Устройство для имитации силовых нагрузок на шпиндельный узел станка

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 В 23 С 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

4_#_Kil, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 3749049/25-08 (22) 04.06.84 (46) 15,03.88. Бюл. Ф 10 (71) Волжское объединение по производству легковых автомобилей (72) Ю.И.Ярков, Ю.А.Гаврилов, В.С.Королев и H.Ï.Ñåìåíîâ (53) 62 1.914 (088.8) (56) Патент Японии Ф 53-3834, кл. В 23 0 25/06, 1978. (54) (57) 1 . УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМИТАЦИИ

СИЛОВЫХ НАГРУЗОК НА ШПИНДЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ

СТАНКА, содержащее вал, связанный с валом через подвижную муфту тормозной механизм для нагружения шпинделя крутящим моментом, механизмы для создания осевой и радиальной нагрузок, предназначенный для восприятия ука- занных нагрузок опорный узел, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности моделирования силы резания, опорный узел для восприятия осевой и радиальной нагрузок выполнен в виде размещенного в корпусе двухрядного радиально-упорного подшипника и снабжен размещенными на корпусе со стороны приложения осевой нагрузки элементами качения, выполненными самоустанавливающимися и предназначенными для взаимодействия с введенной в устройство, связанной с механизмом осевой нагрузки, пл 1! т о и у с т а н о в! е н н о и с В О э м о ж («с т ь ю поворота, причем элементы кэчения размещены так, что оси их вращения расположены в плоскости, перпендикулярной ос« шпинделя.

2. Устройство по и,1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что элементы качения раэмещены так, чт ocè пх вращения лежат на геометричсек«й «сп, перпендикулярной оси механпэл.а р;лпальной нагрузки при этом пли — à còëновлена с воэможностью поворота относительно оси, совпадающей с осью механизма радиальной нагрузки.

3. Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что элементы качения расположены так, что оси их вращения параллельны между собой и перпендикулярны оси механизма радиальной нагрузки, при этом плита установлена с воэможностью поворота относительно оси, перпендикулярной оси механизма радиальной нагрузки.

4. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено шарнирно установленными на корпусе подшипниками, на которых установлены элементы качения, представляющие собой ролики °

5. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено закрепленными на механизме осевой нагрузки осями для установки плиты.

1380879 ных узлов металлорежущих станков на надежность и долговечность методом моделирования составляющих силы резания Р.

Цель изобретения — повышение точности моделирования силы резания за счет обеспечения стабильности установленных нагрузок и компенсации неточностей изготовления. ца фиг. 1 представлено устройство, общий впд; на ф»г,2 — узел I на фиг.1; на фиг.3 — устройство, вид сверху, на фиг,4 — схема устройства до приложения нагрузок, вид cIIepxy, на фиг.5— то же, после I! pi I.Tinii e !I III нагрузок, «л AII! .б — то !i.е, I«T!I, спереди, на

Ач.. 7 — устрой«тво с г1лрлллель»ыч

РЛЗМЕШЕ11»ЕМ С С .й РОЛИКОВ, В1Щ СПЕРСди; на фиг.8 — то .,е, в»д сгзерху; на фИГ. 9 — СХЕМЛ УС гср О e тВ Л, ПОКаэ 1:I»Oro IIa cI»I1-. 7; »а 211». 10 — то же, до

1!IIIT..I ..êe!! !»»л г Р, зо1, 111Д сl!eP .:., »л

<",11г . 11 — тО ж.,;К С. Ie Iipi!JITГКЕ»»я НЛ55

Изобретение относится к станкостроению и может бьггь использовано, в частности для испытания шпиндельГ р з о ic

У«1р:. йство нкдк . Iст вал 1, одним ко»1,.> 1ерез флл»цы 2 и 3 присоеди»е»»;-.гй к шгги»л . 1,1!oI оправке 4, заКР" IiÄ 1О1г!гг i 11 l !1» l e Е 11СПЬ1ГЫВЛЕМОГО ! . т 11 .,о»! г i;qC T!lilI I IC O H e I i, В Л Л а

I .:;..;Iii!11»у1, эубчлтую муфгу б с»я л „: торг.!oil»lï 1.1еха»измо1.1 7, кото, ый 11оже1 бытг. «ы»ол»ен любым извести. 1-»особ-м, »лпример, в виде элен гро»орошкового тормоза. Муфта б состоит из двух полуhlуфт 8 и 9, связа»ных между собой обоймой 1О. За

Ч Т З 6TTQTOI O СОЕДИНЕНИЯ ПОЛУ ÀÒ с обоймой, муфта компенсирует осевое, ралиаль«ое и угловое смещения соеди11яемых ею »алов ° Могут применяться муфть1 и других типов. Между фланцем

2 и муфтой б »а валу 1 установлена опорл 11 качения с цилиндрическим корпусом 12, »реднаэначенная для восприятия и передачи на шпиндель осевой и радиальной нагрузок. В качестве опоры 11 может использоваться двухрядный радиально-упорный подшипник. Корпус 12 опоры зафиксирован от проворота стопором 13.

Устройство также включает механизм

14 для создания осевой нагрузки и механизм 15 для создания радиальной нагрузки. Механизм 14 представляет собой подвижный от гидроцилиндра (не

50 пказан) продольный стол 16, несущий поворотную плиту 17 для контакта с корпусом 12 опоры 11 ° Плита 17 установлена на кронштейне 18 стола 16 с помощью шарнирных осей 19. Расположение последних, а следовательно, и плоскости поворота плиты определяется направлением радиальной нагрузки— оси 19 должны совпадать с направлением нагрузки, либо располагаться перпендикулярно ему. Механизм 15 представляет собой подвижный от гидроцилиндра (не показан) поперечный стол

20, несущий контактный упор 21.

В корпусе 12 со стороны, обращенНоА к контактной плите 17 механизма

14, установлены ролики 22, Последние установлены на осях 23 с помощью шарнирных подшипников 24. Оси 23 распо.1оже»ы в плоскости, перпендикуляр»ой oc!I шпинделя, лежат на одной геометрической оси, перпендикулярной осп механизма 14, либо разнесены на д11лметре корпуса, совпадающим с осью механизма 15. В этом случае они парал:1ельны между собой и перпендикуля )»l! 15. Оси 23 раз-!

le!lie»Ii в корпусе 12 таким образом, что между корпусом и образующей роликл имеется зазор, обеспечивающий свободное вращение ролика на оси.

Приборы индикации осевой, радиальной

»агрузок и крутящего момента, например тензометры, на фиг. не показаны.

В зависимости от вида (фрезерова

»ие, растачивание, сверление и т.д.) и режима резания определяют необходимые числовые значения составляющих силы резания, которые служат для уста»овки соответствующих нагрузок на шпиндель (число и характер составляющих варьируется по типу испытываемого узла).

Работа устройства показана на при мере нагружения испытываемого узла тремя составляющими Р„, Р„, Р„, например, как это имеет место при имитации торцового фреэерования на испытательном стенде.

При включении привода испытываемого шпиндельного узла 5 вращение шпинделя через оправку 4, вал 1, муфту 6 передается на тормоз 7, который производит нагружение шпинделя крутящим моментом, передаваемым по той же цепочке в обратном порядке на шпиндель. Величина этого момента ин1380879 дицируется тензометром, установленным на тормозе. Требуемая осевая нагрузка создается перемещением продольного стола 16 и через кронштейн 18, плиту 17, ро5 лики 22, корпус 12, опору 11, вал 1, оправку 4 прикладывается к шпинделю узла 5. При этом оси шпинделя, вала

1 и тормоза находятся на одной пря- 10 мой 0-0„ . Затем перемещением поперечного стола 20 через контактный упор

21 н

1 на опору 11 подается радиальная нагрузка, под действием которой вал

1 деформируется, т.е. его ось откло- 15 няется на некоторый угол относительно первоначального положения 0-0 (°

На этот же угол перемещается ось корпуса 12. При этом плоскость его торца, обращенная к плите 17 механизма 20

14, отклоняется на такой же угол относительно данной плиты.

При указанном смещении корпуса 12 относительно плиты 17 ролики 22, вра- 25 щаясь на осях 23, перекатываются по плите 17 до перемещения их геометрической оси на величину а зависимую от величины радиальной нагрузки. Плита 17 под действием осевой нагрузки поджимается к образующей поверхности роликов. При этом осевое усилие с плиты 17 на опору 11 передается через ролики 22 и их оси 23, закрепленные в корпусе 12.

Перекатывание роликов 22 обеспе35 чивает свободное перемещение корпуса

12 при смещении вместе с валом 1 относительно плиты 17 ° Сопротивление перемещению корпуса 12 относительно 40 плиты 17 (усилие контактного трения) при этом незначительное и может не приниматься во внимание.

При размещении осей 23 параллельно одна другой, а оси поворота плиты

17 — перпендикулярно радиальной нагрузке, эа смещением корпуса 12 и отклонением его от плиты 17 на некоторый угол следует поворот последней на этот же угол под действием осевой нагрузки, которая поджимает плиту к образующим поверхностям роликов 22.

Работа муфты 6 и снятие нагрузок со шпинделя по окончанию установленного периода осуществляются известным способом. При этом корпус 12 с валом 1 при снятии радиальной нагрузки возвращаются в исходное положение за счет упругой деформации вала.

Устранение напряжений, возникающих от нагрузок вследствие технологических неточностей в области контакта, отклонения осей 23 от общей геометрической оси (фиг 6), либо непараллельности контактной поверхности плиты 17 и образующих поверхностей роликов 22, обеспечивается установкой роликов 22 на шарнирных подшипниках 24 и выполнением плиты 17 поворотной вокруг осей 19, расположение которых совпадает с направлением радиальной нагрузки, либо перпендикулярно ему. Это позволяет избежать дополнительных удельных давлений, появление которых обусловлено указанными погрешностями изготовления, так как, установленные на шарнирных подшипниках ролики в любом случае принимают положение качения, т.е. исключают вероятность точечных контактов.

Давление плиты 17 на опору 11 равномерно распределяется по образующим роликов. Этому способствует поворот плиты 17, т.е. сохранение контакта по образующим.

1380879

1380879

1380879

1380879

1 380879 фью ft

Составитель М.Кольбич

Техред М.Дидык

Корректор М.Демчик

Редактор И.Касарда

Подписное

Тираж 880

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1146/14

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