Электрошпиндель на опорах скольжения с газовой смазкой

 

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в станках для сверления и фрезерования печатных плат. Электрошпиндель на опорах с газовой смазкой содержит корпус, в котором .смонтированы электродвигатель, .подшипник,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 23 В 19/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4836903/08 (22) 15.05.90 (46) 30.04.93. Бюл. N 16 (75) Ю.В.Пальцев, Г.В.Пальцева и А.B,×óðèлин (56) Электрошпиндель с воздушными опорами для сверления и фрезеровэния печатных плат. Проспект Э Н ИМС 1986

ЫЛ 1811985 А1 (54) ЭЛЕКТРОШПИНДЕЛЬ НА ОПОРАХ

СКОЛЬЖЕНИЯ С ГАЗОВОЙ СМАЗКОЙ (57) Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в станках для сверления и фрезерования печатных плат. Электрошпиндель на опорах с Газовой смазкой содержит корпус, в котором смонель, подшипник, СО

О

ОО

1811985

30

40 подшипник 4 поршневой системы, неподвижный аэростатический подпятник 5, подвижный подпятник. состоящий из корпуса

6 подпятника с кольцевым карманом 7 и впрессованного аэростатического подпятника 8, вала с напрессованным поршнем 10, выполненным комбинированным; основной объем из материала с небольшим удельным весом, а рабочая поверхность — из стали.

Электрошпиндель работает следующим образом, Электродвигатель 2 включают после

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в станках для обработки сверлением и фрезерованием печатных плат.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей за счет обеспечения возвратно-поступательного перемещения вала.

На фиг.1 — электрошпиндель на опорах с газовой смазкой; на фиг.2 — пневмосхема 10 в крайнем рабочем положении поршня (вала); на фиг.3 — пневмосхема в исходном положении поршня; на фиг,4 — пример использования электрошпинделя.

Электрошпиндель на опорах скольже- 15 ния с газовой смазкой содержит корпус 1, в котором установлены статор электродвигателя 2 с обмоткой, подшипник 3, подшипник. 4, неподвижный подпятник 5, подвижный подпятник 6 с запрессованным кольцом 7, вал 8 с напрессованным поршнем 10, выполненным из комбинированного материала: основной объем — из материала 11 с небольшим удельным весом, а рабочая по- * верхность 12 — из металла. 25

Пневмосистема управления поршневой опорой включает электромагнитный пневмораспределитель 13, соединяющий емкость 14 с давлением воздуха Р2 через регулируемый дроссель 15 с полостью выхлопа 16; пневморэспределитель 17 с поршнем 9 и пружиной настройки 18; правая полость которого связана с полостью выхлопа 16, а левая — с магистралью неподвижного подпятника 5, средняя — с канавкой 19 и атмосферой; бесконтактный датчик 20, фиксирующий исходное положение поршня; ресивер 21 с давлением Р1, соединенный через дроссель 23 с канавкой 22 полости нагнетания 24, а через дроссель 25 и обратный клапан 26 — с полостью выхлопа 16; дроссель 27 магистрали питания смазочного зазора подшипника 4, дроссель 28 магивключения пневмосистемы. Поршень 10 (вал 9) сначала всплывает на воздухе, а затем быстро перемещается в исходное положение, останавливается аэростатическим подпятником 8и после кратковременной остановки в автоматическом режиме перемещается с рабочей подачей в крайнее рабочее положение и с большой точностью останавливается неподвижным аэростатическим подпятником 5, Далее цикл работы электрошпинделя повторяется. 1 з.п. ф-лы, 4 ил, страли питания неподвижного подпятника 5.

Электрошпиндель 29 встраивается в станок для сверления плат и устанавливается непосредственно на траверсе 30 вертикального перемещения, которая кинематически через передачу винт-гайка качения 31 и упругую муфту 32 связана с электродвигателем 33 злектропривода, управляемого системой ЧПУ. Станок снабжен столом 34 с продольно-поперечными направляющими, который кинематически связан через передачи винт-гайка качения 31 с двумя электродвигателями приводов подач с ЧПУ, Электрошпиндель 29, установленный на станке, работает следующим образом, При пуске станка в автоматическом режиме сначала отрабатывается подготовительный цикл: электрошпиндель 29 начинает работать после подачи воздуха в пневмосистему, при этом вал 8 с инструментом перемещается в исходное(верхнее) положение и только после этого приводится во вращение включением электродвигателя 2. Затем стол

34 продольно-поперечным, а траверса 30 со шпинделем вертикальным перемещением по соответствующим кинематическим цепям занимают исходные положения.

Окончание подготовительного цикла переходит в первый. технологический цикл: после одновременного отрабатывания столом 34 координаты (Х, У) первого отверстия и траверсой 30 с электрошпинделем 29 координаты Z — глубины сверления первого отверстия, вал .8 с инструментом рабочей подачей производит сверление первого отверстия на определенную глубину, а затем быстро возвращается в исходное положение, Последующие циклы происходят последовательно один за другим до завершения полной обработки платы.

1811985

20

50

Выше описана работа станка, когда сверление производится с большими и средними подачами. При сверлении с малыми подачами рабочее перемещение осуществляют траверсой 30 непосредственно от электропривода вертикальной подачи при силовом замыкании поршня 10 (вала 8) в крайнем нижнем положении. Таким образом, траверса 30, как в первом случае при установочном перемещении, так и во втором при сверлении с малыми подачами, перемещается с высокими скоростями без перегрузки электропривода. Поэтому представляется возможным для повышения производительности станка на траверсе 30 устанавливать несколько электрошпинделей 29.

Настройку пневмосистемы управления поршневой опорой осуществляют следующим образом. Регулировочной аппаратурой (не показана) получают в емкости 21 давление воздуха Р1, в емкости 14 — Рг, причем Р1 Ы Рг < Pd (Pd — давление в смазочном зазоре). Регулируемый дроссель 15 настраивают на расход воздуха, соответствующий рабочей подаче инструмента, дроссель 23 — быстрому перемещению поршня 10 в исходное положение, дроссель 25 — на небольшой расход воздуха (подпитку) в полость выхлопа 16 для компенсации утечек в атмосферу, дроссель 27 — на расход и давление Pd воздуха в смазочном зазоре, дроссель 28 — на расход воздуха в неподвижный подпятник 5. Пневмораспределитель 17 настраивают пружиной 18 на перемещение его поршня влево до закрытия канала выхода в атмосферу при определенном давлении в полости выхлопа 16, когда поршень 10 приближается к верхнему исходному положению. Подвижный подпятник 6 устанавливают (механизм его перемещения не показан) на определенное расстояние, соответствующее рабочему ходу вала 8 (поршня 10).

Поршневая опора работает следующим образом, При отключении пневмосистемы после выключения электродвигателя 2 и прекращения вращения вала 8 давление в полостях выхлопа 16 и.нагнетания 24 снижается до атмосферного, и поршень 10 под действием собственного веса опускается в крайнее нижнее положение на неподвижный подпятник 5.

При включении пневмосистемы с последующим включением электродвигателя канал емкости 14 перекрывзется пневмораспределителем 13 (электромагнит в левую полость пневмораспределителя 17 и, . сжимая пружину 18, перемещает его поршень вправо, соединяет канавку 19 с атмосферой, а также поступает в рабочую полость неподвижного подпятника 5. Воздух из ресивера 21 через дроссель 23 попадает в полость нагнетания 24, а через дроссель 25 и обратный клапан 26 — в полость выхлопа 16 (подпитка), Из магистрали через дроссель

27 воздух поступает в смазочный зазор подшипника 4, В результате поршень 10 всплывает на воздухе и начинает перемещаться в исходное положение сначала медленно на участке торможения Б (воздух при этом в ограниченном количестве поступает через смазочный зазор. подшипника 4 в полость камеры нагнетания 24 из ресивера 21). а затем быстро (воздух поступает в этот момент в полость камеры нагнетания 24 в большом количестве из ресивера 21 непосредственно через канавку 22). При этом воздух в полости нагнетания 24 сжимается благодаря подпитке из ресивера 21, несмотря на выход воздуха в атмосферу через смазочный зазор подшипника 4, канавку 19, распределитель 17, а также кольцевой зазор между валом 8 и подвижным подпятником 6.

При достижении определенного давления (меньшего чем Р1) поршень 9 распределителя 17 перемещается влево, перекрывая канал канавки 19 и воздействуя на бесконтактный датчик 20, который при срабатывании выдает команду на отработку координат

Х, У, Z. После этого скорость поршня 10 снижается, т.к, значительно возрастает поступление воздуха в полость камеры выхлопа 16, а выход его осуществляется только через кольцевой зазор между валом 8 и подвижным подпятником 6. При расстоянии между подпятником 6 и торцом поршня 10 равным 0,01 — 0,02 мм поршень останавливается.

После окончания отработки станком координат Х, У и Z срабатывает пневмораспределитель 13, и воздух из емкости 14 под давлением Р2 через регулируемый дроссель

15 поступает в полость выхлопа 16, Поршень 10 начинает перемещение с рабочей подачей к неподвижному подпятнику 5, осуществляя сверление платы. При этом воздух из полости нагнетания 24 перетекает в ре- . сивер 21, В конце хода поршень перекрывает канавку 22, и его скорость резко падает из-за повышения давления в полости нагнетания

24. В дальнейшем на участке Б (участок торможения) скорость поршня определяется утечками воздуха через смазочный зазор подшипника 4 и зазор между валом 8 и отверстием в подпятнике 5.

1811985

13

При зазоре 0,01-0,02 мм между торцом поршня 10 и подпятником 5 последний начинает работать, и поршень останавливается. Одновременно увеличивается давление в магистральном канале подпятника 5, а так- 5 же в левой полости пневмораспределителя

17, поршень которого, перемещаясь вправо, соединяет канавку 19 с атмосферой.

Воздух начинает быстро выходить из полости выхлопа 16, давление в ней падает, 10 и поршень 10 начинает движение в исходное положение: на участке А (участок выхлопа) поршень перемещается медленно, и за это время давление в полости выхлопа 16 снижается до атмосферного, а затем скоро- 15 сть резко возрастает. Далее цикл работы поршневой опоры продолжается в той же последовательности.

Формула изобретения 20

1. Электрошпиндель на опорах скольжения с газовой смазкой, содержащий корпус, в котором установлены статор электродвигателя, вал с ротором на опорах скольжения с газовой смазкой, подпятники, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей и повышения производительности, одну из опор скольжения с газовой смазкой выполняют в виде пневмоцилиндра с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения вала, при этом пневмоцилиндром является втулка опоры скольжения с газовой смазкой, передняя стенка пневмоцилиндра служит неподвижным подпятником, задняя — подвижным подпятником с возможностью установки его на размер, соответствующий осевому рабочему ходу вала, а поршень пневмоцилиндра напрессован на вал.

2, Злектрошпиндель по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения динамической характеристики опор скольжения с газовой смазкой уменьшением веса вала, поршень выполняют комбинированным Ьс/ новной объем — из материала с небольшим удельным весом, а рабочую поверхность— из металла.

1811985

1811985

Составитель А.Чурилин

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор Н.Кешеля

Редактор Л.Народная

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

Заказ 1548 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5