Шпиндельная бабка металлорежущего станка с тормозным устройством шпинделя

 

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано при разработке конструкций шпиндельных бабок станков различных типов. Шпиндельная бабка содержит корпус, в котором смонтированы шпиндель, входной вал и механическая передача от входного вала, несущего шкив, к шпинделю. Во фланце входного вала размещено тормозное устройство, состоящее из пакета фрикционных дисков и нажимного поршня, установленного в гидравлической полости, подключаемый напрямую к реверсивному насосу, который посредством магистрали и линии подключен к средней ступени одного ступенчатого канала коллектора, введенного в систему смазки шпинделя. В ступенчатых каналах установлено по два запорных клапана, один из которых выполнен в виде подпружиненного регулятора давления, размещенного в большей ступени первого канала, соединенной посредством большого канала с большей ступенью второго ступенчатого канала, которая соединена с линией подачи смазки в шпиндельную бабку. Последняя снабжена ветвью, соединенной с каналом подачи масла на пакет фрикционных дисков тормозного устройства. В средних ступенях каждого ступенчатого канала установлено два клапана, предназначенных для запирания каналов меньших ступеней, выходящих в гидробак. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к станкостроению, а более конкретно к шпиндельным бабкам с тормозным устройством шпинделя универсальных токарных станков.

Известна шпиндельная бабка токарного станка с тормозным устройством шпинделя, в которой на отдельном валу закреплен тормозной шкив, охватываемый стальной лентой. Прямое и обратное вращение шпинделя осуществляется при помощи двух пакетов фрикционных дисков, установленных на входном валу, при помощи сложного механического устройства переключения посредством одной из двух рукояток переключения. Включение тормоза происходит при нейтральном положении фрикционных муфт, когда одна из рукояток устанавливается в среднее положение. При этом используется специальный реечно-рычажный механизм, натягивающий ленту на тормозном шкиве. Имеется также механизм регулирования натяжения ленты (Денежный П.М. и др. Токарное дело. М. Высшая школа, 1976, с. 94, 96, 97, 103, 104).

Это тормозное устройство и фрикционная муфта с механическими приводами не обладают высокой надежностью, не могут быть автоматизированы, что снижает их эксплуатационные качества.

Известны шпиндельные бабки, в которых тормозное устройство шпинделя выполнено в виде электромагнитной муфты с фрикционными дисками и якорем, выполняющим функции нажимного элемента, а реверс шпинделя осуществляется электродвигателем привода шпиндельной бабки. Цикл торможения в этих устройствах осуществляется с использованием конденсатора, пускорегулирующей аппаратуры и блокировочных устройств.

Известна шпиндельная бабка, в которой тормозное фрикционное устройство смонтировано внутри корпуса шпиндельной бабки (Руководство по эксплуатации МК6046РЭ, Московский станкостроительный завод "Красный пролетарий", 1989, с. 27, 55).

Однако установка электромагнитной муфты внутри корпуса шпиндельной бабки затрудняет энергоподвод, монтаж и обслуживание. Размещение ее в зоне повышенного тепловыделения значительно ухудшает параметры торможения и ограничивает использование такого тормозного устройства в высокоточных станках.

Известна шпиндельная бабка с тормозным электромагнитным устройством, являющаяся наиболее близкой к изобретению. В этой шпиндельной бабке тормозное устройство шпинделя смонтировано в фланце ее входного вала и содержит пакет фрикционных дисков, а также нажимной элемент якоpь электромагнитной муфты. Во фланце входного вала шпиндельной бабки имеется канал, предназначенный для подачи масла на фрикционные диски от системы смазки шпиндельной бабки, содержащей гидробак, насос одностороннего вращения и линию подвода смазки в шпиндельную бабку.

Однако при работе такого устройства возникает резкое торможение с ударом, недостаточно высокая надежность в силу высокой ЭДС, которая может привести к межвитковому пробою обмотки муфты, влекущую за собой установку трансформатора и выпрямителя, а также блокировочных устройств для электрической защиты муфты.

Цель изобретения обеспечить плавное и быстрое (без удара) торможение шпинделя, повышение надежности, простоту конструкции и управления.

Это достигается тем, что нажимной элемент тормозного устройства шпинделя выполнен в виде поршня, установленного в гидравлической полости, образованной во фланце входного вала шпиндельной бабки и соединенной с ее системой смазки, насос которой выполнен реверсивным. В систему введен коллектор, предназначенный для осуществления цикла подачи масла при торможении, прямом и обратном вращении шпинделя, при этом коллектор снабжен двумя парами запорных клапанов, установленных в двух ступенчатых каналах, меньшие ступени которых выведены в гидробак, а каждая средняя ступень на участке, расположенном между клапанами, соединена с соответствующими напорно-сливными магистралями реверсивного насоса, причем одна из магистралей наряду с каналом коллектора непосредственно подключена к гидравлической полости тормозного устройства шпинделя, а установленный в большей ступени этого канала клапан выполнен в виде подпружиненного регулятора давления и упомянутая ступень соединена с большей ступенью второго канала, которая подключена к линии подвода смазки в шпиндельную бабку и снабжена ветвью, соединенной с каналом подачи масла на фрикционные диски тормозного устройства шпинделя.

На чертеже изображена шпиндельная бабка с устpойством торможения шпинделя и системой ее смазки, а также привод тормозного устройства.

Шпиндельная бабка с устройством торможения содержит корпус 1, закрепленный на корпусе фланец 2, входной вал 3, смонтированный во фланце на подшипниках 4 и несущий шкив 5, предназначенный для передачи вращающего момента через ременную передачу от электродвигателя главного привода через кинематическую цепь на шпиндель 6, на котором устанавливаются приспособления 7 для зажима обрабатываемых на станке деталей.

Во фланце 2 смонтировано тормозное устройство шпинделя 6, представляющее собой пакет фрикционных дисков 8, часть из которых (невращающихся) сцеплена с фланцем 2, а другие (вращающиеся) с входным валом 3, при этом все диски подвижны в осевом направлении. При торможении на пакет дисков воздействует в осевом направлении нажимной элемент поршень 9, установленный в гидравлической полости 10, образованной во фланце 2.

Смазка шпиндельной бабки, тормозного устройство и привод поршня 9 производятся посредством системы, т.е. единого компактного органа, в отличие от известных устройств, в которых функция привода торможения шпинделя возложена на автономно расположенный и управляемый орган.

В предложенной конструкции указанная система содержит гидробак 11, заполненный маслом, реверсивный насос 12 и коллектор 13, предназначенный для осуществления цикла подачи масла в полость 10 при торможении шпинделя, смазки механизма шпиндельной бабки и подачи масла на пакет фрикционных дисков через канал 14, выполненный во фланце 2.

В коллекторе 13 выполнены два ступенчатых каналов, в каждом из которых установлено по два запорных клапана. Меньшие ступени 15 и 16 выведены в гидробак 11 (в данном варианте посредством соединяющего их канала 17). Запорные клапаны 18 и 19 установлены в средних ступенях 20 и 21 на границе с соответствующими меньшими ступенями 15 и 16.

В большей ступени 22, граничащей со средней ступенью 20, установлен поджимаемый пружиной 23 клапан 24, выполняющий функции регулятора давления. При этом большая ступень 22 посредством канала 25 соединена с большей ступенью 26 другого ступенчатого канала, в которой установлен запорный клапан 27.

Запорные клапаны 18, 19, 27 при вертикальном расположении ступенчатых каналов не нуждаются в средствах ограничения их самопроизвольного перемещения по соответствующей ступени. При горизонтальном или наклонном расположении ступенчатых каналов могут быть использованы известные ограничители, например разрезные пружинные кольца.

Реверсивный насос 12 одной своей напорно-сливной (в зависимости от направления вращения) магистралью 28 непосредственно соединен при помощи линии 29 с гидравлической полостью 10, а также посредством линии 30 со средней ступенью 20 ступенчатого канала коллектора 13 на участке, расположенном между клапанами 18 и 24 (последний выполняет функции регулятора давления).

Напорно-сливная магистраль 13 соединяет другой вход-выход насоса 12 со средней ступенью 21 второго ступенчатого канала коллектора 13 на участке, расположенном между запорными клапанами 19 и 27. Большая ступень 26 этого канала подключена к линии 32 подвода смазки в шпиндельную бабку. Линия 32 снабжена ветвью 33, соединенной с каналом 14 подачи масла на пакет 8 фрикционных дисков тормозного устройства шпинделя.

Шпиндельная бабка работает следующим образом.

При вращении шпинделя 6, которое он получает от шкива 5, связанного ременной передачей с электродвигателем главного привода, при отведенном поршне и проскальзывании фрикционных дисков тормозного устройства через входной вал 3 и механизм шпиндельной бабки фрикционные диски получают смазку соответственно по линии 32 и подключенной к ней ветви 33, входящей в канал 14. В этом случае реверсивный насос нагнетает масло через магистраль 31 в среднюю ступень 21 ступенчатого канала, при этом запорный клапан 19 исключает слив через меньшую ступень 16 и канал 17, а запорный клапан 27 открывает подачу масла в большую ступень 26 и через нее в линию 32 и ветвь 33.

Масло, попадающее из большей ступени 26 через канал 25 в большую ступень 22, заперто в ней клапаном 24. Всасывание масла для смазки при вращении шпинделя происходит из гидробака по каналу 17 меньшей ступени 15 через среднюю ступень 20 при открытом клапане 18 и закрытом клапане 42, а также линии 30 и магистрали 28. Параллельно со всасываанием масла из гидробака в гидравлической полости 10 создается разрежение, способствующее отводу поршня 9 от пакета 8 фрикционных дисков, что в сочетании со смазкой их через канал 14 обеспечивает сведение к минимуму трения в тормозном устройстве.

Для прекращения вращения (торможения) шпинделя 6 отключается электродвигатель главного привода, а реверсивному насосу 12 сообщается обратное вращение, в результате чего масло по магистрали 28 и линии 29 подается в гидравлическую полость 10, перемещая поршень 9, который сжимает пакет 8 фрикционных дисков. Когда в полости 10 давление достигнет необходимой для торможения шпинделя величины, настраиваемой клапаном 24, выполняющем функции регулятора давления, пакет 8 фрикционных дисков, сжатый поршнем 9, плавно останавливает входной вал 3 вместе с механической передачей и шпинделем 6.

По мере возрастания давления в полости 10 и средней ступени 20, параллельно подключенной к нагнетательной магистрали 28 посредством линии 30, клапан 24 открывается и масло через большую ступень 22, канал 25, большую ступень 26 (при закрытых клапанах 18 и 27) поступает по линии 32 на смазку шпиндельной бабки и ветви 33 с каналом 14 на смазку пакета 8 фрикционных дисков тормозного устройства.

Всасывание масла из гидробака 11 в процессе торможения происходит по каналу 17, меньшей ступени 16 при открытом клапане 19, средней ступени 21 и магистрали 31.

При последующем включении прямого или обратного вращения (посредством реверсируемого электродвигателя главного привода) шпинделя насос 12 меняет направление вращения, пакет 8 фрикционных дисков распускается в результате отхода вправо поршня 9 под действием разрежения, создаваемого в полости 10. Цикл работы коллектора аналогичен описанному выше при вращающемся шпинделе.

Такое выполнение шпиндельной бабки металлорежущего, в частности универсального токарного станка с тормозным устройством шпинделя, позволяет обеспечивать плавное (без удара) быстрое торможение, надежность, простоту1 конструкции и управления.

Формула изобретения

1. ШПИНДЕЛЬНАЯ БАБКА МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО СТАНКА С ТОРМОЗНЫМ УСТРОЙСТВОМ ШПИНДЕЛЯ, которое размещено во фланце входного вала, содержит пакет фрикционных дисков с нажимным элементом для воздействия на указанный пакет в осевом направлении и соединено с системой смазки, содержащей насос, гидробак и линии подвода смазки в шпиндельную бабку, отличающаяся тем, что шпиндельная бабка снабжена коллектором, установленным в системе смазки и предназначенным для осуществления цикла подачи масла при торможении, прямом и обратном вращениях шпинделя, при этом коллектор содержит две пары запорных клапанов, установленных в двухступенчатых каналах, меньшие ступени которых выведены в гидробак, а каждая средняя ступень на участке, расположенном между клапанами, соединена с соответствующими напорно-сливными магистралями упомянутого насоса, который выполнен реверсивным, причем одна из магистралей наряду с каналом коллектора связана с гидравлической полостью тормозного устройства шпинделя, выполненной во фланце входного вала шпиндельной бабки, а установленный в большой ступени указанного канала клапан выполнен в виде подпружиненного регулятора давления, при этом большая ступень второго канала соединена с большей ступенью первого и линией подвода смазки в шпиндельную бабку, при этом нажимной элемент тормозного устройства выполнен в виде поршня, размещенного в указанной гидравлической полости.

2. Шпиндельная бабка по п.1, отличающаяся тем, что во фланце входного вала выполнен канал, соединенный с линией подачи смазки в шпиндельную бабку и предназначенный для подвода масла к фрикционным дискам.

РИСУНКИ

Рисунок 1