Динамометрическая шпиндельная опора

 

Использование: изобретение относится к, машиностроению, в частности к станкостроению , и может использоваться в шпинд льных узлах коробок скоростей станков и подшипниковых узлах других механизмов к$к средство технического диагностирова2 . . ния упругодеформационного состояния, а также как средство получения первичной измерительной информации при создании систем адаптивного управления процессом резания по изменению составляющих сил резания в процессе изготовления деталей; Сущность изобретения: опора содержит корпус 1 с несущими карманами 2. На торце корпуса 1 выполнены камеры 3, по изменению давления в которых можно судить об изменении давления в карманах 2. Каждый упругий элемент выполнен сборным и состоящим из размещенных в единой обойме & стержня 6 и съемного сферического наконечника 7. В качестве датчика деформаций использован набор пьезокерамических шайб 13. 1 ил. fe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 23 В 19/

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Zg 21 80 Ю17Х11

Ъ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

21) 4914979/08

22) 27.02.91 (46) 23.03,93. Бюл. N 11 (75) Ж.Н.Кадыров (р6) Авторское свидетельство СССР

N. 1242661, кл. F 16 С 32/06, 1986, Авторское свидетельство СССР

N. 1754333, кл. В 23 В 19/00, 1989. (54) ДИНАМОМЕТРИЧЕСКАЯ ШПИНДЕЛ6ЦАЯ ОПОРА (57) Использование; изобретение относится к, машиностроению, в частности к станкостроению, и может использоваться в шпинд льных узлах коробок скоростей станков и п дшипниковых узлах других механизмов к к средство технического диагностирова„„ЯЦ„„1803272 А1 ния упругодеформационного состояния, а также как средство получения первичной измерительной информации при создании систем адаптивного управления процессом резания по изменению составляющих сил резания в процессе изготовления деталей:

Сущность изобретения, опора содержит корпус 1 с несущими карманами 2. На торце корпуса 1 выполнены камеры 3, по изменению давления в которых можно судить об изменении давления в карманах 2. Каждый . упругий элемент выполнен сборным и состоящим из размещенных в единой обойме .

5.стержня 6 и съемного сферического наконечника 7, В качестве датчика деформаций использован набор пьезокерамических шайб 13. 1 ил.

1803272

Изобретение относится к машиностроению, в частности к станкостроению, и может использоваться в шпиндельных узлах коробок скоростей станков и подшипниковых узлах других механизмов как средство технического диагностирования упругодеформационного состояния, а также как средство получения первичной измерительной информации при создании систем адаптивного управления. процессом резания по изменению составляющих сил резания в процессе изготовления деталей.

Цель изобретения — упрощение конструкции, уменьшение ее габаритов, а также повышение чувствительности к динамическим нагрузкам.

На чертеже изобра>кена динамометрическая подшипниковая опора, осевой разрез. 20

Динамометрическая подшипниковая опора содержит корпус 1 с торцовыми и радиальными несущими карманами 2, На торце корпуса 1 выполнены камеры 3, по изменению давления в которых можно су- 25 дить об изменении давления в несущих карманах 2. Камеры 3 связаны с карманами 2 дросселирующими каналами 4. Упругие элементы выполнены по числу несущих карманов.2 подшипников. Каждый упругий 30 элемент выполнен сборным и состоящим из размещенных в единой обойме 5 оппозитно расположенных стержня 6 и съемного сферического наконечника 7. B стержне 6 выполнена открытая с одной стороны ци- 35 линдрическая полость 8 с резьбовым участком на выходе, в которую запрессована тонкостенная глухая цилиндрическая втулка 9 из изоляционного материала. С противоположной стороны на стержне 6 40 выполнена сферическая поверхность.

В состав динамометрической подшипниковой опоры входит также мембрана 10, защемления между корпусом 1 подшипника и крышкой 11 и взаимодействующая, с од- 45 . ной стороны, с камерой 3 подшипника, а с другой — со съемным наконечником 7.

Съемный наконечник7 выполнен протяженным по длине с торцовым ободом 12 с одной стороны и сферической поверхностью на противоположном.

В качестве датчика деформаций упругого элемента использован набор пьезокерамических шайб 13. Набор размещен внутри изоляционной втулки 9 и поджат в осевом 55 направлении через шайбу 14 и торцовый обод 12 съемного наконечника 7 регулировочной гайкой 15, ввинченной в резьбовой участок цилиндрической полости 8. Шайба

14 выполнена из изоляционного материала.

Для обеспечения собираемости упругого элемента наружные диаметры изоляционной втулки 9 и шайбы 14, а также наружные диаметры набора 13 и торцового обода 12 наконечника 7 равны, Вывод проводов от пьезокерамического набора 13 и торцового обода 12 наконечника 7 равны. Вывод проводов от пьезокерамического набора 13 осуществляется через отверстие 16. Для исключения проворота сборного упругого элемента внутри обоймы, на наружной поверхности стержня выполнен паз 17, с которым взаимодействует штифт 18, запрессованный в обойму 5, Для выборки зазоров в сопряжениях деталей сборного упругого элемента и создания предварительного натяга в пьезокерамическом наборе и в мембране использован механизм регулирования натяга, состоящий из вмонтированной в корпус

19 шпиндельной бабки втулки 20, в которой размещен подвижный в направлении, перпендикулярном оси корпуса, регулировочный винт 21 с микрометрической резьбовой поверхностью с одной стороны и с опорной конической поверхностью — с другой стороны. Своей конической поверхностью винт 21 взаимодействует со сферической поверхностью стержня 6, Крепление втулки 20 к корпусу 19 шпиндельной бабки осуществляется винтами 22. На цилиндрической части регулировочного винта 21 установлены уплотнительные кольца 23.

Натяг в сопряжениях коническая поверхность винта 21 — стержень 6 — набор 13 пьезокерамических шайб — съемный наконечник 7 — мембрана 10 — камера 3 подшипника при обратном ходе винта 21 (вывинчивании из втулки 20) обеспечивается упругими свойствами мембраны 10, находящейся к моменту начала обратного хода в предварительно деформированном состоянии, Мембрана 10 изготовлена в виде тонкостенной оболочки из материала, обладающего упругими свойствами, с выпуклой вниз (по отношению к рабочим полостям камер 3 подшипников) центральной частью, облегающей сферическую поверхность съемного наконечника 7, и сопряженными с ней симметричными периферийными частями противоположной выпуклости меньшего радиуса кривизны, Материалом для изготовле.ния мембран являются аустенитные дисперсионно-твердеющие сплавы марок

36НХТЮ, 40КНХМ, рессорно-пружинные стали 65Г и другими.

Съемный наконечник 7 изготовлен из материала с низкой теплоп ров >дностью, например, из окисной керамики на основе

1803272

10

20

30

40

А1 0з. ZrOz, однокарбидный твердых сплавов В Кб, В К8.

Динамометрическая подшипниковэя опора работает следующим образом, После установки собранных упругих элементов в обойме 5 таким образом, что сферическая поверхность наконечника 7 взаимодействует с центральной частью мембраны 10, а сферическая поверхность стержня 6 контактирует с конической поверхностью регулировочного винта 21, вращением последнего создают предварительное деформирование мембраны 10 и набора 13 пьезокерамических пластин, По шкале усилительно-преобразовательного блока 24 фиксируют величину натяга (связь блока с набором 13 осуществляется проводами).

Во время обработки детали сила резания действует через шпиндель на подшипник, вызывая, в зависимости от вариации составляющих усилия резания, изменения давления в его торцовых и радиальных карманах 2. Изменяется давление и в соединенных с карманами 2 каналами 4 камерах

3, воспринимаемых мембранами 10. Деформации мембран 10 передаются через наконечник 7 на набор 13 пьезокерамических пластин. При деформации (сжатии) пластин набора вырабатывается электрический сигнал, поступающий на вход блока 24.

Использование в качестве датчика деформаций набора из пьезокерамических пластин позволило значительно уменьшить габаритные размеры упругого элемента. упростить и удешевить конструкцию, поскольку сами пластины.являются серийно выпускаемыми изделиями (их размеры по диаметру и ширине унифицированы), и, глааное, повысить чувствительность кдинамическим (высокочастотным) нагрузкам, генерируемым силами резания.

Выполнение упругих элементов сборными, размещенными в единой обойме, а такЖе выполнение механизма регулирования натяга в виде самостоятельного узла, размещенного в корпусе шпиндельной бабки — улучшило условия обслуживания узла в целом, обеспечило возможность создания дифференцированной настройки упругих элементов (на различные величины предварительного натяга).

Выполнение упругих элементов по числу торцовых и радиальных карманов с выделением измерительной информации об изменении давления в каждом из них позволило осуществить точную идентификацию (разделение по направлению действия и величине) составляющих усилия резания. что важно при решении различных задач.

Тепловыделения от трения, сопровождающие нагрев масла в карманах и камерах опоры не распространяются на упругий элемент за счет подбора материала съемного наконечника, Формула изобретения

Динамометрическая шпиндельная опора, соДержащая корпус подшипника с торцовыми и радиальными несущими карманами, выполненные на торце корпуса камеры, соединенные с несущими карманами дросселирующими каналами, взятые по числу несущих карманов сборные упругие элементы s виде размещенных в единой обойме стержня,со сферической поверхноСтью на одной стороне и съемного сферического наконечника на противоположной, установленную в каждой камере мембрану, взаимодействующую с наконечником упругого элемента, датчик деформации упругого элемента, а также механизм регулирования натяга в виде установленного в корпусе винта с конической поверхностью, взаимодействующей со сферической поверхностью стержня упругого элемента, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что. с целью упрощения конструкции, уменьшения габаритов и повышения чувствительности к динамичеаким нагрузкам, опора снабжена дополнительной тонкостенной глухой цилиндрической втулкой из изоляционного материала, шайбой из изоляционного материала и регулировочной гайкой, при этом в стержне упругого элемента выполнена открытая с одной стороны цилиндрическая полость с резьбовым участком на выходе, съемный наконечник упругого элемента выполнен протяженным по длине с торцовым ободом, а датчик деформаций выполнен в виде набора пьеэокерамических шайб, причем укаэанный набор и съемный наконечник размещены внутри запрессованной в цилиндрической полости стержня изоляционной втулки и поджаты в осевом направлении через шайбу и торцовый обод съемного наконечника регулировочной гайкой.