Устройство для имитации силовых нагрузок на шпиндельный узел станка

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1380878 . А 3 (51) 4 В 23 С 9 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и и

1g 1g 0 Ч

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3749049/25-08 (22) 04.06.84 (46) 15.03.88. гюл. N 10 (71) Волжское объединение по производству легковых автомобилей (72) Ю.И.Ярков и Ю.А.Гаврилов (53) 621,914.)(088.8) (56) Патент Японии Ф 53-3834, кл. В 23 Q 25/06, 1978. (54)(57) 1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМИТАЦИИ

СИЛОВЫХ НАГРУЗОК НА ШПИНДЕЛЬННЙ УЗЕЛ

СТАНКА, содержащее вал, связанный с валом через подвижную муфту тормозной механизм для нагружения шпинделя крутящим моментом, механизмы для создания осевой и радиальных нагрузок и предназначенные для восприятия и передачи на шпиндель этих нагрузок опоры качения, размещенные в корпусах, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности моделирования силы резания, опора, воспринимающая осевую нагрузку, выполнена самоустанавливающейся и снабжена установленными на ее корпусе со стороны приложения осевой нагруз ки элементами: качения, посредством которых корпус связан с введенной в устройство плитой, закрепленной на механизме осевой нагрузки, причем элементы качения размещены так, что оси их вращения лежат в плоскости, перпендикулярной оси шпинделя.

2,устройство по п.l, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что оно снабже но сепаратором для размещения в нем тел качения, представляющих собо шарики, и упругими подвесками, на которых смонтирован сепаратор.

1380878

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано, в частности для испытания шпиндельных узлов металлорежущих станков на на5 дежность и долговечность путем моделирования составляющих силы резания P.

Цель изобретения — повышение точности моделирования силы резания эа 10 счет исключения напряжений в подшип" нике от перекоса обойм, усилий трения между корпусом опоры и контактным элементом механизма нагрузки, напряжений в жесткой муфте. 15

На Фиг,l представлено устройство, общий вид; на Фиг,2 — то же, вид сверху; на Фиг.3 — сечение А-А на

Фиг.2; на Фиг,4 — схема устройства до приложения нагрузок; на Фиг.5 — 20 то же, после приложения нагрузок.

Устройство включает вал 1, одним концом через фланец 2 присоединенный к фланцу 3 шпиндельной оправки 4, закрепленной в шпинделе испытываемо- 25 го узла 5. Противоположный конец вала 1 через подвижную зубчатую муфту 6 связан с тормозным механизмом

7, например, злектропорошконым. Муфта 6 состоит нз двух полумуфт 8 и 9, 30 связанных между собой обоймой IO u за счет зубчатого соединения полу муфт с обоймой компенсирует осевое, радиальное и угловое смещения соединяемых ею валов. Могут применяться муфты и других типов. Между фланцем 2 и муфтой 6 на валу 1 установлены подшипниковая опора 11 качения с цилиндрическим корпусом 12, предназначенная для восприятия и пере-40 дачи на шпиндель радиальной нагрузки, и подшипниковая опора 13 качения с цилиндрическим корпусом 14, предназначенная для восприятия и передачи на шпиндель осевой нагРузки. 45

Оопра 13 выполнена самоустанавливающейся, например, установлен сферический двухрядный шарикоподшипник.

Корпуса 12 и 14 зафиксированы от проворота стопорами 15 и 16 соответ-

Ственно.

Устройство включает также механизм 17 для создания осевой нагрузки и механизм 18 для создания радиальной нагрузки. Механизм 17 представляет собой подвижный продольный стол

19, несущий плиту 20 для контакта с корпусом 14. Плита закреплена на столе с помощью кронштейна 21. Механизм 18 представляет собой подвижный поперечный стол 22, несущий контактный упор 23. Возможны другие варианты выполнения механизмов 17 и 18.

В корпусе 14 со стороны, обращенной к контактной плите 20 механизма

17, установлены элементы качения шарики 24, оси вращения которых лежат в одной плоскости, перпендикулярной оси шпинделя. 1Парики 24 находятся в сепараторе 25, установленном в торце корпуса 14 на радиально расположенных упругих подвесках 26, например пружинах. Приборы индикации осевой, радиальной нагрузок и крутящего момента, например тенэометры, на фиг. не показаны.

В зависимости от вида резания (фрезерование, растачивание, сверление и т.д.) и его режимов определяют необходимые числовые значения составляющих силы резания, которые служат для установки соответствующих нагрузок на шпиндель. Число и характер составляющих варьируются по типу испытываемого узла.

Работа устройства показана на примере нагружения шпинделя тремя составляющими, например, как это имеет место при имитации торцового фрезерования на испытательном стенде.

При включении привода шпиндельного узла 5 вращение шпинделя через оправку 4, вал 1, муфту 6 передается на тормоз, который производит нагружение шпинделя крутящим моментом, передаваемым по той же цепочке в об ратном порядке на шпиндель. Величина этого момента индуцируется тенэометром, установленным на тормозе. Требуемая осевая нагрузка создается перемещением продольного стола 19 и через кронштейн 21 с плитой 20, шари» ки, корпус 14, самоустанавливающуюся опору 13, вал 1, оправку 4 прикладывается к шпиндельному узлу 5. При этом до приложения радиальной нагрузки оси шпинделя, вала I и тормоза находятся на одной прямой 0-0, . Затеи перемещением поперечного стола 22 через контактный упор на опору 11 подается радиальная нагрузка.

Под действием этой нагрузки вал 1 деформируется, т.е. его ось отклоня ется на некоторый угол относительно прямой 0-0, . Ось корпуса 14 перемещается аналогично, но, благодаря

1380878 самоустанавливащейся опоре 13 принимает положение, параллельное прямой

0-0, т.е. корпус !4 перемещается на некоторую величину а, зависимую от величины прикладываемой радиальной нагрузки относительно контактной плиты 20. Вместе с корпусом !

4 перемещаются сепаратор 25 с шариками 24, которые, вращаясь, обеспечи- 1р вают свободное перемещение корпуса

14 относительно плиты 20, Сопротивление перемещению корпуса 14 относительно плиты 2О (усилие контактного трения) при этом будет незначнтель-!5 ным и может не приниматься во внимание. Муфта 6, благодаря подвижной связи ее полумуфт 8 и 9 с обоймой

l0 обеспечивает свободное перемещение оси вала 1 относительно оси 20 тормоза, сохраняя неизменным передаваемый крутящий момент.

Установленные и передаваемые на шпиндель таким образом составляющи силы резания P удерживаются неизменными в течение необходимого для испы-: тания или исследования времени, по окончании которого осевая и радиальная нагрузки снимаются со шпинделя отводом столов механизмов !7 и 18, а крутящий момент — отключением тормоза. При отведении плиты 20 от опоры 13 оси шариков 24, получившие смег щение относительно корпуса 14 при качении шариков по плите 20, под действием пружин 26 возвращаются в исходное положение.

Устранение напряжений, возникающих от нагрузок вследствие технологических неточностей в плоскости контакта опоры 13 с механизмом 17 — нарушение взаимной параллельности торца корпуса 14 и плиты 20 и их перпендикулярности по отношению к оси шпинделя, обеспечивается сферическим подшипником самоустанавливающейся опоры 13.

1 380878 (!

Ф о „0

Фиг5

Составитель М.Кольбич

Техред 11.8 рес Корректор C.éåêèàð

Редактор И.Касарда

Заказ 1145/13 Тираж 880 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