Высокоскоростной шпиндель



Высокоскоростной шпиндель
Высокоскоростной шпиндель

 


Владельцы патента RU 2468895:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" (RU)

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к шпинделям высокоскоростных обрабатывающих станков. Шпиндель установлен в магнитных подшипниках, установленных на валу и выполненных в виде блока, состоящего из двух пассивных магнитных подшипников, установленных со смещением между их внешними и внутренними кольцами, и гибридного магнитного подпятника, состоящего из постоянного магнита конической формы и электромагнита с коническим вырезом, а вал выполнен сплошным. Повышается надежность шпинделя за счет увеличения прочности вала и упрощения системы управления. 2 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для оснащения высокоскоростных обрабатывающих станков.

Ряд зарубежных фирм изготавливают шпиндели с магнитными подшипниками вала, например компания "SKF Group" (General Catalogue School edition (Catalogue 5000 E-June 2003), стр.1095, 1103). Они содержат блок активных магнитных подшипников, встроенный электродвигатель и два аварийных (используемых в случае отказа активных магнитных подшипников) шарикоподшипника, установленные с зазором относительно корпуса шпинделя. Блок активных магнитных подшипников содержит два радиальных и один осевой магнитный подшипник.

Недостатком такой конструкции является сложность системы управления подшипниками, которая одновременно должна контролировать три активных магнитных подшипника; низкая надежность аварийных шарикоподшипников, установленных с зазором в корпусе шпинделя, которые при отказе магнитного подвеса подвергаются сильным механическим перегрузкам, что может привести к их неисправности, а как следствие к неисправности всего механизма.

Известен высокоскоростной шлифовальный шпиндель, который содержит электродвигатель (статор, ротор), блок активных магнитных подшипников, состоящий из двух радиальных и одного осевого активных магнитных подшипников (Журавлев Ю.Н. «Активные магнитные подшипники. Теория, расчет, применение», «Политехника», С.-Петербург, 2003, стр.31, рис.2.9).

Основным недостатком такой конструкции является сложность системы управления магнитными подшипниками, дороговизна магнитных подшипников со сложными блоками управления.

Известна конструкция шпинделя, содержащего статор, ротор и блок активных магнитных подшипников, который состоит из 16 аксиальных и 16 радиальных гибридных магнитных подшипников(O. Petzold, "Hybridmagnete für einen magnetisch gelagerten Rundtisch", TECHNISCHE MECHANIK, Band 26, Heft 2, (2006), стр. 85-86 Abb.1, Abb2.)

Недостатком такой конструкции является сложность конструкции и сложность системы управления гибридными магнитными подшипниками, дороговизна магнитных подшипников со сложными блоками управления.

Наиболее близким к предлагаемой конструкции является конструкция шпинделя [РФ №237034, кл. В23В 19/02, 2009 г.], содержащая статор и ротор, насаженный на полый вал, аварийные подшипники, установленные между полой частью вала и осью, блок активных магнитных подшипников, закрепленных в выходной части вала, и три блока управления магнитными подшипниками.

Недостатком этой конструкции является сложность системы управления, малая прочность вала, обусловленная тем, что вал выполнен полым, низкая надежность шпинделя, вызванная тем, что радиальная жесткость обеспечивается аварийными шарикоподшипниками, которые находятся в механическом контакте с валом шпинделя.

Задача изобретения - упрощение системы управления благодаря выполнению блока магнитных подшипников в виде блока, состоящего из двух пассивных магнитных подшипников (подшипников на постоянных магнитах), установленных со смещением между внешним и внутренним кольцом, тем самым обеспечивающих пассивное радиальное управление, и одного гибридного магнитного подпятника (подпятника с постоянным магнитом и электромагнитом), обеспечивающего аксиальное управление, увеличение прочности вала за счет использования сплошного вала, повышение надежности шпинделя за счет отказа от аварийных подшипников, их функции выполняют пассивные магнитные подшипники.

Поставленная задача достигается тем, что в высокоскоростном шпинделе, содержащем статор, ротор, насаженный на вал, блок магнитных подшипников, согласно изобретению блок магнитных подшипников выполнен в виде блока, состоящего из двух пассивных магнитных подшипников, установленных со смещением между внешним и внутренним магнитным кольцом, и гибридного магнитного подпятника, причем вал выполнен сплошным.

Существо изобретения поясняется чертежами. На фигуре 1 изображен общий вид устройства. На фигуре 2 изображены пассивные магнитные подшипники, установленные со смещением между внешним и внутренним кольцом.

Предложенное устройство содержит (фиг.1): статор - 1, ротор - 2, насаженный на сплошной вал - 3, установленные в корпусе - 4, пассивные магнитные подшипники - 5, 6, состоящие из внешнего и внутреннего кольца, установленные со смещением между внешним и внутренним кольцом, конический гибридный магнитный подпятник - 7, состоящий из постоянного магнита конической формы и электромагнита с коническим вырезом.

Предложенный шпиндель работает следующим образом. Пассивные магнитные подшипники 5, 6, насаженные на сплошной вал 3, установленные со смещением между внешним и внутренним кольцом, обеспечивают радиальную жесткость сплошного вала. Благодаря установке пассивных магнитных подшипников со смещением обеспечивается равновесие роторной системы, тем самым происходит пассивное радиальное управление роторной системой, для осуществления которого не требуется блок управления. Радиальное управление обеспечивается непосредственно способом установки подшипников. Функции аварийных шарикоподшипников выполняют пассивные магнитные подшипники, так как пассивные магнитные подшипники являются более надежными, нежели активные магнитные подшипники, благодаря простой конструкции и отсутствию внешнего источника питания. Конический гибридный магнитный подшипник 7 обеспечивает аксиальное управление роторной системой.

Итак, заявляемое изобретение позволяет упростить систему управления благодаря выполнению блока подшипников в виде блока, состоящего из двух пассивных магнитных подшипников, установленных со смещением между внешним и внутренним кольцом, тем самым обеспечивающих пассивное радиальное управление и гибридного магнитного подпятника, обеспечивающего аксиальное управление, увеличить прочность вала за счет использования сплошного вала, повысить надежность шпинделя за счет отказа от аварийных подшипников, их функции выполняют пассивные магнитные подшипники. Следствием этого является снижение стоимости предложенного решения по сравнению с аналогичными конструкциями.

Шпиндель, содержащий статор, ротор, насаженный на вал, и магнитные подшипники, отличающийся тем, что магнитные подшипники выполнены в виде блока, состоящего из двух пассивных магнитных подшипников, установленных со смещением между их внешними и внутренними кольцами, и магнитного подпятника, состоящего из постоянного магнита конической формы и электромагнита с конической выемкой, причем вал выполнен сплошным.



 

Похожие патенты:

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

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к шпиндельным узлам. .

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. .

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