Шпиндель металлорежущего станка

 

Изобретение относится к облас-,. ти станкостроения и предназначено для использования в прецизионных станках. Цель изобретения - повышение точности за счет увеличения быстродействия регулятора натяга. Шпиндель, вал-ротор которого смонтирован на радиально-упорных шарикоподшипниках, содержит регулятор перемещений наружного кольца подшипника задней опоры в осевом направлении, который соединен через систему управления с датчиком радиальных перемещений вала-ротора . Регулятор натяга содержит две соосно расположенные соленоидные катушки , заключенные в магнитопровод, два одинаковых якоря, расположенных по обе стороны магнитопровода и соосно с ним. Ближайший к задней опоре шпин-. деля якорь соединен с втулкой, в которой имеется подвижный в осевом направлении относительно втулки плунжер . Во втулку с противоположной стороны вставлен поршень. Поршень подвижен относительно втулки и плунжера в осевом направлении и соединен с вторым якорем. Замкнутый объем, образованный втулкой, плунжером и поршнем , заполнен рабочей жидкостью, например ферромагнитной. Плунжер через упругий элемент, шарик и стакан взаимодействует с наружным кольцом подшипника задней опоры. Соленоидные катушки (для образования разноименных полюсов на противоположных в осевом направлении концах магнитопровода ) соединены между собой параллельно и соединены с выходом датчика радиальных перемещений через систему управления. Сигнал с датчика радиальных перемещений вала-ротора через систему управления поступает на соленоидные катушки. Возникшее в них магнитное поле перемещает якоря в осевом направлении к катупжам. Одновременно с этим перемещаются втулка и поршень. Рабочая жидкость под действием дна втулки и поршня воздействует через плунжер, упругий элемент, шарик и стакан на наружное кольцо подшипника задней опоры. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. (О (Л 4; 4 N9 00 СХ)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 В 24 В 41/049 В 23 Ц 5/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к двторСкОмю свидктельСтвм

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО-ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4219810/25-08 (22) 02.04.87 ,46) 07,12,88. Бюл. № 45 (75) В.H.Пигулевскнй, 10.В,Скорынин и М.А.леванцевич (53) 62-503.53(088.8) (56) Авторское свидетелъство СССР

¹ 1386416, кл. В 23 Q 5/20, 16,07.74. (54) ИПИНДЕЛЬ МЕТАЛПОРЕЖУ1пЕГО СТАНКА (57) Изобретение относится к облас-,. ти станкостроения и предназначено для использования в прецизионных станках. Цель изобретения — повьппение точности за счет увеличения быстродействия регулятора натяга. Шпиндель, вал-ротор которого смонтирован на радиально-упорных шарикоподшипниках, содержит регулятор перемещений наружного кольца подшипника задней опоры в осевом направлении, который соединен через систему управления с датчиком радиальных перемещений вала-ротора. Регулятор натяга содержит две соосно расположенные соленоидные катушки, заключенные в магнитопровод, два одинаковых якоря, расположенных по обе стороны магнитопровода и соосно с ним. Ближайший к задней опоре шпин-. деля якорь соединен с втулкой, в которой имеется подвижный в осевом на„.Я0„„3442380 А 1 правлении относительно втулки плунжер. Во втулку с противоположной стороны вставлен поршень. Поршень подвижен относительно втулки и плунжера в осевом направлении и соединен с вторым якорем. Замкнутый объем, образованный втулкой, плунжером и поршнем, заполнен рабочей жидкостью, например ферромагнитной. Плунжер через упругий элемент, шарик и стакан взаимодействует с наружным кольцом подшипника задней опоры. Соленоидные катушки (для образования разноименных полюсов на противоположных в осевом направлении концах магнитопровода) соединены между собой параллель- ф но и соединены с выходом датчика радиальных перемещений через систему управления. Сигнал с датчика радиаль- С ных перемещений вала-ротора через систему управления поступает на соле- = ноидные катушки. Возникшее в них магнитное поле перемещает якоря в осевом направлении к катушкам. Одновременно «М с этим перемещаются втулка и поршень. 4

Рабочая жидкость под действием дна 1Я втулки и поршня воздействует через Qgl плунжер, упругий элемент, шарик и (, ф стакан на наружное кольцо подшипника задней опоры. l з.п. ф-лы, 1 ил.

1442380

Изобретение относится к станкостроению и предназначено для использования в прецизионных металлорежущих станках, например во внутришлифовальпых станках и в .станках с адаптивным управлением.

Целью изобретения является повышение точности за счет увеличения быстродействия регулятсцза натяга. !О

Па чертеже изображена конструкция шпинделя.

1Лпиндель содержит корпус I., в котором закреплен статор 2, вал-ротор

3, несущ и оправку 4 со шлчфовальным 15 кругом, переднюю и заднюю опоры, выполненные на радиально-упорных шарикоподшипниках 5 и 6, Внутренние кольца подшипников жестко соединены с валом-ротором 3, причем внутренне. 20 кольцо подшипника 6 предохраняется

î", возможности осевого перемещения гайкой /. Иаружное кольцо подшипника

5 жестко установлено в корпусе 1, а наружное кольцо подшипника 6 установлено с возможностью осевого перемещения. Осевое усилие, создаваемое . регулятором натяга, передается на подшипник 6 стакана 8 через шарик 9 и упругий элемент 10. Регулятор на- ЗО тяга состоит из корпуса 11, в котором разрезными кольцами 12 и 13 для предотвращения осевого перемещения закреплен магнитопровод 14 с соленоидными катушками 15 и 16. В корпусе находится якорь 17, который закреплен на наружной стороне втулки !8.

Во втулке размещен с возможностью осевого перемещения плунжер 19, С противоположной стороны во втулку с 1О возможностью осевого перемещения вставлен поршень 20, на основании которого жестко закреплен якорь 21, Замкнутый объем, образованный внутренней полостью втулки, плунжером и поршнем, заполнен рабочей жидкостью

22, например ферромагнитной. С двух Р ъ Ъ сторон к корпусу примыкают крышки 3 и 24, В отверстие крьппки 24 запрессована втулка 25, предохраняющая от радиального перемещения поршень 20 с якорем 21. Одновременно с этим буртик втулки обеспечивает соблюдение необходимого зазора между якорем -7 и катушкой !5, осевое перемещение плунжера 19 и препятствует его радиальному перемещению, а также радиальному перемещению якоря 17 и втулки

18. Регулятор натяга крепится на шпинделе с помощью переходника 26. С целью предотвращения замыкания магнитных силовых линий на корпус регулятора натяга, магнитопровод и якоря выполнены из магнитомлгкого материала, а остальные детали регулятора натяга и переходник — из немагнитного. !

11пиндель металлорежущего станка работает следующим образом.

Задатчиком 27 осевого натяга устанавливается требуемый минимальный натяг в подшипниках электрошпинделя.

Задатчик 27 связан с суммирующим устройством 28. У передней опоры вала-, ротора 3 крепится индукционный датчик 29, связанный с усилителем 30.

При этом сигнал с суммирующего устройства 28 поступает на усили-.ель 31 мощности, а с него на соленоидные катушки 15 и 16 регулятора натяга.

Возникшее в катушках 15 и 16 магнитное поле перемещает якоря 17 и 21 в осевом направлении к катушкам. При этом одновременно с перемещением якоря 17 перемещается жестко соединенная с ним втулка 18 и с перемешением якоря,.I жестко соединенный с ним поршень 20. В замкнутом объеме рабочая жидкость под действием дна втулки и поршня давит на плунжер 19, который, смещаясь в осевом направлении, воздействует через упругий элемент

10, шарик 9, стакан 8 ца наружное кольцо радиально-упорноro подшипника

6. При вращении вала-ротора 3 бесконтактный индуктивный датчик 29, установленный у передней опоры вала-ротора„ преобразует его перемещения, вызванные вибрацией, а также усилием резания, в электрический сигнал, который поступает »а усилитель 30, с усилителя на суммирующее устройство

28, где к нему добавляется сигнал с задатчика 27 натяга, и с выхода суммирующего устройства на усилитель 31 мощности, с выхода которого поступает на соленоидные катуики 15 и 16 регулятора натяга. При этом под действием дооавочного сигнала увеличивается напряженность магнитно„o поля.

Якоря !7 и 21 и соответственно жестко соединенные с ними втулка 18 и поршень 20 сблжкаются, рабочая жидкость вытесняет плунжер 19, который через упругий элемент 1О, шарик 9, стакан 8 воздействует на наружное кольцо подшипника 6, увеличивая осевой натяг шпинделя. При этом за счет з 144238 передачи усилия на плунжер 19 рабочей жидкостью 22, например, ферромагнитной, происходит демпфирование вибраций нала-ротора 3. Применение для передачи усилия на плунжер 19 в качестве рабочей ферромагнитной жидкости позволяет предотвратить ее утечки.

Таким образом, за счет того, что 1п в создании необходимого осевого натяга принимают участие одновременно дна якоря 17 и 21, деформация упругого элемента 10 для создания одинакового с известным шпинделем осеного 15 натяга происходит в два раза быстрее.

Это обусловлено тем, что каждый из двух якорей проходит расстояние в два раза меньшее чем то,которое преодолевает якорь регулятора перемеще- 20 кий наружного кольца подшипника задней опоры известного шпинделя, а поскольку перемещение якорей 17 и 21 происходит одновременно и они взаимодействуют друг с другом, через рабочую жидкость 22, вызывая перемещение . плунжера 19, то это перемещение равно сумме одновременного перемещения якорей 17 и 21 и равно перемещению якоря регулятора перемещений наружного кольца подшипника задней опоры известного шпинделя, которое требуется для создания того же натяга.

Формула изобретения

1. 01пиндель металлорежущего станка, содержащий установленный в корпусе статор, вал-ротор с передней и задней опорами, выполненными из радиально-упорных шарикоподшипников, внутренние кольца которых жестко установлены на вал-ротор, наружное кольцо подшипника задней опоры установлено с возможностью осевого перемещения, при этом у подшипника передней опоры установлен датчик радиальных перемещений вала-ротора, а у под.шипника задней опоры установлен регулятор натяга, соединенный с выходом датчика радиальных перемещений через систему управления, включающую последовательно соединенные усилитель, суммирующее устройство и усилитель мощности, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности, регулятор натяга выполнен в виде электромагнита с двумя якорями, расположенными по обе стороны двух соленоидных катушек, заключенных в кольцевой магнитопронод и соединенных между собой параллельно, причем якорь, ближайший к задней опоре шпинделя, жестко связан со втулкой, противоположный якорь — с поршнем, а во втулке с возможностью осевого перемещения установлен плунжер, а с противоположной стороны — поршень, образованный при этом объем заполнен рабочей жидкостью.

2. Ипиндель по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что площадь внутренней части дна втулки эа вычетом площади поперечного сечения плунжера равна площади поперечного сечения поршня.

1442380 ъ ъ

Со с т а в ит ель А. С еме но па

Редактор A.Âoðoâè÷ Техред A.Êðàí÷óê Корректор О. Кравцова

Заказ 6345/15

Тираж 678 Подписное

BI1HHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

11роизводственпо-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, уп. 11роектпая, 4