Шпиндельная бабка

 

Изобретение относится к области станкостроения и может быть использовано при разработке прецизионных станков. Целью изобретения является уменьшение тепловых деформаций и повышение точности положения оси шпинделя. Шпиндельная бабка, содержащая установленный в опорах корпуса шпиндель, снабжена направляющей планкой, а в корпусе выполнены сквозные прорези с герметизирующими крышками. Удлинение пути теплового потока приводит к снижению тепловых деформаций корпуса. Снижение влияния тепловых деформаций достигается посредством предыскажения положения оси шпинделя в горизонтальной плоскости с помощью направляющей планки. 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 В 23 В 19/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1) 641Ц л

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

f10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4271270/25-08 (22) 29.06.87 (46) 30.03.90. Бюл. № 12 (71) МВТУ им. Н. Э. Баумана (72) В. В. Додонов (53) 621.941.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1351 716, кл. В 23 В 19/00, 1986. (54) ШПИНДЕЛЬНАЯ БАБКА (57) Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано при разработке прецизионных станков. Целью изобретения является уменьшение тепловых

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано при разработке прецизионных станков.

Целью изобретения является уменьшение тепловых деформаций и повышение точности положения оси шпинделя.

На фиг. 1 изображена шпиндельная бабка, вид спереди; на фиг. 2 — вид А на фиг. 1; на фи г. 3 — вид Б на фиг. 1; на фиг. 4 — вид В на фиг. 1; на фиг. 5— схема взаимодействия увлажненного воздуха с оребрением; на фиг. 6 — подшипниковый узел; на фиг. 7 — разрез à — Г на фиг. 6.

Шпиндельная бабка содержит коробчатый корпус . 1 с двумя шпиндельными опорами 2 и 3. На переднем и заднем концах шпинделя 4 закреплены два вентилятора 5 и 6 для охлаждения задней и передней стенок шпиндельной коробки и смежных областей. Корпус установлен на станине 7. Ось шпинделя 4 при неработающем станке (не показан) занимает положение, определяемое точками Oi и 0, лежащими на его оси. Шпиндельная коробка 1 закрепляется на станине станка с

„„Я0„„1553252 А1

2 деформаций и повышение точности положения оси шпинделя. Шпиндельная бабка, содержащая установленный в опорах корпуса шпиндель, снабжена направляющей планкой, а в корпусе выполнены сквозные прорези с герметизирующими крышками. Удлинение пути теплового потока приводит к снижению тепловых деформаций корпуса. Снижение влияния тепловых деформаций достигается посредством предыскажения положения оси шпинделя в горизонтальной плоскости с помощью направляющей планки. 7 ил. помощью прижимных планок 8, обеспечивающих наложение механической связи вдоль координаты Y. Вентиляторы 5 и 6 закрыты защитными кожухами 9, в которые встроены сопла 10 и 11. В кожухах 9 вентиляторов 5 и 6 закреплены диффузоры 12 и эжекторные устройства 13 подачи к вентиляторам 5 и 6 увлажненного воздуха.

Поверхности 14 и 15 шпиндельной бабки оребрены и ограждены защитными кожухами 16. Аналогичную конструкцию имеет задняя стенка 17 корпуса l.

На передней и задней 17 стенках корпуса 1 под шпиндельными опорами 2 и 3 выполнены одна или несколько сквозных прорезей 18 шириной в и длиной 1, расположенных на расстоянии К от шпиндельных опор 2 и 3. Расстояние между прорезями — 6.

Геометрические параметры прорезей рекомендуется определять из соотношений:

1 — (6 — 12) 1;

К (1,5 — 2) t;

b t;

6-(2 — 3) t, !

553252

В-I>

a< —-с= —, Н

Д

55 где t — толщина стенки корпуса 1;

 — ширина корпуса.

Корпус фиксируется на станине 7 станка двумя прижимными планками, ограничиваюгцими перемещение вдоль координаты

У, и направляющей планкой 19, закрепленной на станине 7 и имеющей возможность линейного и углового смешений +-у„в пределах линейных смещений планки 19+Л„.

Сопла 11 вентиляторов 5 и 6 направляют увлажненный эжекторным устройством 13 воздух на оребренные вставки 20, закрепленные на поверхностях

14 и 15 бабки и расположенные на передней и задней 17 стенках корпуса.

В бобышках 21 корпуса 1, предназначенных для размещения подшипникозых опор 2 и 3, вьшолнено по две кольцевые проточки 22, в которых Выпол1!ены сквозные отверстия 23, соединяющие две кольцевые проточки 22 на обеих бобышках 21. На крышках 24 подшипниковых опор 2 и 3 Выполнены выступы 25, попарно соединяюгцие и перекрывающие смежные сквозные отверстия 23. Подача охлаждаюгцей среды осушествляется через штуцер 26 по стрелке Н (нагнетание), ы слив — — через штуцер ?7 по стрелке С (слив). В зоне, обозначенной буквой П, находится перемычка. Выступы 25 на крышках 24 нодшипниковых опор 2 и 3 сме-! цены Один относительно другого ll2 угловой шаг, равный угловому шагу расположения сквозных отверстий 23, поэтому !1ри закреплении крышек 24 с выступами 25 В бобышках 21 передней и задней опор образуются замкнутые проточные ка1!алы

28, имеюгцие серпантин!!ую форму. 311!1!трихованные выступы 25 относятся к правой крышке 24, незаштрихованные выступы 25 к левой крышке 24 поди!Виниковой опоры.

Таким образом, канал 28 образуется двумя кольцевыми проточками 22 на бобышках

21, сквозными отверстиями 23 и чередующимися выступами 25 крышек 24, 1!!ту— церами нагнетания 26 и слива 27.

Размеры оребренных Вставок 20 определяют из соотношений: где  — — ширина коробки;

D — диаметр вентилятора;

Н вЂ” высота коробки.

Шпиндельная бабка работает следуюгцим образом, При обработке деталей передняя опора 3 бабки испытывает более большие нагрузки, чем задняя Опора 2, поэтому ось шпинделя 4 перемещается вверх из-за тепловых деформаций, вызванных тепловы5

40 делением в опорах 2 и 3, неравномерно, как правило, передняя опора 3 поднимается выше, а задняя 2 — ниже, т. е. OiOi (1 (0202, образуются перекосы оси шпинделя из-за тепловых деформаций в горизонтальной и вертикальной плоскостях

OXZ.

В предлагаемой конструкции шпиндельной бабки линейные и угловые деформации оси шпинделя 4 резко сокрагцаются вследствие ряда следуюших конструктивных мер.

Прорези 18 в передней и задней стенках корпуса служат значительным тепловым сопротивлением для распространения потока тепла ц от опор 2 и 3 в сторону станины 7. Участки стенок 0 и аналогичный участок задней стенки 17 практически не нагреваются. Удлиняется путь потока тепла от or",ог к станине. Поток тепла идет по траектории 02РМ и ОЯМ, что вызывает снижение изоыточнои температуры этих участков передней и задней стенок корпуса бабки, несущих опоры 2 и 3 шпинделя 4, изменяется направление тепловых смещений, влияющих на положение оси шпинделя.

Дополнительное снижение тепловых деформаций корпуса 1 достигается за счет интенсивного охлаждения поверхностей 14 (РМ) и 15 (ЯХ) увлажненным воздухом посредством вентиляторов 5 и 6, подающих через сопла : 0 и 1! воздух на специальные !Вставки 20, плотно присоединенные к участка"« 14 i! 15 передней и задней стенок корпусы бабки.

Охлаждение передней и задней опор шпинделя 4 резко снижает величину теплоВых 1!Озок013, идъ гни х OT orlop 2 и 3 В стенки, что существенно сокрзгцает избыто !11ую температуру передней и задней 17 стенок корпуса 1. Использование для целей

Охлаждения смазывающе-oxëàæäàþùåé жидкое !.и, применяемой при обработке, упрощает техническую реализа 1,ию этого мероприятия. Степень снижения тепловых потоK0I3 зависит от те плоем кости при мен яемой охлаждающей жидкости и ее расхо.!ы -ерез опоры 2 и 3.

Е!це большая нейтрализация вредного

Влияния Twirl,;Ioå5ûõ деформации !!а точность расг!О!!Оже!!ия Оси В!Нинделя при нормальных рабочих режимах работы станка достигается в предлагаемой бабке за счет предыскажения положения оси гнг1инделя 4 в плоскостях OYZ и OXZ, которое осугцествляется в плоскости OYZ за счет того, что базовую поверхность корпуса 1, которой она примыкает к станине 7, изготавливают с учетом линейного смещения

Л, и углового наклона — у„к оси расточек под шпиндельный узел. При включении и нагреве корпусы ось шпинделя

0 --02 становится в горизонтальное положе1553252

Д=1 tgy„

Формула изобретения

30 ние, соответствующее расчетному тепловому режиму работы бабки.

Практически при изютовлении бабки следует обеспечить разность размеров корпуса

Н-Н

Л вЂ”, найденную из соотношения г а также уменьшить размеры Ог1 и 0 1 на величины 0 0 и OzOz или экспериментально. Эти величины можно определять и вносить в конструкцию бабки на основе учета средних режимов работы бабки или на основе условий ее минимальной нагрузки, например с учетом только ее холостого хода на расчетных числах оборотов (Н/2 — высота центров коробки).

Предыскажение положения оси шпинделя 4 бабки в плоскости OXZ осуществляется в соответствии с конструкцией коробки 1 с помощью регулируемой в угловом положении в плоскости OX Z направляющей планки 19, определяющей угловое положение бабки и шпинделя 4 в плоскости OXZ относительно оси станка. Направляющая планка может быть закреплена на станине в произвольном угловом положении в пределах возможных регулировочных смещений +A Эта регулировка начального положения оси шпинделя 4 в плоскости OX Z может оказаться необходимой вследствие отсутствия полной тепловой симметрии бабки и вызванных этим угловых смещений у„оси шпинделя 4 в плоскости ОХ Z при обработке на станке (не показан). Поэтому при установке бабки на станине 7 станка ось шпинделя 4 и корпус 1 выставляются с помощью направляющей планки 19 под углом -у„к оси станка. При работе станка и нагреве бабки 1 ось шпинделя 4 стремится занять соосное с осью станка 7 положение.

Аналогично можно компенсировать линейные смещения оси -Л„.

Использование предлагаемой шпиндельной бабки для высокоточных металлорежущих станков позволяет существенно снизить вредное влияние тепловых деформаций.

Шпиндельная бабка, содержащая корпус с базовыми поверхностями, подшипниковые опоры с размещенным в них шпинделем, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения тепловых деформаций и повышения точности положения оси шпинделя, корпус снабжен регулируемы м уста новоч н ы м эл ементом, размещенным на пересечении базовой поверхности корпуса с плоскостью, проходящей через ось шпинделя перпендикулярно базовой поверхности, передняя и задняя стенки корпуса выполнены оребренными, при этом между подшипниковыми опорами шпинделя и базовой поверхностью в стенках выполнены сквозные прорези с установленными на них введенными в бабку герметизирующими крышками, а на переднем и заднем концах шпинделя установлены введенные в бабку вентиляторы с эжекторными увлажнителями.

1553252

1553252

Вид б

8ид B

Фиг. 5

1553252

Составитель Ю. Ельчанин

Редактор A. Лежнина Техред И. Верес Корректор Н. Король

Заказ 421 Тираж 690 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101