Шпиндельный узел станка

 

Изобретение относится к области станкостроения, а именно к шпинделям металлорежущих станков. Цель изобретения - снижение виброактивности шпинделя. Шпиндель, передняя и задняя опоры которого содержат по крайней мере по одному радиально-упорному шарикоподшипнику, имеет в задней опоре устройство для создания осевого натяга в подшипниках передней и задней опор, включающее, например, пружины сжатия. Подшипники передней опоры установлены в крьш1ке 15, имеющей участки однонаправленной, преимущественной изгибной податливости в виде секторов 16, 17, расположенных в диаметрально противоположных направлениях , обеспечивя1оо1их возможность перекоса наружных колец подшипников в плоскости действия внешней радиальной нагрузки. Передняя опора дополнительно снабжена кольцом 13 с равномерно изменяющейся толщиной, для неравномерного распределения нагрузки на тела качения подшипников от усилия предварительного осевого натяга , при этом названное кольцо располагают таким образом, чтобы зона кольца с максимальной толщиной находилась со стороны действия внешней радиальной нагрузки, а зона с минимальной толщиной - с диаметрально противоположной сторонь . Такое выполнение шпинделя одного узла позволяет снизить его виброактивность, повысить качество обрабатываемых деталей. 1 з.ц. ф-лы, 3 ил. (Л со со со о со 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ)(РЕСПУБЛИК (19) (11) 094 А1 (51) 4 В 24 В 41/04

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИД

Й АBTOPCXOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4065922/31-08 (22) 04.04.86 (46) 30.05.88. Бюл. N - 20 (71) Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР (72) В.Г.Головатенко, П.А.Удпнилчик, Ю.В.Скорынин и К.К.Кузьмич (53) 621.9(088.8) (56) Скоростные внутришлифоиальные шпиндели на опорах качения. Минск:

Наука и техника, 1979, с. 25, рис, 1.9б. (54) ШПИНДЕЛЫП4И УЗЕЛ СТАНКА (57) Изобретение относится к области станкостроения, а именно к шпинделям металлорежущих станков. Цель изобретения — снижение виброактивности шпинделя. Шпиндель, передняя и задняя опоры которого содержат по крайней мере по одному радиально-упорному шарикоподшипнику, имеет в задней опоре устройство для создания соевого натяга в подшипниках передней и задней опор, включающее, например, пружины сжатия. Подшипники передней опоры установлены в крышке 15, имеющей участки однонаправленной, преимущественной изгибной податливости в виде секторов 16, 17, расположенных в диаметрально противоположных направлениях, обеспечиваюших возможность перекоса наружных колец подшипников в плоскости действия внешней радиальной нагрузки. Передняя опора дополнительно снабжена кольцом 13 с равномерно изменяющейся толп(иной, для неравномерногп распределения нагрузки на тела качения подшипников от усилия предварительного осевого натяга, при этом названное кольцо располагают таким образом, чтобы зона кольца с максимальной толщиной находилась со стороны действия внешней радиальной нагрузки, а зона с минимальной толщиной — с диаметрально противоположной сторонь.. Такое выполнение шпинделя одного узла позволяет снизить его виброактивность, повысить качество обрабатываемых деталей. 1 э.п. ф-ль(, 3 ил, 1399094

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в прецизионных внутришлифовальных станках, 5

Цель изобретения — снижение виброактивности шпиндельного узла под нагрузкой путем исключения относитель» ного перекоса подшипников передней опоры при изгибе шпинделя за счет направленной ориентации преимущественной изгибной податливости передней опоры и применения в ней распорного коллег ца с равномерно изменяющейся толщиной, оэдающего начальную неравномерную 15

:о окружности нагрузку на подшипники °

На фиг ° 1 изображена конструкция шпиндельного узла станка; на фиг. 2 сечение Л-A на фиг. 1; на фиг. 3 схемы нагружения подшипника (фиг.За), 20 схемы распределения осевой нагрузки на наружном кольце подшипника (фиг, Зб), зпюры радиальных нагрузок на наружном кльце (фиг. Зв) и эпюры

Ос вых на:". i зок ня наружном кольце

/ ф; г. Зг,, Шпиндел;,иый узел станка, например электрошпиндель внутришлифовального станка, содержит корпус 1, в котором закреплена обмотка статора 2, шпин- 30 дель 3 с оправкой 4 и шлифовальным кругом 5. дуплексированные радиальноупориые шарикоподшипники передней б и задней 7 опор жестко закреплены на

;I:IIIäåëå 3 соответственно гайками и 9. Передняя и задняя опоры шпин .ЛЯ aIIrrO. I .IeIIII IIIIaIIaeIIIII . УСИЛИЕ .;р =.дварительного осевого натяга от

;.лекта пружин 10, установленных в такане 11, передается через упор- 40 ное кольцо 12 задней опоры, подшипники задней опоры 7, гайку 9, IIIIIHHдель 3, гайку 8, подшипники передней опоры б и распорное кольцо 13 с равномерно изменяющейся толщиной на фла- 45 не"., 14. Подшипники передней опоры 6 установлены, например, в крышке 15, имеющей два участка, обладающих однонаправленной преимущественной изгибчой податливостью, например, консоль50

:.О выступа,.цие в противоположные стороны секторы 16 и про, ивоположные им секторы 17, выполненные в виде балок равного сопротивления, допускающие перек<.с наружных колец подшипников в плоско< ги действия внешней радиальной нагрузки Ц, являющейся плоскостью симметрии .I;;-I.ванных участков. Кольцо (3 с рай .. ерно iIÿìI IIÿíUIåécÿ толщиной установлено в опоре так, что зона кольца с максимальной высотой находится со стороны действия внешней радиальной нагрузки, а зона с минимальной высотой — с диаметрально противоположной стороны, При равномерно распределенной осевой нагрузке P предварительного осе4 вого натяга по торцу наружного колЬца подшипника, не нагруженного внешней радиальной нагрузкой (положение I на фиг. 3), углы контакта тел качения с кольцами равны P, = (3

В результате действия на консоль шпинделя внешней радиальной нагрузки вызывающей его изгиб (положение

II на фиг. 3), на радиальные Р и осевые P составляющие нагрузки Р> предварительного осевого натяга накладываются аналогичные составляющие и с1 радиальной нагрузки. Нагрузки на тела качения со стороны, противоположной направлению действия внешней радиальной нагрузки, возрастают (Р + ч

+ о ), а со стороны действия радиальной нагрузки уменьшаются (P — q ), при этом Р а 8

Во избежание разгрузки тел качения в наименее нагруженной зоне должно быть соблюдено условие (Ро — q„) > О, т,е. величины Р должны иметь значительную величину, что приводит и к увеличению величин (P + q ) и (Pz +

+ q ), а следовательно, к нагруженности наиболее нагруженного тела качения и к снижению долговечности подшипника.

В предлагаемом шпиндельном узле нагрузка Р4 предварительного осевого натяга распределяется по торцу наружного кольца подшипника неравномерно, т,е. имеет максимум P а мокс и

MHHHMy i Pa м „„, Поэтому на холостом ходу имеет место некоторое неравенство углов Р, о /3 (контакта. положение

1?Х на фиг. 3). Нагрузки Р „ „, Р место значительное снижение нагруженности тел качения при холостом вращении подшипника.

В результате нагружения шпинделя радиальной нагрузкой Q, вызывающей его изгиб, нагрузки на тела качения выравниваются (положение IV на фиг 3)у при этом (3, = (З,, (Рс (1 z „„ + q ), в результате чего з

139 обеспечивается снижение наср. -..н ..: н тел качения при приложении радиаль: ой на груэки, вызывающий из ги 6 ппчител ьно го узла.

9094 (силн резания) находился и плоскости симметрии участков однонаправленной преимущественной податливости, совпадающей с плоскостью поворота наружных

5 колец подшипников передней опоры, при этом направление вектора внешней ра10

15 где d

r е

B макс

cos вмсте

r =2r — D

fh т ю

В предлагаемом шпиндельном узле разнотолщинность д кольца передней опоры определяют с учетом максимального изгиба шпиндального узла в зоне передней опоры (максимального угла ов поворота внутреннего кольца) в макс по формуле

+2re) SI-n 3 Вшах в D ) s in 1 мак диаметр по дну желоба внутреннего кольца; радиус по дну желоба внутреннего кольца; максимальное угловое смещение внутреннего кольца (максимальный изгиб вала шпиндельного узла в зоне передней опоры); максимальный угол контакта в поДшипникв; диаметр шарика; т z

d, +4d,r + D, — 2D,Dò + 4rDl.

4!

20< d, +4D, r — 2d i Dr 4r Dò

D,-D, +(d, +2r) cos У, COS (Moxc. где г — радиус по дну желоба наружного и внутреннего колец (Г„= Х = Г);

D< — диаметр по дну желоба наружного кольца °

Предлагаемый шпиндельный узел устанавливают на станке так, чтобы вектор внешней радиальной нагрузки диальной нагрузки совпадает с направлением поворота колец подшипников опоры.

Благодаря выравниванию нагруженности тел качания шарикоподшипников под нагрузкой в предлагаемом шпиндельном узле„в отличие от известных) обеспечивается снижение виброактивности при обрабо- ке деталей,.способствующее повнш нию их качества.

Формула и э о б р е т ения

1. Шпиндельннй узел станка, передняя и задняя опоры которого содержат по крайней мере по одному радиальноупорному шарикоподшипнику, имеющий в задней опоре устройство для созда» ния осевого натяга шарикоподlllHIIHHKop передней и задней опор, включающее, например, пружины сжатия, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью снижения виброактивности под нагрузкой путем исключения относительного перекоса колец подшипников передней опоры при изгибе шпинделя, передняя опора выполнена с двумя диаметрально противоположными участками, обладающими однонаправленной преимущественной изгибной податливостью, при этом она снабжена распорным кольцом с равномерно изменяющейся толщиной, максимальное превышение которой соответствует направлению преимущественной изгибной податливости опоры.

2. Узел поп. 1, отличаюшийся тем, что участки передней опоры выполнены в виде консольно выступающих в противоположные стороны секторов равного сопротивления.

4-4

3 399094

P а

/6ж сипи — ф. !

/z матч час

Да) Составитель H. Ермакова

Техред А.Кравчук Корректор С. Черни

Редактор А. Ревин

Заказ 2627/16 Тираж 678 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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