Шпиндель металлорежущего станка
Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в прецизионных станках. Цель изобретения - повышение качества обработанных поверхностей. Шпиндель металлорежущего станка содержит вал, установленный в корпусе на опорах. Опоры выполнены в виде подшипников качения, один из которых, например подшипник радиальный. В передней опоре расположен механизм для создания радиального натяга в направлении действия силы резания в плоскости, перпендикулярной оси шпинделя. Радиальный подшипник 6 выполнен с четным числом тел качения, а его наружное кольцо установлено на двух парах роликов 11. Ролики помещены во втулке 13, выполненной из материала с температурным коэффициентом линейного расширения, большим температурного коэффициента линейного расширения материала наружного кольца подшипника. Ролики 11 расположены под углом к направлению создания предварительного радиального натяга подшипника. Начальная величина угла установки роликов определяется из математического выражения с учетом конструктивного выполнения подшипника и требуемой величины радиального натяга. При работе шпинделя происходит нагрев втулки 13, в которой установлены ролики 11. Угол установки роликов увеличивается пропорционально увеличению температуры, сохраняя исходную форму деформированного наружного кольца подшипника. 4 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
51) 4 В 24 В 41/04
1б
Фиг. д
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬПИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
1 (61) 986610 (21) 4345802/31-08 (22) 18.12.87 (46) 07.08,90. Бюл. N 29 (71) Институт проблем надежности и долговечности машин АН БССР (72) С.И.Черных, И.А.Кирпиченко, Ю,В.Скорынин, Г.B.Òèëèãóçîâ и В,Г.Головатенко (53) 621.924.1(088.8)
I (56) Авторское свидетельство СССР
У 986610, кл..В 24 В 41/04, 1981. (54) ШПИНДЕЛЬ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО СТАНКА (57) Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано
„„SU„, 1583269 А 2 в прецизионных станкгх, Цель изобретения — повышение качества обработанных поверхностей. Шпиндель металлорежущего станка содержит вал, установленный в корпусе на опорах, Опоры выполнены в виде подшипников качения, один из которых, например подшипник
6, радиальный. В чередней опоре расположен механизм для создания радиального натяга в направлении действия силы резания в плоскости, перпендикулярной оси шпинделя. Радиальный подшипник 6 выполнен с четным числом тел качения, а его наружное кольцо установлено на двух парах роликов
11. Ролики помещены во втулке .13, вы1583269
2 arcsin полненной из материала с температурным коэффициентом линейного расширения, большим температурного коэффициента линейного расширения материала наружного кольца подшипника.
Ролики 11 расположены под углом к н аправлению создания предварительно"
ro радиального натяга подшипника. Начальная величина угла установки ро- 10 ликов определяется из математическо".
Изобретение относится к области
Станкостроения, может быть использовано в прецизионных станках и является усовершенствованием известноrо изобретения по авт, св.
У 986610.
Цель изобретения - повышение качества обработки, На фиг.1 изображен шпиндель металлорежущего станка, общий вид; на фиг.2 — схема для расчета угла установки роликов; на фиг.3 - разрез .А-А на фиг.1; на фиг.4.- втулка без установки роликов.
ЗО
Шпиндель металлорежущего станка содержит корпус 1 (фиг.1), в котором закреплена обмотка 2 статора, валротор 3, несущий по оправке 4 шлифовальный круг 5, Радиальный подшипник 6 и радиально-упорный шарикоподшипник 7 передней опоры закреплены на валу 3 в осевом направлении жестко с помощью гайки 8. Вал-ротор
3 имеет сверления 9 для подачи к опо- 10 рам масляного тумана. Радиальный роликоподшипник 6 установлен в xpbmке 10 на двух парах роликов 11, которые без зазора вставлены в пазы 1.2 втулки 13. 45
Установка роликов под оптимальным углом позволяет уменьшить динамичес,кие смещения шпинделя в связи с тем, что при вхождении тела качения в клиновидную зону сила взаимодействия тела качения с наружным кольцом проходит через точку контакта ролика с наружным кольцом (фиг,2), в результате чего достигается повышение жесткости опоры в направлении сил кон 55 тактного взаимодействия и, следаваго выражения с учетом K íñòðóêòèâíîro выполнения подшипника и требуемой величины радиального натяга, При работе шпинделя проысходит нагрев втулки 13, в которой установлены ролики 11. Угол установки роликов увеличивается пропорционально увеличению температуры, сохраняя исходную форму деформированного наружного кольца подшипника. 4 ил. тельно, уменьшение амплитуды динамических смещений при прохождении телами качения клиновидных зон, Кроме того, установка роликов в дополнительно введенную втулку, выполненную из материала с ТКЛР большим ТКЛР материала наружного кольца подшипника, дает возможность управлять углом установки роликов при повышении температуры опоры качения, что позволяет стабилизировать радиальный натяг в подшипнике, Применение четного числа тел качения обеспечивает стабилизацию геометрических параметров клиновидных зон и дает возможность повысить точность вращения шпинделя за счет компенсации динамических нагрузок, возникающих в двух клиновидных зонах, Угол (установки каждого ролика 11 определяется от 4 001Е (фиг.1), где 00, = R — b; О,Е =R -г,„.
С учетом тригонометрических соотношений получим
Подставляя величины P =
2К -b +г ; — полупериметр, 2 радиус кривизны по дну желоба дорожки .качения деформированного наружного кольца, а =- R H + d,+ d z- большая полуось по дну желоба дорожки каче» ния деформированного наружного кольца, Ь = R - Ф вЂ” d — малая полуК 1 ось по дну желоба дорожки качения деформированного наружного кольца, получим
1583269
Кн -д,-А р = 2 arcsin
4 " + ) Г(®н + d т,+ " ) - ш®н 1 )) радиус по дну желоба дорожки качения недеформированного наружного кольца; половина радиального зазора в подшипнике; половина величины радиального натяга; радиус тела качения подшипников радиус по дну .желоба дорожки качения внутреннего кольца, где R . н
Вн
Д 00 4Б. I,+ 1г
Д вЂ” 00„ н
R — А - д 1(R н — А — «4+ гвк )
4 н(1+ d ) L(Ru+ "+ ) ш®н 1 П
Радиально-упорный подшипник 7 (фиг.l) установлен непосредственно в крышке 10. Наружные кольца подшипников передней опоры закреплены жестко в осевом направлении с помощью фланцев 14 и 15. Крышка 10 имеет два диаметрально противоположных отверстия 16 и 17 (фиг,3), в каждом из которых имеется упругий элемент 18. и 19, находящийся между двумя шариками 20, 21 и 22, 23 и упор 24, 25, установленный с возможностью перемещения и взаимодействия с наружным кольцом радиального подшипника при вращении регулировочной шайбы 26, у которой внутреннее отверстие выполнено в виде эллипса, Фиксация регулировочной шайбы 26 в радиальном направлении осуществляется с помощью центрирующего буртика, который выполнен непосредственно на регулировочной шайбе. В осевом направлении регулировочная шайба фиксируется кольцом 27, которое имеет равномерно расположенные по окружности сверления для шарикового фиксатора 28, которым снабжена регулировочная шайба, Кольцо 27 крепится к крышке 10 винтами 29. Втулка 13 (фиг.4) выполнена из сплава с большим температурным коэффициентом линейного расширения по сравнению с температурным коэффициентом линейного расширения материала наружного кольца радиального подшипника 6 и роликов Il °
На втулке 13 выполнены пазы 30 и центрирующие пазы 31, в которые
10 вставлены фиксирующие штифты 32.
Пазы 30 обеспечивают стабильность геометрической формы втулки 13 при ее нагреве, l 5 Предварительный радиальный натяг радиального подшипника 6 создают вращением регулировочной шайбы 26, у которой внутреннее отверстие выполнено в виде эллипса (фиг,3). Радиальный натяг подшипника 6 создается только по направлению, совпадающему с направлением действия силы резания °
При шлифовании опоры шпинделя нагреваются, при этом размеры наружного кольца подшипника 6, роликов 11 увеличиваются, возрастает радиальный натяг d, что приводит к смещению
30 положения одновременного контакта тела качения с поверхностями внутреннего и наружного колец подшипника 6 ° Одновременно втулка 13 нагревается, ее размер увеличивается и ролики 11 перемещаются по окружности в обе стороны от линии действия силы резания, в результате чего устанавливается величина требуемого угла расположения роликов ll применительно к изменившимся условиям эксплуа40 тации.
Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я
Ипиндель металлорежущего станка по авт, св. У 986610, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения качества обработки, он снабжен установленной между крышкой и наружным кольцом подшипника дополнитель50 ной втулкой с роликами, расположенными под углом Ы к плоскости, проходящей через оси радиальных сквозных отверстий, выбранным по формуле
1583269 где R
r.
Ьн
Ш
4Ц (А1 + А) RH « 1 « 2 радиус по дну желоба дорожки качения недеформированного наружного кольца подшипника; 5 половина радиального зазора в подшипнике; половина величины радиального натяга; радиус по дну желоба дорожки качения внутреннего кольца; радиус тела качения подшил ника, при этом втулка выполнена из материала с температурным коэффициентом линейного расширения, большим температурного коэффициента линейного расширения материала наружного. кольца подшипника, число тел качения которого выбрано четным, а вершина угла о(смещена относительно центра шпинделя.в сторону, противоположную положению ролика на величину, определяемую по формуле
1583269
Составитель В.Шульга
Техред Л.Сердюкова Корректор М.Самборская
Редактор С.Патрушева
Заказ 2222 Тираж 600 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, R-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
