-18 оребрения. Расположение элементов оребрения принято в последовательном чередовании корпусных за элементами конической втулки 6 и между крайними элементами оребрения установлено по ряду опорных шариков 25 и 26 с уплотнением 6, 22 f6 . «е сл со со to N5

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК,13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ.с (54) ШПИНДЕЛЬНЫИ УЗЕЛ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4007233/31-08 (22) 02.01.86 (46) 15.09.87. Бюл. ¹ 34 (71) Омский политехнический институт и Омское моторостроительное объединение им. П.И. Баранова (72) В.А. Гаврилов, Ю.В. Малашенко, П.Г. Финаев и И.П. Николаева (53) 621.952-229.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 419328, кл. В 23 Q 5/06, 1971. (57) Изобретение относится к станкостроению, а именно к шпиндельным узлам с изменяемой осью вращения и

„„SU,» 1337227 А1 (51)4 В 23 1/08, В 23 В 19/02 управляемым осевым перемещением шпинделя. Целью изобретения является расширение технологических возможностей шпиндельного узла. Укаэанная цель достигается благодаря выполнению цилиндрического корпуса 1 с элементами 7-12 оребрения сферообразной формы, размещенными на конической втулке 6, на внутренней поверхности которой выполнены идентичные элементы 13-18 оребрения. Расположение элементов оребрения принято в последовательном чередовании корпусных за элементами конической втулки 6 и между крайними элементами оребрения установлено по ряду опорных шариков 25 и 26 с уплотнением

23 и 24. Пространство между.элементами оребрения заполнено ферромагнитной жидкостью, а на наружной конической поверхности втулки 6 размещена электромагнитная катушка 22.

Шпиндель 2 установлен на радиальноосевых гидростатических опорах 3 и 4 и с помощью шарнира Гука 21 кинематически связан с приводным валом 5.

Для угловой переориентации шпинделя

2 отключают ток в электромагнитной

337227 катушке 22, воздействуют клином 20 на пружину 19 и расклинивают ее витки, а вращением цилиндрической втулки 29 перемещают клин 20 по продольному пазу, тем самым разворачивая цилиндрический корпус 1. После этого подключают электромагнитную катушку 22 к источнику электрического тока, что обеспечивает жесткую фиксацию положения оси шпинделя 22 в пространстве, 5 з ° п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к станкостроению, а именно к шпиндельным узлам с изменяемой осью вращения и управляемым осевым перемещением шпинделя. ..)

Целью иЗобретения является расширение технологических возможностей шпиндельного узла путем изменения углового положения оси шпинделя.

На чертеже схематически изображен шпиндельный узел, разрез.

Шпиндельный узел состоит из цилиндрического корпуса 1, шпинделя

2, правой 3 и левой 4 гидростатических опор, вала 5 привода, конической

15 втулки 6, элементов 7-12 оребрения, расположенных на конической втулке

6, и элементов 13-18 оребрения, расположенных на цилиндрическом корпусе

1, конической пружины 19, подвижного клина 20, шарнира Гука 21, электро— магнитной катушки 22, кольцевых уплотнений 23 и 24, рядов шариков 25 и 26, поршня 27 материала 28 с боль25 шим удельным весом„ размещенного в полости поршня 27 цилиндрической втулки 29, с подвижной посадкой на конической втулке 6, накидной гайки

30, резьбового стержня 31 на клине

20, взаимодействующего с гайкой 32, 30 стаканообразной втулки 33, соединительной втулки 34 и стяжной гайки

35 ° Гидростатические опоры 3 и 4 снабжены несущими карманами радиального и упорного подшипников, обеспе- 35 чивающими условия для уравновешивания шпинделя ? смазкой под давлением.

Вал 5.привода расположен соосно шпин2 делю 2. Коническая втулка 6 сориентирована соосно цилиндрическому корпусу

1. Элементы 7-12 оребрения чередуются с элементами 13-18 оребрения и установлены с зазором между собой. Элементы оребрения выполнены со сферическими поверхностями, расположенными параллельно между собой. Сфера элементов оребрений образована радиусом из одного центра кривизны, расположенного на пересечении геометрической оси шпинделя 2 и образующей конической втулки 6. Пружина 19 взаимодействует с цилиндрическим корпусом

1 и конической втулкой 6. Клин 20 взаимодействует с пружиной 19 путем расклинивания витков в радиальном направлении. Шарнир Гука 21 соединяет вал 5 привода и шпиндель 2 через втулку 34, причем ось поворота шарни— ра расположена на пересечении образующей конической втулки 6 и геометрической оси шпинделя 2. В зазорах между элементами оребрения размещена смесь из ферромагнитного порошка и машинного масла. На конической втулке с внешней стороны размещена электромагнитная катушка 22, магнитное поле которой при пропускании электрического тока через катушку 22 взаимодействует с упомянутой смесью.

Кольцевые уплотнения 23 и 24 установлены между крайними элементами 12 и

18 оребрения, а также между элементами 7 и 13 оребрения ° Между этими элементами оребрения установлены опорные ряды шариков 25 и 26. Поршень 27 выполнен полым и частично на13372 полнен материалом 28. Клин 20 установлен в пазу цилиндрической втулки

29, при этом втулка консольно установлена на конической втулке 6 с возВ можностью вращения относительно конической втулки 6 и стопорится накид— ной гайкой 30. Продольный паз на цилиндрической втулке 29 обеспечивает условие для перемещения клина 20 по винтовой линии пружины 19 ° Гайка 32 и и резьбовой стержень 31 предназначе— ны для перемещения клина 20 в ради— альном направлении относительно пружины 19. Коническая пружина 19 уста- 15 новлена большим основанием на,торцовой выточке втулки. 6, а меньшим — на торцовом выступе стяжной гайки 35;

Гайка 35 навернута на стаканообразную втулку 33, которая связана с

20 цилиндрическим корпусом 1. Пружина 19 выполнена с конусностью, равной конусности конической втулки 6, и служит элементом центрирования конической втулки 6 относительно оси 25 шпинделя 2. Крайние элементы 7 и 12 оребрения снабжены круговой канавкой на сферической торцовой поверхности для размещения шариков, при этом канавки выполнены. на поверхности, обра- Э0 щенной в сторону соседних элементов оребрения и удаленных от основания, элементов оребрения на расстояние

2/3 высоты элемента оребрения. Эле— менты оребрения, установленные на конической втулке 6, и элементы оребрения, установленные на цилиндрическом корпусе, выполнены с переменной высотой, при этом их вершины формируют конусность, равную 2/3 ве- 40 личины конусности конической втулки

6. Электромагнитная катушка 22 размещена в круговой канавке, основание которой расположено параллельно конической поверхности на внутренней 45 стороне конической втулки 6, при этом ширина канавки равна длине участка, на котором размещены элементы оребрения. Втулка 34 снабжена шлицами для осевого перемещения шпин- 50 деля 2 и имеет шлицевое соединение с хвостовиком шарнира 21. На переднем торце конической втулки 6 размещена зажимная гайка 36, а на торце цилиндрического корпуса 1 установлена зажимная гайка 37 для фиксации элементов оребрений.

В процессе работы шпиндельного узла с управляемым осевым перемеще27 нием шпинделю 2 задают вращение посредством вала 5 привода через шарнир

21 и втулку 34 и подают смазку под давлением в несущие карманы гидростатических опор 3 и 4. Кроме того, под давлением подается рабочая среда в левую или правую полость цилиндрического корпуса, образуемую поршнем шпинделя для его осевого перемещения.

Удары поршня в крайних положениях снимаются кольцевыми торцовыми канавками упорного подшипника на гидростатических опорах 3 и 4. Вращению шпин\ деля z увеличенной кинетической энергией способствует материал 28, который на больших оборотах приобретает форму кольца, обеспечивая дополнительное движение шпинделя при отключенном состоянии приводнîro вала.

Фиксированное положение корпуса 1 относительно конической втулки 6 обеспечено действием смеси из ферромагнитного порошка и машинного масла. Эта смесь гарантирует жесткую связь цилиндрического корпуса 1 и конической втулки 6 под действием магнитного поля, образуемого электромагнитной катушкой 22 при пропускании через нее электрического тока.

Для задания углового положения продольной оси шпинделя 2 отключают электрический ток в электромагнитной катушке 22 и затем поворачивают цилиндрический корпус 1 посредством клина 20. Для этого перемещают клин

20 в радиальном направлении с помощью резьбовой гайки 32 резьбового стержня 31 и вращения цилиндрической втулки 29, консольно установленной на конической втулке 6.

После задания соответствующего углового положения шпинделю 2 производят подключение электромагнитной катушки 22 к источнику электрического тока (не показан). Размещение уплотнительных элементов 23 и 24 между элементами оребрения предотвращает утечку смеси ферромагнитного порошка и машинного масла.

Опорные ряды шариков 25 и 26 обеспечивают подвижность цилиндрического корпуса 1 относительно конической втулки 6 при настройке углового положения шпинделя 2.

Формула "из о бр е те ния

1. Шпиндельный узел, шпиндель которого выполнен в виде поршня с

1337227

Редактор Э. Слиган

Заказ 4081/14 Тираж 785 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .113035, Москва„ Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 двумя штоками, установленными на гидростатических радиально †осев 01Io рах, размещенных в расточке цилиндрического корпуса, причем шпиндель кинематически связан с валом привода, отличающийся тем,что,с целью расширения технологических возможностей путем изменения углового положения оси шпинделя, узел снаб- 10 жен конической втулкой, которая охватывает корпус, установлена соосно с ним и выполнена из магнитопроводящего материала, элементами оребрения размещенными на наружной поверхности 15 корпуса и на внутренней поверхности конической втулки, при этом поверхности элементов оребрения выполнены сферообразными, радиусы сфер которых проведены из одного центра кривизны, 2р расположенного на пересечении оси шпинделя и образующей конической втулки, причем каждый элемент оребрения конической втулки расположен с чередованием с каждым элементом ореб- 25 рения корпуса, при этом в узел введены коническая пружина, установленная на корпусе со стороны вала привода и предназначенная для взаимодействия с конической втулкой, клин, 30 установленный с возможностью расклинивания витков конической пружины в осевом направлении, шарнир Гука, связывающий приводной вал .со шпинделем, электромагнитная катушка, кольцевое уплотнение и два ряда опорных шариков, установленных на крайних, элементах оребрения, причем полости между элементами оребрения заполнены ферромагнитной жидкостью. ао

2. Узел по и.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что ось шарнира Гука расположена на пересечении оси шпинделя и образующей конической втулки.

3. Узел по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что он снабжен ци— линдрической втулкой, двумя гайками и стаканообразной втулкой, при этом клин выполнен в виде резьбового стержня со столорной гайкой, закрепленной на цилиндрической втулке, коСоставитель В

Техред М,Дидь торая консольно установлена на конической втулке с возможностью вращения и фиксации посредством одной из гаек, а на поверхности цилиндрической втулки выполнен сквозной паз, совпадающий с винтовой линией пружины, которая установлена большим основанием на торцовой выточке, которая выполнена на конической втулке, а меньшим основанием — на торцовом выступе, который выполнен на второй гайке, установленной на стаканообразной втулке, причем последняя жестко связана с корпусом, а пружина выполнена с конусностью, равной конусности конической втулки, и предназначена для центрирования конической втулки относительно оси шпинделя.

4. Узел по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что каждый ряд опорных шариков установлен в круговой. канавке, которая выполнена на сферической торцовой поверхности элементов оребрения, обращенной в сторону соседнего элемента оребрения, и удалена от основания элемента оребрения на расстояние 2/3 высоты упомянутого элемента оребрения.

5. Узел по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что элементы оребрения, установленные на конической втулке и на цилиндрическом корпусе, выполнены переменной высоты, при этом вершины элементов оребрения рас— положены на конической поверхности с конусностью, равной 2/3 величины конусности конической втулки.

6. Узел по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что электромагнитная катушка установлена в круговой канавке, которая выполнена на наружной поверхности конической втулки, при— чем основание последней расположено параллельно упомянутой поверхности на внутренней стороне конической втулки, а ширина канавки равна длине участка, на котором размещены элементы оребрения.

Панфилов

K Корректор С. Шекмар

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