Шпиндельный узел



Шпиндельный узел
Шпиндельный узел
Шпиндельный узел
Шпиндельный узел
Шпиндельный узел
Шпиндельный узел

 


Владельцы патента RU 2465986:

Кочетов Олег Савельевич (RU)

Шпиндельный узел включает полый шпиндель, соосно расположенный внутри подшипниковых узлов и установленный в упорном шариковом подшипнике с устройством предварительного натяга для упорных подшипников и радиально-упорном роликовом подшипнике, внутреннее кольцо которого контактирует с поверхностью шпинделя по конической поверхности и поджимается соосной шпинделю втулкой посредством гаек. Для повышения КПД, долговечности и надежности он снабжен расположенной перпендикулярно оси шпинделя крышкой с лабиринтным уплотнением для поджима внутреннего кольца радиально-упорного роликового подшипника и размещенным в передней опоре шпинделя устройством предварительного натяга для компенсации износа его деталей. Для достижения того же технического результата другой вариант шпиндельного узла включает полый шпиндель, соосно расположенный внутри подшипниковых узлов и установленный в упорном шариковом подшипнике с устройством предварительного натяга для упорных подшипников и радиально-упорном подшипнике, выполненном в виде гидростатической опоры, содержащей корпус в виде охватывающей шпиндель цилиндрической втулки, в которой выполнены, по крайней мере, три гидравлических, радиально расположенных элемента, каждый из которых состоит из соосно расположенных подводящего отверстия и кармана, взаимодействующего со шпинделем посредством масляного клина, а между шейкой корпуса и внешней поверхностью шпинделя радиально расположены выходные отверстия, выполненные в корпусе по числу, равному количеству гидравлических, радиально расположенных элементов. Карманы выполнены в виде углублений, например отверстий круглой или некруглой фермы, которые соединены через дроссель и фильтр с подающей магистралью с насосом, размещенным в масляной ванне. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к шпиндельным узлам. Наиболее близким к заявленному объекту является шпиндельный узел, включающий полый шпиндель, соосно расположенный внутри подшипниковых узлов и установленный в упорном шариковом подшипнике с устройством предварительного натяга для упорных подшипников и радиально-упорном роликовом подшипнике, внутреннее кольцо которого контактирует с поверхностью шпинделя по конической поверхности и поджимается соосно шпинделю втулкой посредством гаек (а.с. СССР №1287978, В23В 19/02, 1987 - прототип).

Недостатком известных объектов является то, что пары скольжения из-за больших потерь при скольжении имеют невысокий КПД.

Технически достижимый результат - повышение КПД, долговечности и надежности.

Это достигается тем, что в шпиндельном узле, включающем полый шпиндель, соосно расположенный внутри подшипниковых узлов, и установленный в упорном шариковом подшипнике с устройством предварительного натяга для упорных подшипников и радиально-упорном роликовом подшипнике, внутреннее кольцо которого контактирует с поверхностью шпинделя по конической поверхности и поджимается соосно шпинделю втулкой посредством гаек, радиально-упорный роликовый подшипник снабжен расположенной перпендикулярно оси шпинделя крышкой с лабиринтным уплотнением для поджима внутреннего кольца радиально-упорного роликового подшипника и размещенным в передней опоре шпинделя устройством предварительного натяга для компенсации износа его деталей.

На фиг.1 приведен шпиндельный узел, например токарного станка; на фиг.2 - схема создания предварительного натяга шарикоподшипников вследствие сошлифовывания торцов внутренних колец; на фиг.3 - схема установки распорных втулок между кольцами; на фиг.4 - схема применения пружин, обеспечивающих постоянство предварительного натяга; на фиг.5 - схема создания предварительного натяга вследствие деформации внутреннего кольца при установке его на конической шейке шпинделя в роликоподшипниках с цилиндрическими роликами; на фиг.6 показана конструкция гидростатической опоры.

Шпиндельный узел, например токарного станка, включает в себя соосно расположенный внутри подшипниковых узлов полый шпиндель 8, установленный в упорном шариковом подшипнике 4 с устройством 3 предварительного натяга для упорных подшипников и радиально-упорном роликовом подшипнике, внутреннее кольцо 6 которого контактирует с поверхностью шпинделя 8 по конической поверхности и поджимается с левой стороны, соосной шпинделю, втулкой 5 посредством гаек 1 и 2, а с правой - расположенной перпендикулярно оси шпинделя крышкой 7 с лабиринтным уплотнением.

В передней опоре шпинделя предусмотрено устройство 3 предварительного натяга, которое позволяет компенсировать износ деталей шпиндельного узла.

Предварительный натяг осуществляется различными способами, в радиально-упорных шарикоподшипниках и конических роликовых подшипниках при парной установке предварительный натяг получают регулировкой во время сборки, а в радиальных шарикоподшипниках - смещением внутренних колец относительно наружных. Способы создания предварительного натяга подшипников качения следующие: создание предварительного натяга шарикоподшипников вследствие сошлифовывания торцов внутренних колец (фиг.2); установки распорных втулок между кольцами (фиг.3); применения пружин, обеспечивающих постоянство предварительного натяга (фиг.4); создание предварительного натяга вследствие деформации внутреннего кольца при установке его на конической шейке шпинделя в роликоподшипниках с цилиндрическими роликами (фиг.5).

Подшипники скольжения, применяемые в качестве опор шпинделей, бывают нерегулируемые (применяют их редко), с радиальным, осевым регулированием зазора, гидростатические (в них предусматривают подвод масла под давлением в несколько карманов, из которых оно вытесняется через зазор между шейкой шпинделя и подшипником), гидродинамические и с газовой смазкой.

В прецизионных станках используют гидростатические подшипники, которые создают высокую точность вращения шпинделя. Их несущая способность, жесткость и точность зависят от величины зазоров, давления, схемы опоры.

На фиг.6 показана конструкция гидростатической опоры, которая может заменить радиально-упорный роликовый подшипник полого шпинделя 8.

Гидростатическая опора содержит корпус, выполненный в виде охватывающей шпиндель 8 цилиндрической втулки, в которой выполнены, по крайней мере, три гидравлических, радиально расположенных элемента, каждый из которых состоит из соосно расположенных подводящего отверстия 10 и кармана 9, взаимодействующего со шпинделем 8 посредством масляного клина. Масло под давлением подводится в карманы 9 через отверстие 10 и вытесняется из этих карманов через зазор между шейкой корпуса и внешней поверхностью шпинделя через радиально расположенные выходные отверстия 11, выполненные в корпусе по числу, равному количеству гидравлических, радиально расположенных элементов, после чего в резервуар (на чертеже не показано). Карманы 9 представляют собой углубления, например выполненные в виде отверстий круглой или некруглой формы, которые в свою очередь соединены через дроссель и фильтр с подающей магистралью с насосом, размещенным в масленой ванне (на чертеже не показано).

Шпиндельный узел работает следующим образом.

Масло под давлением подводится в карманы 9 через отверстия 10. При вращении шпинделя 8 масло вытесняется из этих карманов через зазор между шейкой и подшипником и из отверстия 11 в резервуар. При увеличении внешней силы, стремящейся уменьшить зазор, возрастает давление масла в резервуаре и зазор восстанавливается. Гидростатические подшипники стабилизируют режим трения со смазочным материалом при самых малых скоростях вращения.

Средненагруженные шпиндели изготавливают обычно из стали 45 с улучшением (закалка и высокий отпуск). При повышенных силовых нагрузках применяют сталь 45 с низким отпуском. Для шпинделей, требующих высокой поверхностной твердости и вязкой сердцевины, применяют сталь 45 с закалкой ТВЧ и низким отпуском. Конструктивная форма шпинделей зависит от способа установки на нем зажимных приспособлений, для крепления режущего инструмента. или обрабатываемой заготовки, посадок элементов привода и типов применяемых опор. Шпиндели, как правило, изготовляют со сквозным отверстием для прохода прутка. Передние концы шпинделей станков общего назначения стандартизированы.

В качестве опор шпинделей станков применяют подшипники качения и скольжения. Шпиндельные узлы должны обладать высоким качеством. Поэтому подшипники качения, используемые в опорах шпинделей, должны быть высокого класса точности. Выбор класса точности подшипника определяется допуском на биение исполнительных поверхностей шпинделя (коническое отверстие и базирующие поверхности для установки патронов, для крепления инструмента и заготовок), который зависит от требуемой точности обработки. Обычно в передней опоре используют более точные подшипники, чем в задней.

1. Шпиндельный узел, включающий полый шпиндель, соосно расположенный внутри подшипниковых узлов и установленный в упорном шариковом подшипнике с устройством предварительного натяга для упорных подшипников и радиально-упорном роликовом подшипнике, внутреннее кольцо которого контактирует с поверхностью шпинделя по конической поверхности и поджимается соосной шпинделю втулкой посредством гаек, отличающийся тем, что он снабжен расположенной перпендикулярно оси шпинделя крышкой с лабиринтным уплотнением для поджима внутреннего кольца радиально-упорного роликового подшипника и размещенным в передней опоре шпинделя устройством предварительного натяга для компенсации износа его деталей.

2. Шпиндельный узел, включающий полый шпиндель, соосно расположенный внутри подшипниковых узлов и установленный в упорном шариковом подшипнике с устройством предварительного натяга для упорных подшипников и радиально-упорном подшипнике, отличающийся тем, что радиально-упорный подшипник выполнен в виде гидростатической опоры, содержащей корпус в виде охватывающей шпиндель цилиндрической втулки, в которой выполнены, по крайней мере, три гидравлических, радиально расположенных элемента, каждый из которых состоит из соосно расположенных подводящего отверстия и кармана, взаимодействующего со шпинделем посредством масляного клина, а между шейкой корпуса и внешней поверхностью шпинделя радиально расположены выходные отверстия, выполненные в корпусе по числу, равному количеству гидравлических, радиально расположенных элементов, причем карманы выполнены в виде углублений, например отверстий круглой или некруглой формы, которые соединены через дроссель и фильтр с подающей магистралью с насосом, размещенным в масляной ванне.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области станкостроения, в частности к элементам металлообрабатывающих станков. .

Изобретение относится к станкостроению, а именно к быстроходным токарным станкам с полым шпинделем, на которых возможна обработка длинных цилиндрических деталей небольшого диаметра, например труб, валов, осей, при их подаче в зону обработки через полый шпиндель.

Изобретение относится к области станкостроения и может быть использовано в металлорежущих станках сверлильно-фрезерно-расточной группы для выполнения сверлильно-фрезерно-расточных и токарных операций на вращающемся столе.

Шпиндель // 2370344
Изобретение относится к машиностроению, а именно к шпинделям со встроенным электродвигателем и магнитными подшипниками вала, и может быть использовано для оснащения обрабатывающих станков, в центрифугах и различных центробежных установках.

Изобретение относится к области деревообрабатывающей промышленности, шпинделям фрезерных станков. .

Изобретение относится к области машиностроения, балансировки шпиндельных узлов с технологическим дисбалансом. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в прецизионных станках и для создания станков с управляемым натягом в опорах шпинделей. .

Изобретение относится к области металлорежущего оборудования, к обработке деталей с высокой точностью на токарных станках. .

Изобретение относится к области машиностроения, станкостроения, станкам для круглого фрезерования деталей, например коленчатых и распределительных валов, ободьев колес и валов-шестерен.

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в быстроходных шпиндельных узлах металлорежущих станков. .

Изобретение относится к металлообрабатывающей промышленности, в частности к токарным станкам, и может быть использовано для автоматической балансировки шпиндельных узлов

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к шпинделям высокоскоростных обрабатывающих станков

Способ включает установку шпинделя внутри корпуса шпиндельного узла станка и закрепление посредством фланца с возможностью вращения в передних и задних подшипниковых опорах. При этом в корпусе и во фланце выполняют каналы для охлаждения элементов шпиндельного узла. Для повышения ресурса работы дополнительно осуществляют контроль температуры с помощью датчиков температуры, которые устанавливают вблизи наружных колец подшипников, контроль уровня вибраций с помощью вибродатчика, который устанавливают в корпусе вблизи передней опоры шпинделя, и контроль осевого смещения шпинделя с помощью датчика, установленного на его переднем конце, по совокупности показаний которых осуществляют своевременное отключение электродвигателя при превышении допустимой нагрузки. 4 ил., 1 табл.

Передача содержит вал электродвигателя, выполненный с возможностью передачи движения на шпиндельный узел станка со шпинделем, при этом вал электродвигателя выполнен со сквозным отверстием, в котором установлен шпиндель с возможностью движения вдоль его оси. Для упрощения передачи движения от вала электродвигателя на шпиндель она снабжена шпонками, фиксирующими шпиндель от проворота относительно вала электродвигателя, и удерживающей их втулкой, установленной на валу электродвигателя и зафиксированной наружным концентрическим кольцом. 1 ил.

Заявляемое изобретение может быть использовано в машиностроении, например для высокоскоростного шлифования отверстий шлифовальными кругами с нанесенным монослоем сверхтвердого абразива. Технической задачей заявляемого изобретения является достижение осевой осцилляции инструмента с частотой 3÷4 кГц и более при амплитуде не менее 10÷20 мкм за счет генерации собственных продольных волн шпинделя и резонансной концентрации их локальной амплитуды на переднем конце шпинделя. Для достижения поставленной задачи предлагаются варианты шпиндельного узла, содержащего корпус, шпиндель, гидростатическую опору, привод вращения и привод осевой осцилляции шпинделя, состоящий из генератора частоты собственных продольных волн шпинделя и резонансного концентратора их локальной амплитуды. 4 н.п. ф-лы, 4 ил.

Устройство блокирования шпинделя предназначено для установки в корпусе шпиндельной бабки между шпиндельным узлом и силовым цилиндром. Плиту устанавливают на корпусе шпиндельной бабки, с закрепленной на ней направляющей, по которой перемещается каретка со шпиндельным стопором, выполненным в виде Г-образного кронштейна. Ориентированный к реборде шкива конец длинной части Г-образного кронштейна соединен с фиксатором. Фиксатор имеет канал для обдувания сжатым воздухом инструментального конуса, горизонтальную поверхность для отжима инструмента и выступы, выполненные для перемещения в сквозных проходных прорезях реборды и имеющие возможность взаимодействия с остановочными пазами реборды. Технический результат: упрощение конструкции и расширение технологических возможностей. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях шпиндельных узлов. Шпиндельный узел содержит полый шпиндель, соосно расположенный внутри подшипниковых узлов, один из которых выполнен в виде упорного шарикового подшипника с устройством его предварительного натяга для компенсации износа деталей шпиндельного узла, а другой - в виде радиально-упорного роликового подшипника, внутреннее кольцо которого контактирует с конической поверхностью шпинделя и поджимается с одной стороны посредством гаек через соосно расположенную шпинделю втулку, а с другой стороны - крышкой с уплотнением, расположенной перпендикулярно оси шпинделя. Уплотнение содержит корпус и камеру с отверстиями для входа и выхода охлаждающей жидкости, при этом вход камеры связан с теплообменником, а выход - через манометр с пневмогидроаккумулятором, теплообменник через запорную арматуру и фильтр соединен с пневмогидроаккумулятором, который соединен с баком, имеющим воронку и соединенным через байпас с запорной арматурой и через манометр с пневмогидроаккумулятором. Применение изобретения позволяет повысить надежность и долговечность шпиндельного узла.5 ил.

Изобретение относится к области станкостроения. Мотор-шпиндель содержит корпус, шпиндель, установленный в корпусе с возможностью вращения в подшипниковых опорах и имеющий установленный внутри него со стороны передней подшипниковой опоры механизм зажима оправки с инструментом, электродвигатель, ротор которого расположен на валу шпинделя, а статор - в корпусе, систему охлаждения статора и подшипниковых опор, выполненную с возможностью подключения к станции для подачи хладагента, вибродатчик, установленный в корпусе, и датчики температуры, установленные на подшипниковых опорах. При этом он снабжен дополнительным датчиком температуры, установленным на статоре, и цифровым управляющим устройством, а система охлаждения выполнена раздельной для статора и подшипниковых опор и снабжена регуляторами интенсивности охлаждения каждого из них. Вибродатчик выполнен с возможностью измерения вибрационного ускорения. Цифровое управляющее устройство соединены с датчиками температуры и вибродатчиком, а также со станцией для подачи хладагента и с регуляторами интенсивности охлаждения статора и подшипниковых опор. Использование изобретения позволяет повысить эффективность и ресурс работы мотор-шпинделя. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.
Наверх